CN115907526A - 一种电网电压暂降评估方法、系统、存储介质及计算设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网电压暂降评估方法、系统、存储介质及计算设备,本发明根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式下的预想故障集和敏感负荷集,根据预想故障与节点的影响关系,对预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域,对临界区域外部电网等值,获得临界区域的评估数据,对临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据仿真结果实现电网电压暂降评估,相较于传统的方法,整个过程模型依赖性低,计算速度快,不受模型准确性影响,保证了评估结果的准确性,保证了电压暂降控制策略制定的准确性,保障了电力生产安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网电压暂降评估方法、系统、存储介质及计算设备,属于电力系统安全稳定分析技术领域。
背景技术
电网电压暂降会引起敏感控制器和分布式电源低压保护不必要的动作,造成电网自动控制装置和变频调速器停顿或误动,影响电动机负荷正常运行,甚至引发大面积停电;当电网中存在大量非线性负荷和高比例电缆线路时,电压暂降过程中伴随着谐波现象,成为影响电能质量的主要问题。
制定电压暂降控制策略是保障电力生产安全运行的前提,该控制策略是根据电压暂降评估结果制定而成,现有的评估主要包括电磁暂态法,该方法需要建立全网感应电动机、新能源机组等设备的电磁暂态仿真模型,参与仿真计算的网络规模大,计算速度慢,而且评估结果受模型准确性的影响,一旦存在模型准确性较差的设备,会直接影响制定的电压暂降控制策略,从而产生电力生产安全问题。
发明内容
本发明提供了一种电网电压暂降评估方法、系统、存储介质及计算设备,解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种电网电压暂降评估方法,包括:
根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L;其中,预想故障为可能引起电压暂降的故障,敏感负荷为因电压暂降而不能正常工作的负荷;
从电网节点中,筛选出预想故障集F中各预想故障影响的节点集;
根据节点集之间的重合节点数量,对预想故障集F中的预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域;
对各临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据;其中,临界区域Zk的评估数据包括临界区域Zk的当前运行方式Sk、以及当前运行方式Sk下的预想故障集Fk和敏感负荷集Lk,预想故障集Fk为临界区域Zk对应簇预想故障的集合,敏感负荷集Lk为敏感负荷集L中位于临界区域Zk内的敏感负荷的集合;
分别对各临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据电磁暂态仿真结果进行电网电压暂降评估。
根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L,包括:
根据电网SCADA量测数据,对电网中的新能源机组和负荷进行等值建模;
根据电网SCADA量测数据和所建的等值模型,确定电网当前运行方式S0,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L。
从电网节点中,筛选出预想故障集F中各预想故障影响的节点集,包括:
针对电网当前运行方式S0下的预想故障集F,计算预想故障集F中预想故障与电网节点之间的影响程度指标;
将影响程度指标大于阈值的节点作为受影响的节点,用受同一预想故障影响的节点构建该预想故障影响的节点集。
影响程度指标的计算公式为:
其中,Fi,j为预想故障i和节点j之间的影响程度指标,λi为影响系数,ΔUi,j=Ui,j-Uj,0为预想故障i下节点j的电压降落幅值,Ui,j为预想故障i下节点j的短路电压,Uj,0为节点j的初始电压,Ei,j为预想故障i与节点j之间的电气距离。
根据节点集之间的重合节点数量,对预想故障集F中的预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域,包括:
若多个节点集之间的重合节点数量大于门槛值,将多个节点对应的预想故障划分为一簇,将同一簇中各预想故障影响的节点集合并,将合并后的节点集作为该簇预想故障的临界区域。
对各临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据,包括:
将临界区域包含的节点集和外部节点集之间的线路作为联络线,将临界区域包含的节点和联络线划分至内部电网,将所属电网的其他部分作为外部电网,采用戴维南等值法对临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据。
根据电磁暂态仿真结果进行电网电压暂降评估,包括:
根据电磁暂态仿真结果,计算各预想故障下敏感负荷的电压暂降评估指标,针对某一敏感负荷m,将所有预想故障下敏感负荷m的电压暂降评估指标最大值,作为当前运行方式S0下敏感负荷m的电压暂降程度评价指标,当前运行方式S0下所有敏感负荷的电压暂降程度评价指标为电网电压暂降评估结果;其中,若某一预想故障属于多个临界区域,取相应的电压暂降评估指标最大值作为该预想故障下敏感负荷m的电压暂降评估指标。
一种电网电压暂降评估系统,包括:
集合获取模块,根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L;其中,预想故障为可能引起电压暂降的故障,敏感负荷为因电压暂降而不能正常工作的负荷;
