CN111835016B - 一种电网失稳分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网失稳分析方法，包括：获取变电站任一母线带的负荷，将全网的接线图转化为电力系统有向带权图，按比例逐渐增加有功和无功功率，根据获得的坐标点，绘制节点的裕度曲线，对所有节点进行模拟计算得到全网有功裕度指标，根据全网有功裕度指标确定变电站所对应的发电机的分群，在有向带权图上给变电站和集合中的发电机赋支路权值，统计连接两个集合的支路即未加入集合的支路，完成电量的旁代和统计。本发明一种电网失稳分析方法，基于全网有功裕度指标进行分群和稳态分析，确定切除电网设备后进行旁路代处理，增强了电网运行的稳定性。

Description

一种电网失稳分析方法
技术领域
本发明涉及电网控制领域，具体涉及一种电网失稳分析方法。
背景技术
大电网严重故障往往是由一系列错综复杂的因素和事件综合作用的结果，严重故障及其引发的系统振荡问题的复杂性不但来源于其非线性特性，还反映在多领域和多空间尺度。
在系统受到严重故障的影响导致振荡时，快速消除故障设备的影响，避免全面崩溃，保障重要负荷的持续稳定供电至关重要。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明一种电网失稳分析方法，包括：
S1.根据电网地理接线图、一次接线图、电网参数及各变电站负荷大小，得到变电站任一母线带的负荷。该母线带的负荷量只包括自身直接所带负荷，以及比该母线电压等级小的母线从该母线获得的有功负荷，不包括同一电压等级母线间流动的有功功率。
S2.将全网的接线图转化为电力系统有向带权图，图的节点表示电气设备的母线或母线段；边表示连接母线或母线段的电气设备，所述电气设备包括母联断路器输电线路、变电站和发电机；边的权值为支路在故障发生前瞬间所记录的潮流数据，边的权值的符号设流出为正，流入为负，边的方向为潮流的流向。
S3.保持任一条母线在负荷功率因数恒定的情况下，按比例逐渐增加有功和无功功率，直至系统处于临界状态。在进行计算时，负荷的和分量在每次迭代中增长，直到潮流计算结果不收敛，并将最后一次收敛的结果作为临界点。在模拟节点有功和无功负荷增长时，能够计算得到每次模拟的母线节点电压，从而可以得到多个绘制裕度曲线所需要的坐标点。
S4.根据获得的坐标点，绘制节点的裕度曲线。根据所述裕度曲线，获取节点在初始状态的负荷大小Fo和节点在临界崩溃状态的负荷大小Fr，根据所述节点在初始状态的负荷大小Fo和节点在临界崩溃状态的负荷大小Fr计算有功裕度Fp，其中，Fp=(Fr-Fo)/(Fo+1)。
S5.对所有节点进行模拟计算得到全网有功裕度指标，在进行模拟计算时，选择变电站的母线进行分析，对全网有功和无功负荷之和进行模拟增长，生成母线电压变化情况。通过多个节点的母线电压变化情况绘制图形，计算全网有功裕度指标。
S6.根据全网有功裕度指标确定变电站所对应的发电机的分群，如果变电站的有功裕度小于全网有功裕度指标，则将所述变电站所归属的发电机对应的节点划入失步群，否则将变电站归属的发电机对应的节点划入稳态群，将失步群和稳态群分别归入集合A和B。
S7.在有向带权图上给变电站和集合中的发电机赋支路权值，节点权值为相连各支路权值的和,所述支路权值可为正值或负值；从集合A、B中节点数较少的那个集合开始，由每个节点出发搜索与之相连的支路，依次将节点相邻的各条支路加入这两个发电机集合A和B，计算该集合的权值，以使新组成的集合的权值最小，其中集合的初始权值为集合中全部节点的节点权值和。
S8.当新增的任何一条支路均使集合权值开始增加时，说明新组成的集合的权值已经达到最小，此时结束搜索，并统计连接两个集合的支路即未加入集合的支路，确定未加入集合的支路中的全部变电站作为切除变电站集合。
