CN112039053B - 一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法 - Google Patents

一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法 Download PDF

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Abstract

一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，该方法首先根据配电网的分区情况对枢纽变电站进行分类，然后通过母线短路电流限制，计算得到各类枢纽变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，最后结合计算得到的等值阻抗，根据220千伏母线短路电流限制确定各枢纽变电站的出线数目。本设计在兼顾电网安全性的前提下有效保障了枢纽变电站间隔的高效利用。

Description

一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法
技术领域
本发明属于电力传输技术领域，具体涉及一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法。
背景技术
随着电力系统负荷密度的逐步增加，变电站出线数目越来越多，在保障高负荷可靠性供电的同时，变电站之间紧密的电气联系也带来了严重的短路电流问题，因此，短路电流是制约枢纽变电站出线数目的主要因素之一，为了解决变电站短路电流超标的问题，通常采用变电站出线站外对接、减少变电站出线间隔数目的方式，然而，变电站出线站外对接容易导致变电站出线间隔的浪费，大大降低了变电站设计的经济性。因此，在规划阶段如何确定变电站出线数量，为变电站间隔设计提供依据亟需合理的技术手段。
对于普通变电站，通过电网目标网架研究，能够确定其变电站出线间隔数目，然而对于枢纽变电站，在计算短路电流时需要全局数据，在局部电网规划时往往难以获得外部电网规划数据，导致目标规划网架的短路电流计算不准确，进而存在枢纽变电站出线数目设计不合理的现象，使得枢纽变电站短路风险较高，从而影响电网的安全性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述问题，提供一种在兼顾电网安全性的前提下能够有效保障枢纽变电站间隔的高效利用的基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法。
为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，所述方法依次包括以下步骤：
步骤A、根据配电网的分区情况对枢纽变电站进行分类；
步骤B、通过母线短路电流限制，计算得到各类枢纽变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗；
步骤C、结合步骤B计算得到的等值阻抗，根据220千伏母线短路电流限制确定各枢纽变电站220千伏母线的出线数目。
所述步骤C依次包括以下步骤：
步骤C1、先根据步骤B计算得到的等值阻抗将外部电网等值为电势源和等值阻抗，然后根据各分区内220千伏电网规划情况建立220千伏电网结构；
步骤C2、先对220千伏电网结构进行短路电流计算，然后根据短路电流计算结果调整内部220千伏电网规划情况以满足短路电流安全要求，最后确定各枢纽变电站220千伏母线的出线数目。
步骤A中，所述枢纽变电站被分成I型变电站、II型变电站、III型变电站三类，其中，
所述I型变电站为由3台500千伏主变压器压器单独成片运行的枢纽变电站；
所述II型变电站为枢纽变电站内主变压器压器与其他枢纽变电站内主变压器压器联合成片运行的枢纽变电站，前述枢纽变电站、其他枢纽变电站分别为一号II型变电站、二号II型变电站；
所述III型变电站为枢纽变电站内具有4台及以上主变压器压器的220千伏分母联合成片运行的枢纽变电站，所述220千伏分母包括一号220千伏母线、二号220千伏母线。
步骤B中，
所述I型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
上式中，X5e为I型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e为I型变电站的220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，I1为I型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I2为I型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，E5为500千伏外部电网等值电源内电势，E21为I型变电站分区综合等效负荷电势，X1为I型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X2为I型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X3为变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
所述一号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗、二号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
XX11＝X11X21+(X11+X21)(X31+X2e1)
XX21＝XX11(X51+X5e1)+X51X5e1(X21+X31+X2e1)
XX31＝XX11(X51+X5e2+X5e1)+(X51X5e1+X5e1X5e2)(X21+X31+X2e1)
XX12＝X12X22+(X12+X22)(X32+X2e2)
XX22＝XX12(X51+X5e2)+X51X5e2(X22+X32+X2e2)
XX32＝XX12(X51+X5e2+X5e1)+(X51X5e2+X5e1X5e2)(X22+X32+X2e2)
上式中，X5e1为一号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e1为一号II型变电站的220千伏母线到分区内综合等效负荷之间的等值阻抗；X5e2为二号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e2为二号II型变电站的220千伏母线到分区内综合等效负荷之间的等值阻抗，I11为一号II型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I12为二号II型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I21为一号II型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，I22为二号II型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，E51为一号II型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E52为二号II型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E22为II型变电站分区综合等效负荷电势，X11为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X21为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X31为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值，X12为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X22为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X32为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
