CN112564032A - 地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网系统运行管理领域，特别涉及地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，通过量化分析用户线路负荷曲线及全网线路负荷曲线，根据用户线路负荷曲线相对全网线路负荷曲线的负荷水平及曲线变化趋势跟踪能力，设计低频减载执行方案所需配置整定线路的调整流程，综合考虑用户线路负荷曲线相对全网系统负荷曲线变化趋势及用户线路负荷水平相对全网系统负荷水平占比，使得充分考虑了用户线路及全网系统负荷的曲线特性，所得调整后的低频减载保护整定线路配置组合下的实际控制切负荷曲线能更有效跟随对全网系统负荷曲线按要求的控制切负荷平均比例折算后的基准负荷曲线的变化趋势，方案实时适应性更好。

Description

地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法

技术领域

本发明涉及电网系统运行管理领域，特别涉及地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法。

背景技术

目前，电网生产现场一般由省一级电网公司负责制定本省低频减载策略，地市电网公司作为实际执行单位，按低频减载策略规定的各轮次控制切负荷比例区间，按上下限比例取平均的中间比例进行折算，得到各轮次规定的控制减载负荷量，根据用户线路历史统计负荷水平分布，分配不同的用户线路到各低频减载轮次，根据各轮次确定的用户线路进行相应线路的现场保护装置定值整定，并对现场执行方案各轮次实际控制可切除负荷情况进行监测，当实际控制切负荷比例不满足在规定比例区间变化时，通过参考可用备用用户线路中统计负荷水平，结合运行人员经验进行执行方案配置整定线路的调整，并通过保护定值修改来实现所需调整线路的低频保护整定装置切换，使得调整后的低频减载执行方案实际控制负荷比例恢复至所要求的控制切负荷比例区间。

但是，结合运行人员经验进行低频减载执行方案保护整定线路调整，以用户线路及全网系统历史统计负荷水平为依据所制定的低频减载调整执行方案，无法全面准确体现当期最新负荷水平，普遍存在控制切负荷比例较大程度地偏离要求控制负荷的比例区间以及不同时刻点之间控制切负荷比例波动较大的情况，难满足新形势下所提出的负荷曲线实时变动场景对低频减载执行方案实时配置可靠性的高要求，且运行人员进行低频减载执行方案保护整定线路调整时，常采用反复尝试的方式，通过修改现场低频减载保护装置整定值的方式实现整定线路调整，面临用户线路选取空间大、工作量大且效率较低的困难，导致总体线路保护配置所需的调整周期长，在省一级电网动态调整低频减载策略时，地市电网在执行层面较难快速响应策略需求，缺乏科学有效的调整方法实现低频减载执行方案配置线路的快速调整，这给省一级电网公司动态更新的低频减载策略在地市电网执行层面的有效落地实施带来一定困难。

所以，目前亟需要一种技术方案，为地市电网提供快速有效的低频减载保护装置整定线路的调整方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，量化分析用户线路负荷曲线及全网线路负荷曲线，根据用户线路负荷曲线相对全网线路负荷曲线的负荷水平及曲线变化趋势跟踪能力，设计低频减载执行方案所需配置整定线路的调整流程，使轮次控制切负荷比例处于要求控制切负荷比例区间。

本发明的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，综合考虑用户线路负荷曲线相对全网系统负荷曲线变化趋势及用户线路负荷水平相对全网系统负荷水平占比，使得充分考虑了用户线路及全网系统负荷的曲线特性，所得调整后的低频减载保护整定线路配置组合下的实际控制切负荷曲线能更有效跟随对全网系统负荷曲线按要求的控制切负荷平均比例折算后的基准负荷曲线的变化趋势，方案实时适应性更好。

作为本发明的优选方案，所述量化分析为：在参考时间段内划分若干时刻点，在满足各时刻点控制切负荷比例处于低频减载策略所规定的比例区间的条件下，选择用户线路中平均控制切负荷偏差率最小的轮次组合线路负荷曲线作为轮次低频减载保护整定线路集合，加入轮次进行减载保护动作频率及延时定值整定。

作为本发明的优选方案，通过建立轮次整定线路配置优化模型，获取参考时间段内，处于低频减载策略所规定的比例区间范围内时刻点数量最多且平均控制切负荷偏差率最小的轮次组合线路负荷曲线作为轮次低频减载保护整定线路集合。通过建立数学模型，可在已有轮次配置整定线路的情况下进行快速计算并自动调整，在保证线路调整幅度最小的情况下使得轮次控制切负荷比例处于要求控制切负荷比例区间，并具备较强的抗负荷波动能力及稳定性，能有效适应负荷曲线的实时变化，满足对低频减载执行方案实时执行可靠性的要求，并且可快速有效地响应省一级电网低频减载策略的调整，满足新形势下大电网对低频减载保护所提出的动态化管理以及可灵活有效调节的需求，对于保证电网安全稳定运行意义重大。

