基于年度負(fù)荷曲線的終端站規(guī)劃方案可靠性評估優(yōu)選方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，具體涉及一種基于年度負(fù)荷曲線的終端站 規(guī)劃方案可靠性評估優(yōu)選方法，是一種如何利用基于負(fù)荷持續(xù)曲線分層模型計算終端變電 站可靠性的計算分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 終端變電站（簡稱終端站）作為一種簡化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)對負(fù)荷中心高密 度供電，越來越受到人們重視，逐步由原來的110kV中低壓電網(wǎng)末梢節(jié)點發(fā)展到500kV終 端站。所謂終端變電站，是指處于某個電壓等級的電力網(wǎng)末端、包括分支線末端的變電站。 500kV終端站作為合理網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，能夠從優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)角度來控制短路電 流以及滿足負(fù)荷中心區(qū)日益增大的供電密度需求，同時釋放了中心城區(qū)220kV電源變電站 的供電能力和電源間隔，緩解了一些主要輸電線路的供電壓力。從整體優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)而言， 合理的終端站設(shè)計有助于降低電網(wǎng)的短路電流水平，從而保障整體結(jié)構(gòu)的合理性和優(yōu)化。 因此，在條件具備的區(qū)域建設(shè)若干終端站，避免骨干輸電網(wǎng)日趨緊密的單一發(fā)展趨勢，成為 高壓骨干網(wǎng)架規(guī)劃的一個重要技術(shù)思路。
[0003] 負(fù)荷持續(xù)曲線（LoadDurationCurve,LDC)來源于年負(fù)荷時序曲線，是把該負(fù)荷 全年中各個時間點出現(xiàn)的情況，按其大小以及持續(xù)小時數(shù)排列繪制而成的曲線，其中橫坐 標(biāo)表示負(fù)荷持續(xù)時間，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷大小。負(fù)荷持續(xù)曲線包含了年最大負(fù)荷、年最小負(fù) 荷、負(fù)荷累積持續(xù)時間、負(fù)荷累積電量等信息，對電力系統(tǒng)未來負(fù)荷預(yù)測具有重要意義。
[0004] 電力系統(tǒng)可靠性是指電力系統(tǒng)按照可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不間斷地向用 戶供應(yīng)電力和電能量的能力，一般包括充裕度與安全性兩個方面。從上世紀(jì)60年代起，國 內(nèi)外即開始進行電力系統(tǒng)可靠性評估研究，大致可分為確定性評估和概率風(fēng)險評估兩個階 段。目前我國終端站電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計階段并沒有制定明確的可靠性準(zhǔn)則，規(guī)劃設(shè)計工作中對 于系統(tǒng)可靠性的評估主要通過潮流計算、N-1原則、短路電流計算等手段，并結(jié)合工程經(jīng)驗 以校核的方式實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于負(fù)荷持續(xù)曲線分層 模型的終端變電站規(guī)劃方案可靠性評估優(yōu)選方法，綜合考慮各類不確定性因素的概率特征 及對系統(tǒng)的影響，分析全年不同負(fù)荷水平下的可靠性指標(biāo)，通過可靠性指標(biāo)對不同規(guī)劃方 案進行對比和優(yōu)選。
[0006] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種基于年度負(fù)荷持續(xù)曲線的終端站規(guī)劃方案可靠性評估優(yōu)選方法，包括下列步 驟：
[0008]S1、建立終端變電站的規(guī)劃方案模型；
[0009]S2、選取故障事件集，建立元件故障和故障事件概率模型；
[0010] S3、建立負(fù)荷持續(xù)曲線分層模型，確定不同負(fù)荷水平取值及其持續(xù)時間；
[0011] S4、基于故障事件集，對規(guī)劃方案進行靜態(tài)安全分析結(jié)果；
[0012]S5、針對靜態(tài)緊急狀態(tài)，基于靈敏度矩陣，計算故障事件導(dǎo)致的失負(fù)荷值并進行切 負(fù)荷操作；
[0013] S6、計算不同負(fù)荷分布下的可靠性指標(biāo)；
[0014] S7、基于年度負(fù)荷持續(xù)曲線，計算所述規(guī)劃方案的可靠性指標(biāo)，通過所述可靠性指 標(biāo)對所述規(guī)劃方案進行分析和優(yōu)選。
[0015] 進一步地，所述步驟S2選取故障事件集，建立元件故障和故障事件概率模型具體 包括：
[0016] S21、計算元件故障率u，計算方法如下：
[0017]