所述III型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
XX13＝X13X23+X13X33+X23X33
XX23＝X13X23+(X13+X23)(X33+X2e3)
XX14＝X14X24+X14X34+X24X34
XX24＝X13X23+(X13+X23)(X33+X2e3)
上式中，X5e3为III型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e3为III型变电站的一号220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，X2e4为III型变电站的二号220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，I13为III型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I23为III型变电站一号220千伏母线侧断路器额定开断电流，I24为III型变电站二号220千伏母线侧断路器额定开断电流，E53为III型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E23为III型变电站分区内综合等效负荷电势，X13为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X23为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X33为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值，X14为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X24为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X34为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值。
所述E5、E51、E52、E53均为1.1pu，所述E21、E22、E23均为0.8pu。
所述枢纽变电站为用于负荷用电的500千伏变电站。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法首先根据配电网的分区情况对枢纽变电站进行分类，然后通过母线短路电流限制计算得到各类枢纽变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，最后根据计算得到的等值阻抗，以短路电流安全为约束，确定各类枢纽变电站的出线数目，该方法通过短路电流约束对外部电网进行等值，然后对局部电网规划方案进行校核，以短路电流安全为约束来确定变电站出线间隔数量，在不需要对全局电网进行详细规划的情况下即可得到满足短路电流约束的局部电网规划方案，进而确定枢纽变电站的出线数目，在兼顾电网安全性的前提下有效保障了枢纽变电站间隔的高效利用。因此，本发明在兼顾电网安全性的前提下有效保障了枢纽变电站间隔的高效利用。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为实施例1中所述某局部电网采用传统电网规划方法得到的规划方案图。
图3为实施例1中三类枢纽变电站的短路等值示意图。
图4为采用实施例1所述方法对图2所述方案进行调整后的规划方案图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
参见图1，一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，所述方法依次包括以下步骤：
步骤A、根据配电网的分区情况对枢纽变电站进行分类；
步骤B、通过母线短路电流限制，计算得到各类枢纽变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗；
步骤C、结合步骤B计算得到的等值阻抗，根据220千伏母线短路电流限制确定各枢纽变电站220千伏母线的出线数目。
所述步骤C依次包括以下步骤：
步骤C1、先根据步骤B计算得到的等值阻抗将外部电网等值为电势源和等值阻抗，然后根据各分区内220千伏电网规划情况建立220千伏电网结构；
步骤C2、先对220千伏电网结构进行短路电流计算，然后根据短路电流计算结果调整内部220千伏电网规划情况以满足短路电流安全要求，最后确定各枢纽变电站220千伏母线的出线数目。
步骤A中，所述枢纽变电站被分成I型变电站、II型变电站、III型变电站三类，其中，
所述I型变电站为由3台500千伏主变压器压器单独成片运行的枢纽变电站；
所述II型变电站为枢纽变电站内主变压器压器与其他枢纽变电站内主变压器压器联合成片运行的枢纽变电站，前述枢纽变电站、其他枢纽变电站分别为一号II型变电站、二号II型变电站；
所述III型变电站为枢纽变电站内具有4台及以上主变压器压器的220千伏分母联合成片运行的枢纽变电站，所述220千伏分母包括一号220千伏母线、二号220千伏母线。
步骤B中，
所述I型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
上式中，X5e为I型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e为I型变电站的220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，I1为I型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I2为I型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，E5为500千伏外部电网等值电源内电势，E21为I型变电站分区综合等效负荷电势，X1为I型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X2为I型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X3为变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
所述一号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗、二号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
XX11＝X11X21+(X11+X21)(X31+X2e1)
XX21＝XX11(X51+X5e1)+X51X5e1(X21+X31+X2e1)
XX31＝XX11(X51+X5e2+X5e1)+(X51X5e1+X5e1X5e2)(X21+X31+X2e1)
XX12＝X12X22+(X12+X22)(X32+X2e2)
XX22＝XX12(X51+X5e2)+X51X5e2(X22+X32+X2e2)
XX32＝XX12(X51+X5e2+X5e1)+(X51X5e2+X5e1X5e2)(X22+X32+X2e2)
上式中，X5e1为一号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e1为一号II型变电站的220千伏母线到分区内综合等效负荷之间的等值阻抗；X5e2为二号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e2为二号II型变电站的220千伏母线到分区内综合等效负荷之间的等值阻抗，I11为一号II型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I12为二号II型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I21为一号II型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，I22为二号II型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，E51为一号II型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E52为二号II型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E22为II型变电站分区综合等效负荷电势，X11为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X21为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X31为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值，X12为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X22为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X32为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