作为本发明的优选方案，每15分钟为单个减载轮次中的一个时刻点。使得单日可划分为96个时刻点，方便负荷曲线分析。

作为本发明的优选方案，所述调整流程具体包括如下步骤：

步骤一：选取参考时间段起止时间，划分时刻点；

步骤二：根据各时刻点对应基础数据，计算各用户线路负荷曲线相对全网系统负荷曲线趋势跟踪能力指标r_n，统计该指标时段内平均值r_n，av，并由高到低排序，设定高负荷曲线相似度指标阈值r_high；

步骤三：退出轮次已配置低频减载保护线路中r_n，av＜r_high的线路；

步骤四：计算轮次退出线路后剩余整定线路在参考时间段内的日平均峰谷差ΔP；

步骤五：计算轮次所需控制负荷曲线日平均峰谷差P_control；

步骤六：当ΔP＞ΔP_control时，继续在轮次剩余线路中按r_n，av由小到大顺序重复步骤三至步骤六，直至ΔP≤ΔP_control；

步骤七：设置峰谷差偏差阈值ξ，当|ΔP-ΔP_control|≥ξ时，在所有可备选用户线路中按平均负荷曲线相似度指标r_n，av由大到小选取线路加入轮次，重复步骤四至步骤六，直至|ΔP-ΔP_control|＜ξ；

步骤八：计算已有配置轮次整定线路下平均控制切负荷偏差率σ_av，设置平均控制切负荷偏差率最小值初值为σ_min＝σ_av，此时对应的轮次保护整定线路组合为初始最优方案，设置控制切负荷偏差修正次数初值k＝0，最大允许迭代修正次数为k_max，k_max≥1；

步骤九：迭代遍历剩余备用用户线路，获得两条用户线路组合作为修正线路组，加入轮次作为配置线路，所述修正线路组的负荷累加后在参考时间段内日平均峰谷差P_control最小；

步骤十：修正迭代次数自增k＝k+1，计算最新配置轮次整定线路组合方案下平均控制切负荷偏差率σ_av，new，若σ_av，new＜σ_min，更新平均控制切负荷偏差率最小值σ_min＝σ_av，new，用最新配置轮次整定线路组合方案更新最优方案，否则σ_min及最优方案保持不变；

步骤十一：若k＜k_max，重复步骤九至步骤十，直至k＝k_max，输出平均控制切负荷偏差率最小值σ_min，同时输出轮次低频减载保护整定配置线路最优组合。

作为本发明的优选方案，步骤二中所述基础数据包括参考时间段全网系统各时刻点负荷、所有可备选用户线路各时刻点负荷以及该轮次已配置用户线路各时刻点负荷。

作为本发明的优选方案，步骤二中采用r_n，av由高到低排序中第L条线路对应的负荷曲线相似度指标值作为高负荷曲线相似度指标阈值r_high，第L条线路由运行测试经验结合各地市用户线路相对全网系统的负荷曲线相似度指标分布进行自定义调整。

作为本发明的优选方案，步骤九中采用按平均负荷曲线相似度指标r_n，av由大到小及由小到大的顺序，分别遍历获得1条用户线路组成修正线路组。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法的有益效果是：

1、可通过采用最新用户线路及全网系统负荷数据为基础数据，提升基础数据参考价值，并从用户线路负荷曲线相对全网系统负荷曲线变化趋势及用户线路负荷水平相对全网系统负荷水平占比两方面因素同时考虑，由于充分考虑了用户线路及全网系统负荷的曲线特性，所得调整后的低频减载保护整定线路配置组合下的实际控制切负荷曲线能更有效跟随对全网系统负荷曲线按要求的控制切负荷平均比例折算后的基准负荷曲线的变化趋势，方案实时适应性更好；

2、整定线路调整过程通过反复迭代遍历方式以轮次实时控制切负荷比例最大程度接近要求控制切负荷平均比例为最优目标，所得调整整定线路配置下实际控制切负荷比例可在曲线层面有效实现实际控制切负荷比例位于低频减载策略所要求的控制切负荷控制比例区间且抗负荷波动能力强的目标，满足新形势下对地市电网低频减载执行方案实时可靠性的需求；