[0018] 其中，表示設(shè)備的平均停運頻率，T_彥示設(shè)備發(fā)生被迫停運后的平均維 修時間，λ為失效率，μ為修復(fù)率，I表示可用系數(shù)；
[0019] S22、計算故障事件發(fā)生概率Ρ，計算方法如下：
[0020]
[0021] 其中，Ρ表示故障事件的發(fā)生概率，S表示所有設(shè)備集，U表示故障設(shè)備集，Α表示 正常設(shè)備集，u為元件故障率。
[0022] 進一步地，所述可用系數(shù)I的計算公式如下：
[0023]
[0024] 其中，?\表示可用小時，T2表示計劃停運時間，T3表示非計劃停運時間。
[0025] 進一步地，所述元件故障包括母線、線路和變壓器的元件故障。
[0026] 進一步地，所述步驟S3建立負(fù)荷持續(xù)曲線分層模型，確定不同負(fù)荷水平取值及其 持續(xù)時間具體包括：
[0027] S31、將一段時間內(nèi)的負(fù)荷值進行統(tǒng)計分析，形成負(fù)荷持續(xù)曲線；
[0028] S32、按照均值或者制定的步長將其分層，計算負(fù)荷落在各層的時間，根據(jù)各層持 續(xù)時間與總時間的比值求出負(fù)荷的概率分布pk，其中k= 1，2, 3,…，M，k表示子區(qū)間編號， 取曲線中最小負(fù)荷？_和最大負(fù)荷？_，將區(qū)間[P_，P_]平分成Μ個子區(qū)間，并用區(qū)間負(fù) 荷中值代表：Pintl，Pint2，···，？_，其中Pinti、Pint2、···、？_分別表示第1、2、Μ個子區(qū)間的負(fù) 荷中值，負(fù)荷落在每個子區(qū)間的持續(xù)時間分別為：Tintl，Tint2，…，TintM，則第k個子區(qū)間的負(fù) 荷分布概率!^可表示為：
[0031]其中，1^表示負(fù)荷落在第k個子區(qū)間的時間。
[0029]
[0030]
[0033]
[0032] 進一步地，所述靈敏度矩陣由控制變量△u和被控變量△x的線性關(guān)系確定，具體 為
[0034]
[0035] f(X，u) = 0為電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)平衡條件下非線性網(wǎng)絡(luò)方程的緊湊形式，其中，X表 示被控制變量列向量，U表示控制變量列向量，△X和△U為運行狀態(tài)發(fā)生變化后X和U的 偏差量。
[0036] 進一步地，所述可靠性指標(biāo)包括：
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041] 其中，L0LP表示系統(tǒng)一年中發(fā)生失負(fù)荷故障的概率，其取值范圍為[0,l]，Pi為系 統(tǒng)處于狀態(tài)i的概率，S為不能滿足負(fù)荷需求的系統(tǒng)狀態(tài)全集；L0LE表示系統(tǒng)一年中發(fā)生失 負(fù)荷故障的時間，T為給定的時間區(qū)間的小時或天數(shù)；EDNS表示系統(tǒng)一年中損失的失負(fù)荷 功率，Ci為狀態(tài)i條件下削減的負(fù)荷功率；EENS表示系統(tǒng)一年中損失的電量。
[0042] 進一步地，所述可靠性指標(biāo)LOLP、LOLE、EDNS和EENS分別通過下式計算：
[0043]
[0044]
[0045]
[0046]
[0047] 其中，Μ表示負(fù)荷持續(xù)曲線的總層數(shù)，L0LPk、L0LEk、EDNSjPEENS及別是第k層負(fù) 荷水平時的相應(yīng)指標(biāo)。
[0048] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：
[0049] 1)本發(fā)明提出的基于年度負(fù)荷曲線的終端變電站規(guī)劃方案可靠性評估優(yōu)選方法， 通過將負(fù)荷持續(xù)曲線分層模型引入終端變電站規(guī)劃評估中，考慮了系統(tǒng)實際運行中的負(fù)荷 水平及其分布概率，既可以評估規(guī)劃方案在不同負(fù)荷水平下的可靠性，也可以綜合量度規(guī) 劃方案長期可靠性。
[0050] 2)本發(fā)明利用可靠性指標(biāo)對規(guī)劃方案的可靠性做出定量評估，綜合考慮各類不確 定性因素的概率特征及對系統(tǒng)的影響，在提高可靠性評估精確度及可信度的同時，為規(guī)劃 方案的選擇和優(yōu)化提供了方便直觀的數(shù)據(jù)參考。
【附圖說明】
[0051]圖1是負(fù)荷持續(xù)曲線分層模型示意圖；
[0052] 圖2是切負(fù)荷操作示意圖；
[0053]圖3是基于年度負(fù)荷曲線的終端變電站規(guī)劃可靠性評估方法流程圖；
[0054] 圖4是算例500kV終端站典型結(jié)構(gòu)規(guī)劃方案I;
[0055] 圖5是算例500kV終端站典型結(jié)構(gòu)規(guī)劃方案II;
[0056] 圖6是算例系統(tǒng)等效負(fù)荷持續(xù)曲線；
[0057] 圖7 (a)缺電概率L0LP對比分析圖；
[0058] 圖7 (b)缺電時間L0LE對比分析圖；
[0059] 圖7 (c)期望缺供電力EDNS對比分析圖；
[0060] 圖7 (d)期望缺供電量EENS對比分析圖。
【具體實施方式】
[