所述III型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
XX13＝X13X23+X13X33+X23X33
XX23＝X13X23+(X13+X23)(X33+X2e3)
XX14＝X14X24+X14X34+X24X34
XX24＝X13X23+(X13+X23)(X33+X2e3)
上式中，X5e3为III型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e3为III型变电站的一号220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，X2e4为III型变电站的二号220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，I13为III型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I23为III型变电站一号220千伏母线侧断路器额定开断电流，I24为III型变电站二号220千伏母线侧断路器额定开断电流，E53为III型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E23为III型变电站分区内综合等效负荷电势，X13为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X23为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X33为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值，X14为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X24为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X34为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值。
所述E5、E51、E52、E53均为1.1pu，所述E21、E22、E23均为0.8pu。
所述枢纽变电站为用于负荷用电的500千伏变电站。
本发明的原理说明如下：
传统短路电流计算方法中对局部电网短路电流计算需要全网数据，然而对于目标规划的局部电网而言，其他区域电网数据难以获得，导致难以对电网短路电流进行计算、电网短路电流计算不准确。为此，本发明提出一种易于计算、计算准确的基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，该方法通过对外部电网进行合理等值解决了上述问题，同时将短路电流限制和局部电网规划方案相结合，通过限制变电站出线数目，保障了电网规划方案的可行性。该方法最终确定的枢纽变电站出线间隔数不仅在电网规划环节保证了枢纽变电站短路电流安全，而且提高了枢纽变电站间隔的利用效率。
本发明的步骤A中，所述配电网分区的操作基础参考文献：刘树勇，顾强，张丽娟，刘聪.十一五期间天津500Kv/220Kv电网分区供电方案[J].电网技术.2008，32(9):51–55；配电网分区的理论基础参考文献：徐贤，丁涛，万秋兰.限制短路电流的220Kv电网分区优化[J].电力系统自动化.2009(22):98–101。
实施例1：
参见图1，一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，以图2所示我国某局部电网采用传统电网规划方法得到的枢纽变电站规划方案为对象，所述方法依次按照以下步骤进行：
步骤1、根据配电网的分区情况将枢纽变电站分成I型变电站、II型变电站、III型变电站；
其中，所述I型变电站为由3台500千伏主变压器压器单独成片运行的枢纽变电站；
所述II型变电站为枢纽变电站内主变压器压器与其他枢纽变电站内主变压器压器联合成片运行的枢纽变电站，前述枢纽变电站、其他枢纽变电站分别为一号II型变电站、二号II型变电站；
所述III型变电站为枢纽变电站内具有4台及以上主变压器压器的220千伏分母联合成片运行的枢纽变电站，所述220千伏分母包括一号220千伏母线、二号220千伏母线；
根据以上方法可以判定，图2(a)中的变电站属于I型变电站，500千伏枢纽变电站220千伏出线为8回，其短路电流计算等值模型如图3(a)所示，图2(b)中的变电站属于II型变电站，500千伏枢纽变电站220千伏出线分别为5回和5回，其短路电流计算等值模型如图3(b)所示，图2(c)中的变电站属于III型变电站，500千伏枢纽变电站220千伏出线为10回，其短路电流计算等值模型如图3(c)所示；
步骤2、通过母线短路电流限制，计算得到各类枢纽变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，其中，
所述I型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
上式中，X5e为I型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e为I型变电站的220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，I1为I型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I2为I型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，E5为500千伏外部电网等值电源内电势，取值为1.1pu，E21为I型变电站分区综合等效负荷电势，取值为0.8pu，X1为I型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X2为I型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X3为变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
所述一号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗、二号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
XX11＝X11X21+(X11+X21)(X31+X2e1)
XX21＝XX11(X51+X5e1)+X51X5e1(X21+X31+X2e1)
XX31＝XX11(X51+X5e2+X5e1)+(X51X5e1+X5e1X5e2)(X21+X31+X2e1)
XX12＝X12X22+(X12+X22)(X32+X2e2)
XX22＝XX12(X51+X5e2)+X51X5e2(X22+X32+X2e2)
XX32＝XX12(X51+X5e2+X5e1)+(X51X5e2+X5e1X5e2)(X22+X32+X2e2)