S9.将所述切除变电站集合中的变电站设定时间段的旁路15min电量代替到被代开关上，完成电量的旁代和统计。同时记录进行旁路代信息和最终的旁路电量数据，并提供旁路代告警及旁路代确认。
优选地，在记录进行旁路代信息和最终的旁路电量数据之后，根据所述旁路代信息和最终的旁路电量数据发布旁路代告警并形成相关统计报表，同时将确认的旁路代结果和人工添加的旁路代事项及旁路电量统计计算结果进行展示。
本发明一种电网失稳分析方法，基于全网有功裕度指标进行分群和稳态分析，确定切除电网设备后进行旁路代处理，增强了电网运行的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种电网失稳分析方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种电网失稳分析方法，包括：
S1.根据电网地理接线图、一次接线图、电网参数及各变电站负荷大小，得到变电站任一母线带的负荷。该母线带的负荷量只包括自身直接所带负荷，以及比该母线电压等级小的母线从该母线获得的有功负荷，不包括同一电压等级母线间流动的有功功率。
S2.将全网的接线图转化为电力系统有向带权图，图的节点表示电气设备的母线或母线段；边表示连接母线或母线段的电气设备，所述电气设备包括母联断路器输电线路、变电站和发电机；边的权值为支路在故障发生前瞬间所记录的潮流数据，边的权值的符号设流出为正，流入为负，边的方向为潮流的流向。
S3.保持任一条母线在负荷功率因数恒定的情况下，按比例逐渐增加有功和无功功率，直至系统处于临界状态。在进行计算时，负荷的和分量在每次迭代中增长，直到潮流计算结果不收敛，并将最后一次收敛的结果作为临界点。在模拟节点有功和无功负荷增长时，能够计算得到每次模拟的母线节点电压，从而可以得到多个绘制裕度曲线所需要的坐标点。
S4.根据获得的坐标点，绘制节点的裕度曲线。根据所述裕度曲线，获取节点在初始状态的负荷大小Fo和节点在临界崩溃状态的负荷大小Fr，根据所述节点在初始状态的负荷大小Fo和节点在临界崩溃状态的负荷大小Fr计算有功裕度Fp，其中，Fp=(Fr-Fo)/(Fo+1)。
有功裕度Fp表示负荷节点或供电区域随负荷增长或扰动保持稳定的能力，有功裕度Fp值最小的节点，表示该节点随负荷增长或扰动的稳定性最差，是系统中的薄弱节点，在系统负荷持续增加时，最有可能先发生电压崩溃。
S5.对所有节点进行模拟计算得到全网有功裕度指标，在进行模拟计算时，选择变电站的母线进行分析，对全网有功和无功负荷之和进行模拟增长，生成母线电压变化情况。通过多个节点的母线电压变化情况绘制图形，计算全网有功裕度指标。
S6.根据全网有功裕度指标确定变电站所对应的发电机的分群，如果变电站的有功裕度小于全网有功裕度指标，则将所述变电站所归属的发电机对应的节点划入失步群，否则将变电站归属的发电机对应的节点划入稳态群，将失步群和稳态群分别归入集合A和B。
S7.在有向带权图上给变电站和集合中的发电机赋支路权值，节点权值为相连各支路权值的和,所述支路权值可为正值或负值；从集合A、B中节点数较少的那个集合开始，由每个节点出发搜索与之相连的支路，依次将节点相邻的各条支路加入这两个发电机集合A和B，计算该集合的权值，以使新组成的集合的权值最小，其中集合的初始权值为集合中全部节点的节点权值和。
S8.当新增的任何一条支路均使集合权值开始增加时，说明新组成的集合的权值已经达到最小，此时结束搜索，并统计连接两个集合的支路即未加入集合的支路，确定未加入集合的支路中的全部变电站作为切除变电站集合。
S9.将所述切除变电站集合中的变电站设定时间段的旁路15min电量代替到被代开关上，完成电量的旁代和统计。同时记录进行旁路代信息和最终的旁路电量数据，并提供旁路代告警及旁路代确认。
优选地，在记录进行旁路代信息和最终的旁路电量数据之后，根据所述旁路代信息和最终的旁路电量数据发布旁路代告警并形成相关统计报表，同时将确认的旁路代结果和人工添加的旁路代事项及旁路电量统计计算结果进行展示。