筛选模块,从电网节点中,筛选出预想故障集F中各预想故障影响的节点集;
临界区域模块,根据节点集之间的重合节点数量,对预想故障集F中的预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域;
评估数据模块,对各临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据;其中,临界区域Zk的评估数据包括临界区域Zk的当前运行方式Sk、以及当前运行方式Sk下的预想故障集Fk和敏感负荷集Lk,预想故障集Fk为临界区域Zk对应簇预想故障的集合,敏感负荷集Lk为敏感负荷集L中位于临界区域Zk内的敏感负荷的集合;
评估模块,分别对各临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据电磁暂态仿真结果进行电网电压暂降评估。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行电网电压暂降评估方法。
一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行电网电压暂降评估方法的指令。
本发明所达到的有益效果:本发明根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式下的预想故障集和敏感负荷集,根据预想故障与节点的影响关系,对预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域,对临界区域外部电网等值,获得临界区域的评估数据,对临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据仿真结果实现电网电压暂降评估,相较于传统的方法,整个过程模型依赖性低,计算速度快,不受模型准确性影响,保证了评估结果的准确性,保证了电压暂降控制策略制定的准确性,保障了电力生产安全运行。
附图说明
图1为电网电压暂降评估方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种电网电压暂降评估方法,包括以下步骤:
步骤1,根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L;其中,预想故障为可能引起电压暂降的故障,敏感负荷为因电压暂降而不能正常工作的负荷;
步骤2,从电网节点中,筛选出预想故障集F中各预想故障影响的节点集;这里的节点是指当前运行方式下的母线、负荷和发电机所在的节点;
步骤3,根据节点集中的重合节点数量,对预想故障集F中的预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域;
步骤4,对各临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据;其中,临界区域Zk的评估数据包括临界区域Zk的当前运行方式Sk、以及当前运行方式Sk下的预想故障集Fk和敏感负荷集Lk,预想故障集Fk为临界区域Zk对应簇预想故障的集合,敏感负荷集Lk为敏感负荷集L中位于临界区域Zk内的敏感负荷的集合;
步骤5,分别对各临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据电磁暂态仿真结果进行电网电压暂降评估。
上述方法根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式下的预想故障集和敏感负荷集,根据预想故障与节点的影响关系,对预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域,对临界区域外部电网等值,获得临界区域的评估数据,对临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据仿真结果实现电网电压暂降评估,相较于传统的方法,整个过程模型依赖性低,计算速度快,不受模型准确性影响,保证了评估结果的准确性,保证了电压暂降控制策略制定的准确性,保障了电力生产安全运行。
随着高比例新能源和高比例电力电子装置并网运行,一是需要建立完整的输配一体化网路模型,为全面准确进行全网电压暂降分析提供基础数据支撑;二是需要实现电网模型等值和保真降维变换,降低参与分析的网络规模,提高电压暂降分析计算速度,实现在线滚动周期计算,以适应电网运行方式的波动性和不确定性。
基于上述分析,上述方法中可以先根据电网SCADA量测数据,对电网中的新能源机组和负荷进行等值建模。等值建模具体可根据输电网和配电网各级调度机构的SCADA实时量测数据、电气设备模型和网络模型;等值建模主要是对电网中的新能源机组和负荷建模,具体可以如下:
1)针对敏感负荷,为各敏感负荷分别建立电磁暂态负荷模型;
将因电压暂降而不能正常工作的大型工业负荷、大容量马达负荷、医院、政府部门等作为敏感负荷,分别建立完整的电磁暂态负荷模型。
2)针对非敏感负荷,按照所属厂站和所属分区,对非敏感负荷进行分群,为各群建立静态负荷等值模型。
对于配电网中低电压等级负荷、以及受电压影响较小的负荷等作为非敏感负荷,按照所属厂站和所属分区,对非敏感负荷进行分群,并针对每一群负荷中的恒阻抗、恒功率和恒电流模型参数构建静态负荷等值模型。
3)针对分布式新能源,根据所属厂站、所属分区、以及新能源机组连接到输电网母线之间的拓扑关系,对新能源机组进行分群,对同一群内包含的分布式新能源和拓扑关联负荷,计及新能源机组参数、无功补偿和负荷功率,计算等值到并网母线的支路参数、节点参数,为各群建立供电区域分布式光伏详细系统的暂态模型。
4)针对集中式新能源,考虑新能源机组的实时运行状态及其动态特性,建立等值新能源机组和等值变压器模型。