上式中，X5e1为一号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e1为一号II型变电站的220千伏母线到分区内综合等效负荷之间的等值阻抗；X5e2为二号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e2为二号II型变电站的220千伏母线到分区内综合等效负荷之间的等值阻抗，I11为一号II型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I12为二号II型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I21为一号II型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，I22为二号II型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，E51为一号II型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，取值为1.1pu，E52为二号II型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，取值为1.1pu，E22为II型变电站分区综合等效负荷电势，取值为0.8pu，X11为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X21为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X31为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值，X12为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X22为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X32为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
所述III型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
XX13＝X13X23+X13X33+X23X33
XX23＝X13X23+(X13+X23)(X33+X2e3)
XX14＝X14X24+X14X34+X24X34
XX24＝X13X23+(X13+X23)(X33+X2e3)
上式中，X5e3为III型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e3为III型变电站的一号220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，X2e4为III型变电站的二号220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，I13为III型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I23为III型变电站一号220千伏母线侧断路器额定开断电流，I24为III型变电站二号220千伏母线侧断路器额定开断电流，E53为III型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，取值为1.1pu，E23为III型变电站分区内综合等效负荷电势，取值为0.8pu，X13为III型变电站中一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X23为III型变电站中一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X33为III型变电站中一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值，X14为III型变电站中二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X24为III型变电站中二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X34为III型变电站中二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
图2(a)中变电站有3台100万千伏安主变压器，其每台变压器的高中、高低和中低侧阻抗分别为18％、53.32％和33.59％，500千伏和220千伏侧母线短路电流I1＝63千安和I2＝50千安。以Sb＝100万千伏安、Ub为各电压等级额定电压为基准进行标幺，按照上述步骤计算得到图I型变电站500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗X5e＝0.0223pu和220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗X2e＝0.1784pu；
图2(b)中一号和二号II型变电站均有2台100万千伏安主变压器，一号II型变电站每台变压器的高中、高低和中低侧阻抗分别为16％、53.32％和33.59％，500千伏和220千伏侧母线短路电流I1＝63千安和I2＝50千安；二号II型变电站每台变压器的高中、高低和中低侧阻抗分别为20％、53.32％和33.59％，500千伏和220千伏侧母线短路电流I1＝63千安和I2＝50千安。以Sb＝100万千伏安、Ub为各电压等级额定电压为基准进行标幺，按照上述步骤计算得到一号II型变电站500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗X5e1＝0.0466pu，二号II型变电站500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗X5e2＝0.0501pu；
图2(c)中变电站有4台100万千伏安主变压器，其每台变压器的高中、高低和中低侧阻抗分别为18％、53.32％和33.59％，500千伏和220千伏侧母线短路电流I1＝63千安和I2＝50千安。以Sb＝100万千伏安、Ub为各电压等级额定电压为基准进行标幺，按照上述步骤计算得到III型变电站500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗X5e3＝0.0249pu；
步骤3、先根据计算得到的I型变电站、一号II型变电站、二号II型变电站、III型变电站的等值阻抗将外部电网等值为电势源和等值阻抗，然后根据各分区内220千伏电网规划情况，分别建立I型变电站、II型变电站、III型变电站的220千伏电网结构；
步骤4：先对220千伏电网结构进行短路电流计算，然后根据短路电流计算结果调整内部220千伏电网规划情况以满足短路电流安全要求，最后分别确定I型变电站、II型变电站、III型变电站的220千伏母线出线数目，具体结果为：
对于图2(a)所示的电网，采用步骤4进行短路电流校核发现，原规划方案中由于没有考虑外部电网加强建设，安全校核中变电站500千伏母线短路电流只有30千安左右，220千伏母线短路电流超过50千安，需要对其进行分母，调整后的规划方案如图4(a)所示，最终得到的I型变电站的出线数目为9回；
对于图2(b)所示的电网，采用步骤4进行短路电流校核发现，原规划方案中由于1号变电站220千伏短路电流超过50千安，只有对其1回出线开断，并对并联线路增容改造，但该方案能满足短路电流安全要求，最终得到的一号II型变电站、二号II型变电站的出线回数分别为6回和5回；
对于图2(c)所示的电网，采用步骤4进行短路电流校核发现能够满足短路电流校核安全要求，因此还是采用原来的10回出线。
综上所述，采用本发明所述方法确定的枢纽变电站出线数能够满足电网安全校核，具有良好的可行性。

Claims (6)

1.一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，其特征在于：
所述方法依次包括以下步骤：
步骤A、根据配电网的分区情况对枢纽变电站进行分类；
步骤B、通过母线短路电流限制，计算得到各类枢纽变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗；
步骤C、结合步骤B计算得到的等值阻抗，根据220千伏母线短路电流限制确定各枢纽变电站220千伏母线的出线数目。