3、低频减载保护装置整定线路调整过程清晰简洁，求解速度快，可有效解决现有调整方法下实现周期长的问题，采用程序计算的方法代替现有运行人员根据经验不断随机尝试的方法可大大提升配置线路调整效率，所调整线路配置方案应用时效性更好，可有效减少现有方法下因配置方案稳定性及时效性差而频繁进行现场线路低频减载保护装置定值修改切换工作所需的大量人力和物力资源消耗；

4、所提出低频减载保护装置整定线路调整方法流程可基于算法编程实现，能满足不同时间周期的低频减载保护整定线路调整需求，实用性较强，可有效地响应省一级电网对本省域电网低频减载策略动态自适应更新需求，实现低频减载策略在执行层面的有效落地实施，在交直流互联规模持续扩大及新能源发电装机容量持续增长的形势下对保障电网频率稳定可靠、电网安全运行意义重大。

附图说明

图1的实施例1的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，以单个减载轮次为例，该轮次包含用户线路总数为1，低频减载策略要求该轮次控制切负荷比例区间为[σ_low，σ_high]，σ_low表示要求控制切负荷比例下限，σ_high表示要求控制切负荷比例上限，以每日每15分钟为一个时刻点，即96时刻点的负荷曲线进行分析，计算轮次在该时刻点上的实际控制切负荷总量及实际控制切负荷比例，计算公式为：

式中：P_tm表示线路m在某日t(t＝1，2，…，96)时刻点的负荷，P_t表示轮次在该时刻点的实际控制切负荷总量，P_system，t表示该时刻点全网系统总负荷，σ_t表示轮次在该时刻点的实际控制切负荷比例。

当σ_low≤σ_t≤σ_high时，该轮次在时刻点t控制切负荷量满足要求。

以单日为例建立96点曲线维度下理想情况时轮次整定线路配置优化模型：

S.t

σ_low≤σ_t≤σ_high，t＝1，2，...，96

上述优化目标为轮次在满足各时刻点控制切负荷比例处于低频减载策略所规定的比例区间的条件下，实现轮次组合线路负荷曲线在96点时刻下平均控制切负荷偏差率最小，从而得到最优的轮次低频减载保护整定线路集合。

实际中，受线路负荷特性差异化的限制及负荷数据因临时检修等原因存在异常点等的影响，轮次低频减载保护配置线路组合下的控制负荷比例难以确保每日96时刻点均在规定的范围，因此，本实施例优选选择在分析时段内日均96点中处在规定控制负荷比例范围时刻点数量最多且平均控制切负荷偏差率最小的整定线路配置组合为最优的轮次低频减载保护装置所需整定线路配置方案。

根据所选择最优轮次低频减载保护整定线路配置目标，针对地市电网低频减载现场执行方案待调整的轮次，该轮次低频减载保护装置整定线路调整方法具体流程如下：

选取参考时间段起止时间，划分为96个时刻点；以该时间段全网系统每日96点负荷、所有可备选用户线路每日96点负荷以及该轮次已配置用户线路每日96点负荷为基础数据，计算各用户线路负荷曲线相对全网系统负荷曲线的曲线趋势跟踪能力指标r_n及平均负荷占比η_n，t，计算公式为：

式中：r_n表示线路n负荷曲线在当日与全网系统负荷曲线的相似度指标，以P_tn表示线路n在某日t(t＝1，2，…，96)时刻点的负荷，η_n，t表示线路n负荷曲线在时刻点t相对全网系统负荷曲线的负荷占比，P_nmax＝max(P_tn)表示线路n日最大负荷，P_system，max＝max(P_system，t)表示全网系统日最大负荷。

统计计算得到的参考时段各线路平均负荷曲线相似度指标r_n，av，并由高到低排序，设定高负荷曲线相似度指标阈值r_high，若该减载轮次原有配置线路总数为1，采用r_n，av由高到低排序中第L条线路对应的负荷曲线相似度指标值作为高负荷曲线相似度指标阈值r_high，具体的，r_high可根据运行测试经验结合各地市用户线路相对全网系统的负荷曲线相似度指标分布进行自定义调整。根据该轮次已配置各用户线路与全网系统平均负荷曲线相似度指标，将低于阈值r_high以下的整定线路逐条退出轮次。

