一種用于在線穩(wěn)定裕度評估的斷面有功控制策略分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)在線仿真分析技術(shù)領(lǐng)域的分析方法，具體涉及一種用于在線 穩(wěn)定裕度評估的斷面有功控制策略分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)鍵輸電斷面的功率是調(diào)度員最關(guān)心的運行數(shù)據(jù)，也是運行方式控制穩(wěn)定問題的 重要手段，輸電斷面的實際功率和穩(wěn)定極限功率的接近程度直接反映系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，在 線求解輸電斷面的傳輸極限對衡量系統(tǒng)的穩(wěn)定水平、挖掘輸電潛力具有非常重要的意義。 輸電斷面的傳輸極限是電力系統(tǒng)在沒有違反熱過負(fù)荷、節(jié)點電壓越限、電壓崩潰或任何如 暫態(tài)穩(wěn)定等系統(tǒng)安全約束前提下，指定輸電路徑上最大的電力輸送能力。通常，用于衡量電 力系統(tǒng)安全裕度的重要指標(biāo)，也是決定可用傳輸能力的基礎(chǔ)。
[0003]在線穩(wěn)定裕度評估采用與實際方式安排類似的發(fā)電調(diào)整方式，保持電網(wǎng)負(fù)荷不 變，利用并行計算技術(shù)，同時考慮系統(tǒng)電壓水平、開機(jī)方式安排、負(fù)荷分布和負(fù)荷水平等因 素，在線計算電網(wǎng)各主要輸電斷面穩(wěn)定裕度，改變了傳統(tǒng)上采用典型方式計算斷面輸電能 力的模式，對實時掌握輸電斷面的輸電能力和保證電網(wǎng)安全具有重要的指導(dǎo)意義，有助于 提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。實際應(yīng)用中，調(diào)度人員根據(jù)電網(wǎng)運行特點和年度運行方式穩(wěn)定規(guī) 定，事先定義關(guān)鍵輸電斷面組成，并重點監(jiān)視其運行狀態(tài)。在進(jìn)行斷面穩(wěn)定裕度分析時，依 賴調(diào)度員的人工經(jīng)驗事先指定斷面送受端電網(wǎng)中參與斷面功率調(diào)整的發(fā)電機(jī)組，作為計算 程序進(jìn)行斷面有功控制的重要依據(jù)，從而在線計算生成重要輸電斷面的穩(wěn)定裕度評估結(jié) 果。但這種方法相對較為死板，對人工經(jīng)驗的要求較高，需要提前進(jìn)行反復(fù)地參數(shù)調(diào)整和計 算分析才能得到合理的斷面極限值，也無法適應(yīng)實時變化的電網(wǎng)運行狀態(tài)。同時，實際中的 斷面組成是多種多樣的，可能出現(xiàn)事先設(shè)定的關(guān)鍵斷面裕度較大，但其他斷面接近或到達(dá) 輸電瓶頸，處于危險狀態(tài)，造成安全隱患。對于這種特殊運行方式下新增的危險斷面，其有 功控制策略或調(diào)整方案無法進(jìn)行事先設(shè)置，必須進(jìn)行斷面有功控制策略自動分析，辨識出 對調(diào)整斷面功率最有效的機(jī)組。
[0004] 因此，有必要開發(fā)一種輸電斷面有功控制策略分析方法，根據(jù)電網(wǎng)在線運行方式 和輸電斷面組成自動分析斷面功率調(diào)整的最佳控制策略，提高在線穩(wěn)定裕度評估計算參數(shù) 的合理性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決滿足上述現(xiàn)有技術(shù)中的需要不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于在線穩(wěn)定 裕度評估的斷面有功控制策略分析方法，用于解決現(xiàn)有在線穩(wěn)定裕度評估功能較多地依賴 調(diào)度專家離線計算經(jīng)驗而無法自適應(yīng)電網(wǎng)運行方式變化的問題。
[0006] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明提供一種用于在線穩(wěn)定裕度評估的斷面有功控制策略分析方法，其改進(jìn)之 處在于，所述方法包括下述步驟：
[0008] 步驟1:確定輸電斷面組成、在線狀態(tài)估計數(shù)據(jù)和調(diào)管范圍，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯?動生成斷面送端區(qū)域、受端區(qū)域和控制發(fā)電機(jī)集合；
[0009] 步驟2:根據(jù)在線穩(wěn)定裕度評估的合理安全原則，采用直流潮流計算每個斷面支路 的靈敏度，并通過加權(quán)計算生成斷面有功綜合靈敏度；
[0010]步驟3:根據(jù)綜合靈敏度大小對斷面控制發(fā)電機(jī)集合進(jìn)行篩選，綜合考慮發(fā)電機(jī)實 際出力、運行狀態(tài)和可調(diào)出力上限約束條件，搜索生成送端可調(diào)發(fā)電機(jī)和受端可調(diào)發(fā)電機(jī) 集合；
[0011] 步驟4:計算可調(diào)發(fā)電機(jī)的功率調(diào)整量，生成在線穩(wěn)定裕度評估的斷面有功控制策 略。
[0012] 進(jìn)一步地，所述步驟1包括以下步驟：
[0013] 步驟1-1:確定輸電斷面組成、在線狀態(tài)估計數(shù)據(jù)和調(diào)管范圍；
[0014] 步驟1-2:進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，自動生成斷面送端電源區(qū)、受端負(fù)荷區(qū)和斷面控制 發(fā)電機(jī)集合。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟1-1包括：