通过上述等值建模可以大大降低参与计算的设备规模,从而提高计算速度。进一步根据电网SCADA量测数据和所建的等值模型,确定电网当前运行方式S0,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L;其中,预想故障集包括三相对称短路故障、不对称短路故障、支路或开关开断故障、大型感应电动机或大容量变压器投运扰动等。
针对电网当前运行方式S0下的预想故障集F,计算预想故障集F中预想故障与电网节点之间的影响程度指标,具体过程可以如下:
S1)基于潮流计算方法获取节点初始电压;
S2)基于次暂态电动势-阻抗法计算预想故障下节点的短路电压;
S3)计算预想故障与电网节点之间的影响程度指标,用公式可表示为:
其中,Fi,j为预想故障i和节点j之间的影响程度指标,λi为影响系数,可根据统计误差获取,ΔUi,j=Ui,j-Uj,0为预想故障i下节点j的电压降落幅值,Ui,j为预想故障i下节点j的短路电压,Uj,0为节点j的初始电压,Ei,j为预想故障i与节点j之间的电气距离。
进一步将影响程度指标大于阈值的节点作为受影响的节点,用受同一预想故障影响的节点构建该预想故障影响的节点集,若多个节点集之间的重合节点数量大于门槛值,将多个节点对应的预想故障划分为一簇,将同一簇中各预想故障影响的节点集合并,将合并后的节点集作为该簇预想故障的临界区域。
这里的临界区域是电网中的一个局部区域,通过上述过程后可获得多个局部区域,有些局部区域可能存在重合的地方。
将临界区域包含的节点集和外部节点集之间的线路作为联络线,将临界区域包含的节点和联络线划分至内部电网,将所属电网的其他部分作为外部电网,根据外部电网的实时数据和模型参数,采用戴维南等值法对临界区域进行外部电网等值,即求解以联络线所在外网侧节点为多端口的外部等值电网,获得各临界区域的评估数据。
每个临界区域均有一组评估数据,即临界区域的当前运行方式、以及当前运行方式下的预想故障集和敏感负荷集。
对评估数据中按包含的敏感负荷数进行排序,形成调度队列,采用分布式并行方式对各临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,从而可获得多个电磁暂态仿真结果。
根据电磁暂态仿真结果,计算各预想故障下敏感负荷的电压暂降评估指标,针对某一敏感负荷m,将所有预想故障下敏感负荷m的电压暂降评估指标最大值,作为当前运行方式S0下敏感负荷m的电压暂降程度评价指标,当前运行方式S0下所有敏感负荷的电压暂降程度评价指标为电网电压暂降评估结果;其中,若某一预想故障属于多个临界区域,取相应的电压暂降评估指标最大值作为该预想故障下敏感负荷m的电压暂降评估指标;电压暂降评估指标主要包括电压暂降幅值、持续时间、相角跳变等。
进一步根据上述评估结果,可以制定电压暂降控制策略
上述方法基于电气设备模型和网络模型、实时量测数据,对新能源机组和负荷进行在线等值,降低了参与计算的设备规模;通过预想故障分组和戴维南等值生成了的多个局部评估数据,既保障了系统关键动态模式不丢失,又极大地减小参与计算的网络规模,进一步,通过电磁仿真分析技术进行电压暂降快速准确评估,可以满足调度运行控制对在线分析的快速性和准确性要求。
基于相同的技术方案,本发明还公开了上述方法的软件系统,一种电网电压暂降评估系统,包括:
集合获取模块,根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L;其中,预想故障为可能引起电压暂降的故障,敏感负荷为因电压暂降而不能正常工作的负荷。
筛选模块,从电网节点中,筛选出预想故障集F中各预想故障影响的节点集。
临界区域模块,根据节点集之间的重合节点数量,对预想故障集F中的预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域。
评估数据模块,对各临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据;其中,临界区域Zk的评估数据包括临界区域Zk的当前运行方式Sk、以及当前运行方式Sk下的预想故障集Fk和敏感负荷集Lk,预想故障集Fk为临界区域Zk对应簇预想故障的集合,敏感负荷集Lk为敏感负荷集L中位于临界区域Zk内的敏感负荷的集合。
评估模块,分别对各临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据电磁暂态仿真结果进行电网电压暂降评估。
上述系统中,各模块的数据处理流程与方法相应的步骤一致,这里不重复描述了。
基于相同的技术方案,本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行电网电压暂降评估方法。
基于相同的技术方案,本发明还公开了一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行电网电压暂降评估方法的指令。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种电网电压暂降评估方法,其特征在于,包括:
根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L;其中,预想故障为可能引起电压暂降的故障,敏感负荷为因电压暂降而不能正常工作的负荷;
从电网节点中,筛选出预想故障集F中各预想故障影响的节点集;
根据节点集之间的重合节点数量,对预想故障集F中的预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域;
对各临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据;其中,临界区域Zk的评估数据包括临界区域Zk的当前运行方式Sk、以及当前运行方式Sk下的预想故障集Fk和敏感负荷集Lk,预想故障集Fk为临界区域Zk对应簇预想故障的集合,敏感负荷集Lk为敏感负荷集L中位于临界区域Zk内的敏感负荷的集合;