计算轮次退出线路后剩余整定线路在参考时段日平均峰谷差，计算公式为：

计算按平均要求控制负荷比例得到的轮次所需控制负荷曲线日平均峰谷差，计算公式为：

式中：P_jt，remain表示轮次剩余整定线路在第j日第t时刻点总负荷，x表示参考时段总天数，以P_jsystem，t表示第j日时刻点t全网系统负荷。

当ΔP＞ΔP_control时，继续在轮次剩余配置线路中按平均负荷曲线相似度指标由小到大顺序逐条退出线路，即在轮次剩余线路中优先退出与全网系统负荷曲线相似度指标更低的用户线路，直至ΔP≤ΔP_control。

设置峰谷差偏差阈值ξ，当|ΔP-ΔP_control|＜ξ时，计算已有配置轮次整定线路下平均控制切负荷偏差率，计算公式为：

式中：σ_j，t为将轮次已有配置线路在第j日t时刻点进行各线路相对全网系统负荷曲线负荷占比η_n，t累加后计算得到。

当|ΔP-ΔP_control|＞ξ时，在所有可备选用户线路中按平均负荷曲线相似度指标由大到小选取线路加入轮次，即在可选备用用户线路中优先加入与全网系统负荷曲线相似度更高的线路，计算加入新配置线路后组合曲线ΔP，直至满足|ΔP-ΔP_control|＜ξ。

上述过程中，轮次中所配置用户线路曲线相似度均与全网系统曲线具有较高的曲线相似性，峰谷时刻点与系统负荷曲线峰谷时刻点接近，因此峰谷差为逐渐累积增大的过程。全网系统负荷曲线由地市所有负荷特性各异的线路累加而成，其中包括一部分曲线趋势相反从而对峰谷差起削减作用的用户线路，因此在平均负荷相等时对全网系统负荷曲线按平均要求控制负荷比例折算后的负荷曲线峰谷差要小于按高曲线相似度指标线路累积后的组合负荷曲线的峰谷差，所以，经过上述流程后，轮次中已有配置线路组合曲线在峰谷差与对全网系统负荷曲线按平均要求控制负荷比例得到的轮次所需控制负荷曲线峰谷差接近时，其实际平均控制切负荷比例仍要低于按低频减载策略要求的轮次控制切负荷平均比例(σ_low+σ_high)/2，通过上述流程配置的轮次线路可作为轮次要求控制负荷的主要成分，以此保证轮次控制切负荷的稳定性及跟随全网系统负荷趋势变化能力。对于控制切负荷比例不足的部分，进行下一步控制切负荷比例偏差补充修正。

设置平均控制切负荷偏差率最小值初值为σ_min＝σ_av。此时对应的轮次保护整定线路组合为初始最优方案，设置控制切负荷偏差修正次数初值k＝0，最大允许迭代修正次数为k_max(k_max≥1，可根据测试合理设置)。

在剩余备用线路中分别按平均负荷曲线相似度指标r_n，av由大到小及由小到大优先的顺序遍历1条用户线路组成修正线路组，即分别采用两个方向进行遍历，分别采用曲线相似度指标高的和低的2条线路进行组合，从数学意义解释即为曲线相似度指标差别越大，其曲线峰谷时刻点差别越大，2条线路组合一起叠加越能起到互补的作用，使得组合曲线峰谷差越小，负荷曲线变化趋势更加平缓。

进一步的，上述遍历采用双重循环，单层遍历循环次数为剩余线路总数，2条线路要求不重复，当遍历得到的线路组2条用户线路负荷累加后的日平均峰谷差ΔP_couple达到最小时为最优修正线路组，并将其加入轮次作为配置线路，更新最新配置轮次整定线路组合方案。

由于最优修正线路组累加负荷日平均峰谷差ΔP_couple最小，因此该修正线路组组合负荷曲线更趋于水平平缓变化趋势，在轮次已有保护整定配置线路基础上增加该最优修正线路组之后，可在最大程度保持原有整定配置线路组合负荷曲线峰谷差的基础上平缓提升组合线路平均负荷，减轻对轮次已有配置整定线路组合负荷曲线峰谷差的影响。

进一步的，修正迭代次数自增k：＝k+1，计算最新配置轮次整定线路组合方案下平均控制切负荷偏差率σ_av，new，若σ_av，new＜σ_min，更新平均控制切负荷偏差率最小值σ_min＝σ_av，new，同时用最新配置轮次整定线路组合方案更新最优方案；当σ_av，new＞σ_min时，σ_min及最优组合方案保持不变。判断k是否等于k_max，若k＜k_max，按上述相同方式，重新在剩余备用线路中遍历2条用户线路组成修正线路组，若k＝k_max，输出平均控制切负荷偏差率最小值σ_min，同时输出对应的轮次低频减载保护整定配置线路最优组合。

