本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)規(guī)劃中的電網(wǎng)分區(qū)問題，具體涉及一種基于地理分區(qū)的220kV電網(wǎng)分區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)處理方法。

背景技術(shù)：

隨著電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大、聯(lián)網(wǎng)加強(qiáng)以及高低壓電網(wǎng)間的電磁環(huán)網(wǎng)逐年增多，使得系統(tǒng)阻抗不斷下降，造成短路電流水平逐年攀升。為解決上述問題，部分地區(qū)已開始嘗試220kV電網(wǎng)分區(qū)供電。分區(qū)是指以一個(gè)或多個(gè)500kV變電站為中心，帶動(dòng)220kV地區(qū)負(fù)荷分片運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)格局，即不同分區(qū)的220kV電網(wǎng)間是解環(huán)運(yùn)行的。500kV網(wǎng)架作為主網(wǎng)，承擔(dān)著各分區(qū)間功率傳輸；各分區(qū)內(nèi)的220kV供電線路則形成放射狀或局部環(huán)網(wǎng)的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

目前，在220kV電網(wǎng)分區(qū)過程中，規(guī)劃及調(diào)度運(yùn)行人員往往結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及地理屬性對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，考慮到部分變電站位于分區(qū)的交界位置，因此必然面臨著邊界節(jié)點(diǎn)（變電站）的區(qū)域劃分問題。對(duì)邊界節(jié)點(diǎn)的合理劃分需綜合考慮現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、地區(qū)潮流分布以及短路電流水平等多方面因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于提供一種基于地理分區(qū)的220kV電網(wǎng)分區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)處理方法，本發(fā)明根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃及調(diào)度運(yùn)行工作中的相關(guān)準(zhǔn)則及要求，通過設(shè)計(jì)合理的劃分方法及評(píng)價(jià)函數(shù)，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、潮流分布以及短路電流水平等多因素綜合考慮，實(shí)現(xiàn)220kV電網(wǎng)分區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)（變電站）的合理劃分；實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的對(duì)邊界節(jié)點(diǎn)進(jìn)行所屬區(qū)域劃分。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明基于地理分區(qū)的220kV電網(wǎng)分區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)處理方法，其方法實(shí)現(xiàn)過程為：

1.基于地理屬性及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行220kV電網(wǎng)基本分區(qū)

首先以地理屬性為基礎(chǔ)對(duì)220kV電網(wǎng)進(jìn)行基本分區(qū)，由于完全基于地理分區(qū)的電網(wǎng)分區(qū)規(guī)劃及監(jiān)控存在一定問題，如邊界節(jié)點(diǎn)（變電站）所屬地理分區(qū)可能并非其聯(lián)系最緊密的分區(qū)，或支路延伸較遠(yuǎn)，末端廠站與系統(tǒng)連接端分屬不同的分區(qū)等。針對(duì)上述問題，在地理分區(qū)基礎(chǔ)上本發(fā)明采取收縮網(wǎng)架末端節(jié)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的樹枝節(jié)點(diǎn)，具體方法如下：

以圖1所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槔M(jìn)行說明，圖1所示電力網(wǎng)絡(luò)分為A、B、C三個(gè)供電分區(qū)。A1、A2表示供電分區(qū)A內(nèi)的變電站；B1、B2表示供電分區(qū)B內(nèi)的變電站；C1、C2、C3表示供電分區(qū)C內(nèi)的變電站。

（1）定義網(wǎng)架末端節(jié)點(diǎn)；有且只有一條支路與其他節(jié)點(diǎn)相連，如圖1中的節(jié)點(diǎn)A1、B2；定義網(wǎng)架樹枝節(jié)點(diǎn)：與該節(jié)點(diǎn)相連節(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)屬于非末端節(jié)點(diǎn)，如圖1中的節(jié)點(diǎn)B1。

（2）末端節(jié)點(diǎn)及樹枝節(jié)點(diǎn)分區(qū)原則：在實(shí)現(xiàn)基于地理分區(qū)的220kV電網(wǎng)分區(qū)時(shí)，末端節(jié)點(diǎn)應(yīng)與與其唯一相連的節(jié)點(diǎn)所屬分區(qū)一致；對(duì)于樹枝節(jié)點(diǎn)，將樹枝節(jié)點(diǎn)及其所連的末端節(jié)點(diǎn)劃歸到與樹枝節(jié)點(diǎn)相連的唯一非末端節(jié)點(diǎn)所在分區(qū)。

2.結(jié)合地區(qū)網(wǎng)絡(luò)潮流分布對(duì)220kV電網(wǎng)基本分區(qū)進(jìn)行優(yōu)化

本發(fā)明擬采用設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)函數(shù)的方法對(duì)邊界節(jié)點(diǎn)區(qū)域劃分進(jìn)行優(yōu)化，為保證220kV電網(wǎng)分區(qū)后區(qū)域內(nèi)500kV主變負(fù)載更為均衡，本發(fā)明設(shè)置的評(píng)價(jià)函數(shù)F表示為：

(1)

評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算值越小，則認(rèn)為針對(duì)邊界節(jié)點(diǎn)區(qū)域劃分越合理。式中，為區(qū)域內(nèi)500kV主變平均負(fù)載，計(jì)算方法如下：

(2)