对于实际系统来说，对切除变电站集合的搜索计算量很大，根据大量仿真结果和工程经验可以发现，通常不管系统的故障形式和运行方式多么复杂多变，但其失稳模式还是非常有限的。可以预先根据大量离线仿真和实际工程经验提炼系统的有功裕度失稳模式，然后再进行电网的失稳分析，并在其上配置旁路代装置。
全网的接线图包括电网地理接线图和一次接线图。
本发明一种电网失稳分析方法，基于全网有功裕度指标进行分群和稳态分析，确定切除电网设备后进行旁路代处理，增强了电网运行的稳定性。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种电网失稳分析方法，其特征在于，包括：
S1.根据电网地理接线图、一次接线图、电网参数及各变电站负荷大小，得到变电站任一母线带的负荷；该母线带的负荷量只包括自身直接所带负荷，以及比该母线电压等级小的母线从该母线获得的有功负荷，不包括同一电压等级母线间流动的有功功率；
S2.将全网的接线图转化为电力系统有向带权图，图的节点表示电气设备的母线或母线段；边表示连接母线或母线段的电气设备，所述电气设备包括母联断路器输电线路、变电站和发电机；边的权值为支路在故障发生前瞬间所记录的潮流数据，边的权值的符号设流出为正，流入为负，边的方向为潮流的流向；
S3.保持任一条母线在负荷功率因数恒定的情况下，按比例逐渐增加有功和无功功率，直至系统处于临界状态；在进行计算时，负荷的和分量在每次迭代中增长，直到潮流计算结果不收敛，并将最后一次收敛的结果作为临界点；在模拟节点有功和无功负荷增长时，能够计算得到每次模拟的母线节点电压，从而可以得到多个绘制裕度曲线所需要的坐标点；
S4.根据获得的坐标点，绘制节点的裕度曲线；根据所述裕度曲线，获取节点在初始状态的负荷大小Fo和节点在临界崩溃状态的负荷大小Fr，根据所述节点在初始状态的负荷大小Fo和节点在临界崩溃状态的负荷大小Fr计算有功裕度Fp，其中，Fp=(Fr-Fo)/(Fo+1)；
S5.对所有节点进行模拟计算得到全网有功裕度指标，在进行模拟计算时，选择变电站的母线进行分析，对全网有功和无功负荷之和进行模拟增长，生成母线电压变化情况；通过多个节点的母线电压变化情况绘制图形，计算全网有功裕度指标；
S6.根据全网有功裕度指标确定变电站所对应的发电机的分群，如果变电站的有功裕度小于全网有功裕度指标，则将所述变电站所归属的发电机对应的节点划入失步群，否则将变电站归属的发电机对应的节点划入稳态群，将失步群和稳态群分别归入集合A和B；
S7.在有向带权图上给变电站和集合中的发电机赋支路权值，节点权值为相连各支路权值的和,所述支路权值可为正值或负值；从集合A、B中节点数较少的那个集合开始，由每个节点出发搜索与之相连的支路，依次将节点相邻的各条支路加入这两个发电机集合A和B，计算该集合的权值，以使新组成的集合的权值最小，其中集合的初始权值为集合中全部节点的节点权值和；
S8.当新增的任何一条支路均使集合权值开始增加时，说明新组成的集合的权值已经达到最小，此时结束搜索，并统计连接两个集合的支路即未加入集合的支路，确定未加入集合的支路中的全部变电站作为切除变电站集合；
S9.将所述切除变电站集合中的变电站设定时间段的旁路15min电量代替到被代开关上，完成电量的旁代和统计；同时记录进行旁路代信息和最终的旁路电量数据，并提供旁路代告警及旁路代确认。
2.根据权利要求1所述的电网失稳分析方法，其特征在于，包括：
在记录进行旁路代信息和最终的旁路电量数据之后，根据所述旁路代信息和最终的旁路电量数据发布旁路代告警并形成相关统计报表，同时将确认的旁路代结果和人工添加的旁路代事项及旁路电量统计计算结果进行展示。
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