对比该轮次调整前已现场实施定值整定的低频减载保护的用户线路组合方案，现场退出需要排除线路的低频减载保护定值整定，并对新加入轮次的配置线路进行减载保护动作频率及延时定值整定，从而完成低频减载策略中轮次低频减载保护装置整定线路调整的整体流程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，其特征在于，量化分析用户线路负荷曲线及全网线路负荷曲线，根据用户线路负荷曲线相对全网线路负荷曲线的负荷水平及曲线变化趋势跟踪能力，设计低频减载执行方案所需配置整定线路的调整流程，使轮次控制切负荷比例处于要求控制切负荷比例区间。

2.如权利要求1所述的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，其特征在于：所述量化分析为：将参考时间段划分为若干时刻点，在满足各时刻点控制切负荷比例处于低频减载策略所规定的比例区间的条件下，选择用户线路中平均控制切负荷偏差率最小的轮次组合线路负荷曲线作为轮次低频减载保护装置所需整定线路配置方案。

3.如权利要求1所述的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，其特征在于：通过建立轮次整定线路配置优化模型，获取参考时间段内，处于低频减载策略所规定的比例区间范围内时刻点数量最多且平均控制切负荷偏差率最小的轮次组合线路负荷曲线作为轮次低频减载保护整定线路集合。

4.如权利要求1所述的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，其特征在于：每15分钟为单个减载轮次中的一个时刻点。

5.如权利要求1-4任意一项所述的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，其特征在于：所述调整流程具体包括如下步骤：

步骤一：选取参考时间段起止时间，划分时刻点；

步骤二：根据各时刻点对应基础数据，计算各用户线路负荷曲线相对全网系统负荷曲线趋势跟踪能力指标r_n，统计该指标时段内平均值r_n，av，并由高到低排序，设定高负荷曲线相似度指标阈值r_high；

步骤三：退出轮次已配置低频减载保护线路中r_n，av＜r_high的线路；

步骤四：计算轮次退出线路后剩余整定线路在参考时间段内的日平均峰谷差ΔP；

步骤五：计算轮次所需控制负荷曲线日平均峰谷差P_control；

步骤六：当ΔP＞ΔP_control时，继续在轮次剩余线路中按r_n，av由小到大顺序重复步骤三至步骤六，直至ΔP≤ΔP_control；

步骤七：设置峰谷差偏差阈值ξ，当|ΔP-ΔP_control|≥ξ时，在所有可备选用户线路中按平均负荷曲线相似度指标r_n，av由大到小选取线路加入轮次，重复步骤四至步骤六，直至|ΔP-ΔP_control|＜ξ；

步骤八：计算已有配置轮次整定线路下平均控制切负荷偏差率σ_av，设置平均控制切负荷偏差率最小值初值为σ_min＝σ_av，此时对应的轮次保护整定线路组合为初始最优方案，设置控制切负荷偏差修正次数初值k＝0，最大允许迭代修正次数为k_max，k_max≥1；

步骤九：迭代遍历剩余备用用户线路，获得两条用户线路组合作为修正线路组，加入轮次作为配置线路，所述修正线路组的负荷累加后在参考时间段内日平均峰谷差P_control最小；

步骤十：修正迭代次数自增k＝k+1，计算最新配置轮次整定线路组合方案下平均控制切负荷偏差率σ_av，new，若σ_av，new＜σ_min，更新平均控制切负荷偏差率最小值σ_min＝σ_av，new，用最新配置轮次整定线路组合方案更新最优方案，否则σ_min及最优组合方案保持不变；

步骤十一：若k＜k_max，重复步骤九至步骤十，直至k＝k_max，输出平均控制切负荷偏差率最小值σ_min，同时输出轮次低频减载保护整定配置线路最优组合。

6.如权利要求5所述的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，其特征在于：步骤二中所述基础数据包括参考时间段全网系统各时刻点负荷、所有可备选用户线路各时刻点负荷以及该轮次已配置用户线路各时刻点负荷。

7.如权利要求5所述的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，其特征在于：步骤二中采用r_n，av由高到低排序中第L条线路对应的负荷曲线相似度指标值作为高负荷曲线相似度指标阈值r_high，第L条线路由运行测试经验结合各地市用户线路相对全网系统的负荷曲线相似度指标分布进行自定义调整。

8.如权利要求5所述的地市电网低频减载保护装置整定线路调整方法，其特征在于：步骤九中采用按平均负荷曲线相似度指标r_n，av由大到小及由小到大的顺序，分别遍历获得1条用户线路组成修正线路组。

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