分别对各临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据电磁暂态仿真结果进行电网电压暂降评估。
2.根据权利要求1所述的一种电网电压暂降评估方法,其特征在于,根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L,包括:
根据电网SCADA量测数据,对电网中的新能源机组和负荷进行等值建模;
根据电网SCADA量测数据和所建的等值模型,确定电网当前运行方式S0,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L。
3.根据权利要求1所述的一种电网电压暂降评估方法,其特征在于,从电网节点中,筛选出预想故障集F中各预想故障影响的节点集,包括:
针对电网当前运行方式S0下的预想故障集F,计算预想故障集F中预想故障与电网节点之间的影响程度指标;
将影响程度指标大于阈值的节点作为受影响的节点,用受同一预想故障影响的节点构建该预想故障影响的节点集。
5.根据权利要求1所述的一种电网电压暂降评估方法,其特征在于,根据节点集之间的重合节点数量,对预想故障集F中的预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域,包括:
若多个节点集之间的重合节点数量大于门槛值,将多个节点对应的预想故障划分为一簇,将同一簇中各预想故障影响的节点集合并,将合并后的节点集作为该簇预想故障的临界区域。
6.根据权利要求1所述的一种电网电压暂降评估方法,其特征在于,对各临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据,包括:
将临界区域包含的节点集和外部节点集之间的线路作为联络线,将临界区域包含的节点和联络线划分至内部电网,将所属电网的其他部分作为外部电网,采用戴维南等值法对临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据。
7.根据权利要求1所述的一种电网电压暂降评估方法,其特征在于,根据电磁暂态仿真结果进行电网电压暂降评估,包括:
根据电磁暂态仿真结果,计算各预想故障下敏感负荷的电压暂降评估指标,针对某一敏感负荷m,将所有预想故障下敏感负荷m的电压暂降评估指标最大值,作为当前运行方式S0下敏感负荷m的电压暂降程度评价指标,当前运行方式S0下所有敏感负荷的电压暂降程度评价指标为电网电压暂降评估结果;其中,若某一预想故障属于多个临界区域,取相应的电压暂降评估指标最大值作为该预想故障下敏感负荷m的电压暂降评估指标。
8.一种电网电压暂降评估系统,其特征在于,包括:
集合获取模块,根据电网SCADA量测数据,获取电网当前运行方式S0下的预想故障集F和敏感负荷集L;其中,预想故障为可能引起电压暂降的故障,敏感负荷为因电压暂降而不能正常工作的负荷;
筛选模块,从电网节点中,筛选出预想故障集F中各预想故障影响的节点集;
临界区域模块,根据节点集之间的重合节点数量,对预想故障集F中的预想故障分簇,确定各簇预想故障的临界区域;
评估数据模块,对各临界区域进行外部电网等值,获得各临界区域的评估数据;其中,临界区域Zk的评估数据包括临界区域Zk的当前运行方式Sk、以及当前运行方式Sk下的预想故障集Fk和敏感负荷集Lk,预想故障集Fk为临界区域Zk对应簇预想故障的集合,敏感负荷集Lk为敏感负荷集L中位于临界区域Zk内的敏感负荷的集合;
评估模块,分别对各临界区域的评估数据进行电磁暂态仿真,根据电磁暂态仿真结果进行电网电压暂降评估。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,其特征在于,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法。
10.一种计算设备,其特征在于,包括:
一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法的指令。
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CN202211413475.4A CN115907526A (zh) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 一种电网电压暂降评估方法、系统、存储介质及计算设备 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117439068A (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-23 | 国网宁夏电力有限公司中卫供电公司 | 一种大规模电网中的电压暂降预估方法、介质及系统 |
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2022
- 2022-11-11 CN CN202211413475.4A patent/CN115907526A/zh active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117439068A (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-23 | 国网宁夏电力有限公司中卫供电公司 | 一种大规模电网中的电压暂降预估方法、介质及系统 |
CN117439068B (zh) * | 2023-10-26 | 2024-05-14 | 国网宁夏电力有限公司中卫供电公司 | 一种大规模电网中的电压暂降预估方法、介质及系统 |
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PB01 | Publication | ||
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