2.根据权利要求1所述的一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，其特征在于：
所述步骤C依次包括以下步骤：
步骤C1、先根据步骤B计算得到的等值阻抗将外部电网等值为电势源和等值阻抗，然后根据各分区内220千伏电网规划情况建立220千伏电网结构；
步骤C2、先对220千伏电网结构进行短路电流计算，然后根据短路电流计算结果调整内部220千伏电网规划情况以满足短路电流安全要求，最后确定各枢纽变电站220千伏母线的出线数目。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，其特征在于：
步骤A中，所述枢纽变电站被分成I型变电站、II型变电站、III型变电站三类，其中，
所述I型变电站为由3台500千伏主变压器单独成片运行的枢纽变电站；
所述II型变电站为枢纽变电站内主变压器与其他枢纽变电站内主变压器联合成片运行的枢纽变电站，前述枢纽变电站、其他枢纽变电站分别为一号II型变电站、二号II型变电站；
所述III型变电站为枢纽变电站内具有4台及以上主变压器的220千伏分母联合成片运行的枢纽变电站，所述220千伏分母包括一号220千伏母线、二号220千伏母线。
4.根据权利要求3所述的一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，其特征在于：
步骤B中，
所述I型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
上式中，X5e为I型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e为I型变电站的220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，I1为I型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I2为I型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，E5为500千伏外部电网等值电源内电势，E21为I型变电站分区综合等效负荷电势，X1为I型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X2为I型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X3为变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
所述一号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗、二号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
XX11＝X11X21+(X11+X21)(X31+X2e1)
XX21＝XX11(X51+X5e1)+X51X5e1(X21+X31+X2e1)
XX31＝XX11(X51+X5e2+X5e1)+(X51X5e1+X5e1X5e2)(X21+X31+X2e1)
XX12＝X12X22+(X12+X22)(X32+X2e2)
XX22＝XX12(X51+X5e2)+X51X5e2(X22+X32+X2e2)
XX32＝XX12(X51+X5e2+X5e1)+(X51X5e2+X5e1X5e2)(X22+X32+X2e2)
上式中，X5e1为一号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e1为一号II型变电站的220千伏母线到分区内综合等效负荷之间的等值阻抗；X5e2为二号II型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e2为二号II型变电站的220千伏母线到分区内综合等效负荷之间的等值阻抗，I11为一号II型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I12为二号II型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I21为一号II型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，I22为二号II型变电站220千伏侧断路器额定开断电流，E51为一号II型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E52为二号II型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E22为II型变电站分区综合等效负荷电势，X11为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X21为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X31为一号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值，X12为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X22为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X32为二号II型变电站内并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值；
所述III型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗通过以下公式计算得到：
XX13＝X13X23+X13X33+X23X33
XX23＝X13X23+(X13+X23)(X33+X2e3)
XX14＝X14X24+X14X34+X24X34
XX24＝X13X23+(X13+X23)(X33+X2e3)
上式中，X5e3为III型变电站的500千伏母线到外部电网等值电源之间的等值阻抗，X2e3为III型变电站的一号220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，X2e4为III型变电站的二号220千伏母线到分区综合等效负荷之间的等值阻抗，I13为III型变电站500千伏侧断路器额定开断电流，I23为III型变电站一号220千伏母线侧断路器额定开断电流，I24为III型变电站二号220千伏母线侧断路器额定开断电流，E53为III型变电站外部500千伏电网等值电源内电势，E23为III型变电站分区内综合等效负荷电势，X13为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X23为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X33为III型变电站的一号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值，X14为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经高压支路到500千伏侧的阻抗值，X24为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经低压补偿支路至接地点的阻抗值，X34为III型变电站的二号220千伏母线侧并列变压器等值为单台变压器后，等值变压器中性点经中压支路到220千伏侧的阻抗值。
5.根据权利要求4所述的一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，其特征在于：
所述E5、E51、E52、E53均为1.1pu，所述E21、E22、E23均为0.8pu。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于短路电流约束确定枢纽变电站出线数目的方法，其特征在于：所述枢纽变电站为用于负荷用电的500千伏变电站。
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