[0016] 所述輸電斷面是指電力系統(tǒng)中連接不同區(qū)域的用于功率傳輸?shù)脑M合，其組成 包括交流線路和交流變壓器;電力系統(tǒng)輸電斷面C tf定義為一組支路構(gòu)成的集合，將電力系 統(tǒng)分為互不連通的兩部分，電力系統(tǒng)輸電斷面Ctf表示為：
[0017] Ctf = {Βι,B2,··· ,Βν}
[0018] 假設(shè)電力系統(tǒng)Ω Α經(jīng)斷面流入電力系統(tǒng)ΩΒ的總功率?2為正，則稱Ω Α為該斷面的送 端系統(tǒng)，Ω B為受端系統(tǒng);若斷面中某支路的潮流是由Ω A流入Ω B，其值為正，反之則為負(fù)，得 到斷面功率向量Pc如下：
[0019] Pc= [Ρβ,ι ,Pb,2 , ·' ,Ρβ,ν]
[0020] 假設(shè)斷面前k條支路的潮流為正(k < Ν)，則有：
[0022] 式中：€和4:分別為具有正、負(fù)潮流支路的功率輸電斷面的第i條 支路，F(xiàn)i e Ω A，Ti e Ω b分別為支路的起始節(jié)點和終止節(jié)點;N為構(gòu)成該斷面的支路數(shù);PB,i為 輸電斷面的第i條支路的功率；
[0023] 所述在線狀態(tài)估計是根據(jù)在線獲取的電網(wǎng)量測數(shù)據(jù)，采用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計學(xué)方法估計 動態(tài)電力系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)；
[0024] 所述調(diào)管范圍是指本級電網(wǎng)調(diào)度中心管轄的各電壓等級發(fā)輸變電設(shè)備，包括發(fā)電 機(jī)、交流線路、母線、變壓器和開關(guān)刀閘；
[0025] 進(jìn)一步地，所述步驟1-2包括以下步驟：
[0026] (1)讀取斷面組成支路信息，將在線狀態(tài)估計數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭兴袛嗝嬷?路進(jìn)行開斷，形成新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停?br>[0027] (2)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯匦滦纬呻姎鈲u信息、母線信息、發(fā)電機(jī)信息；
[0028] (3)在新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭?，搜索斷面送端母線所在的電氣島，結(jié)合送端電網(wǎng)調(diào)管 范圍，生成斷面送端電源區(qū)的控制發(fā)電機(jī)節(jié)點集;搜索斷面受端母線所在的電氣島，結(jié)合受 端電網(wǎng)調(diào)管范圍，生成斷面受端電源區(qū)的控制發(fā)電機(jī)節(jié)點集。
[0029] 進(jìn)一步地，所述步驟2中，合理安全原則是指:①保證在線穩(wěn)定裕度評估的合理性， 即在線傳輸極限計算過程反映電網(wǎng)的特征和生產(chǎn)需求，考慮包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?fù)荷增長和發(fā) 電機(jī)組開停機(jī)因素;②保證在線穩(wěn)定裕度評估的安全性，即在線傳輸極限計算結(jié)果必須保 證實際出現(xiàn)的運行方式安全，在斷面功率調(diào)整過程不斷朝系統(tǒng)失穩(wěn)的方向發(fā)展，確保最終 得到的斷面潮流為最嚴(yán)重運行工況的極限功率；
[0030] 所述直流潮流靈敏度是指:基于直流潮流方程的靈敏度指標(biāo)，用于表征潮流方程 變量之間的線性關(guān)系；發(fā)電機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)移分布因子GSDF作為一種靈敏度，用于分析由于 發(fā)電機(jī)有功輸出功率變化引起的斷面支路潮流的變化量;對任一斷面Ctf，其GSDF矩陣表示 為.，1^的行對應(yīng)系統(tǒng)中可調(diào)控的發(fā)電機(jī)節(jié)點，列則對應(yīng)斷面的相應(yīng)支路，如下式所示：
[0032]發(fā)電機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)移分布因子GSDF的計算公式如下：
[0034]所述斷面綜合靈敏度，是以節(jié)點對斷面內(nèi)各支路的靈敏度為基礎(chǔ)，根據(jù)不同支路 的負(fù)載率差異確定權(quán)重，合成一個綜合靈敏度，以此反映該節(jié)點對各支路負(fù)載率提高的總 體作用;綜合靈敏度反映了不同的控制變量對同一斷面總功率的控制能力，同時能滿足各 支路潮流變動趨于惡化的定向要求，其值越大，調(diào)節(jié)效果越明顯，調(diào)節(jié)量相應(yīng)越大；
[0036] 式中，為發(fā)電機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)移分布因子;N為斷面支路數(shù);^為參與調(diào)控的發(fā) 電機(jī)節(jié)點數(shù);xk為支路k的電抗；尤_, ，Xi為X的第i個列矢量，X為直流潮流中Bo的逆 矩陣;Bo為以l/χ為支路參數(shù)建立的η X η階節(jié)點電納矩陣;PI (i)是節(jié)點i的綜合靈敏度;Su 是節(jié)點i對斷面支路L的靈敏度;(?是斷面支路L對應(yīng)的權(quán)重，與各支路負(fù)載率大小有關(guān)。
[0037] 進(jìn)一步地，所述步驟3中包括以下步驟：
[0038]步驟3-1中，根據(jù)綜合靈敏度和發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)約束對斷面控制發(fā)電機(jī)集合進(jìn)行篩選，