N代表區(qū)域內(nèi)500kV主變個(gè)數(shù)；為第i臺(tái)主變的負(fù)載，按照線路的輸送功率求取，即：

(3)

式中，為與第i臺(tái)主變所連的出線條數(shù)，為線路輸送的有功功率。

3.對(duì)220kV電網(wǎng)分區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)劃分進(jìn)行短路電流及N-1校驗(yàn)

進(jìn)行系統(tǒng)潮流和短路計(jì)算，若不滿足要求則調(diào)整分區(qū)方案后，重新進(jìn)行校驗(yàn)。短路電流限制效果、N-1校驗(yàn)等因素，由于涉及復(fù)雜的電力系統(tǒng)計(jì)算，難以用一個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)表示，為解決這個(gè)問題本發(fā)明考慮在求得邊界節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化分區(qū)方案后，采用BPA、PSASP等軟件進(jìn)行系統(tǒng)潮流和短路計(jì)算。

圖2給出了基于地理分區(qū)的220kV電網(wǎng)分區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)處理方法的整體流程圖。方法首先依據(jù)地理屬性及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)220kV電網(wǎng)進(jìn)行基本分區(qū)；在基本分區(qū)的基礎(chǔ)上，通過評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)分區(qū)中的邊界節(jié)點(diǎn)（變電站）進(jìn)行優(yōu)化；最后對(duì)優(yōu)化形成220kV電網(wǎng)分區(qū)進(jìn)行短路電流及N-1校驗(yàn)。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提出一種基于地理分區(qū)的220kV電網(wǎng)分區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)處理方法，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、區(qū)域潮流分布以及短路電流水平等多因素對(duì)220kV電網(wǎng)分區(qū)的影響，采用合理的分區(qū)方法及評(píng)價(jià)函數(shù)，具有實(shí)施簡(jiǎn)便、計(jì)算方便等特點(diǎn)，有很好的推廣和實(shí)用價(jià)值，能有效提升220kV電網(wǎng)分區(qū)工作的科學(xué)性和合理性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分區(qū)分析；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述基于地理分區(qū)的220kV電網(wǎng)分區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)處理流程圖；

圖3 為本發(fā)明實(shí)施例所述39節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)接線圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述優(yōu)化后的39節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)220kV電網(wǎng)分區(qū)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述表1 邊界節(jié)點(diǎn)分區(qū)計(jì)算。

具體實(shí)施方式

如附圖1、2、3、4、5、所述本發(fā)明實(shí)施例。通過一個(gè)39節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)對(duì)本發(fā)明所提方法進(jìn)行測(cè)試。該系統(tǒng)包括10臺(tái)發(fā)電機(jī)，39個(gè)節(jié)點(diǎn)，12個(gè)變壓器，40條線路。系統(tǒng)基準(zhǔn)功率為100MVA。

圖3中粗實(shí)線代表500kV母線和輸電線路；細(xì)實(shí)線代表220kV母線和輸電線路；細(xì)虛線代表供電分區(qū)邊界線。

根據(jù)電源及負(fù)荷的分布情況，將該系統(tǒng)假想為5個(gè)地理區(qū)域，每個(gè)地理分區(qū)要求包含至少一個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和一條500kV母線，分區(qū)如圖3所示。

1.基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行220kV電網(wǎng)基本分區(qū)

根據(jù)5個(gè)地理區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電網(wǎng)基本分區(qū)。區(qū)域5中，節(jié)點(diǎn)33-35都為末端節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)19（20）為樹枝節(jié)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明所提分區(qū)方法，將節(jié)點(diǎn)19-20，33-35分別收縮至與其連接的上級(jí)節(jié)點(diǎn)16和22，即區(qū)域5內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)經(jīng)重新劃區(qū)后并入?yún)^(qū)域4。

2. 結(jié)合地區(qū)網(wǎng)絡(luò)潮流分布對(duì)220kV電網(wǎng)基本分區(qū)進(jìn)行優(yōu)化

由步驟1得到220kV電網(wǎng)基本分區(qū)后，需討論邊界節(jié)點(diǎn)3、9，15、17、18、25、27，39的區(qū)域歸屬問題。

根據(jù)公式（1）計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)，結(jié)果如附表1所示，通過比較評(píng)價(jià)函數(shù)可以確定邊界節(jié)點(diǎn)的分區(qū)?？紤]到實(shí)際電網(wǎng)中不允許出現(xiàn)孤立的區(qū)域和節(jié)點(diǎn)，因此需對(duì)節(jié)點(diǎn)9和節(jié)點(diǎn)39進(jìn)行分區(qū)再判斷。由于節(jié)點(diǎn)9歸屬至區(qū)域①和②對(duì)評(píng)價(jià)函數(shù)的影響不大，因此，優(yōu)先考慮節(jié)點(diǎn)39的分區(qū)。根據(jù)評(píng)價(jià)函數(shù)，節(jié)點(diǎn)9、39共同劃入?yún)^(qū)域②，優(yōu)化后的220kV電網(wǎng)分區(qū)如圖4所示。

3. 對(duì)優(yōu)化后的220kV電網(wǎng)分區(qū)進(jìn)行短路電流及N-1校驗(yàn)。

經(jīng)過計(jì)算可證明，優(yōu)化后的220kV電網(wǎng)分區(qū)滿足N-1和短路電流校驗(yàn)。