一种用于在线稳定裕度评估的断面有功控制策略分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电网在线仿真分析技术领域的分析方法，具体涉及一种用于在线 稳定裕度评估的断面有功控制策略分析方法。
【背景技术】
[0002] 关键输电断面的功率是调度员最关心的运行数据，也是运行方式控制稳定问题的 重要手段，输电断面的实际功率和稳定极限功率的接近程度直接反映系统的稳定水平，在 线求解输电断面的传输极限对衡量系统的稳定水平、挖掘输电潜力具有非常重要的意义。 输电断面的传输极限是电力系统在没有违反热过负荷、节点电压越限、电压崩溃或任何如 暂态稳定等系统安全约束前提下，指定输电路径上最大的电力输送能力。通常，用于衡量电 力系统安全裕度的重要指标，也是决定可用传输能力的基础。
[0003]在线稳定裕度评估采用与实际方式安排类似的发电调整方式，保持电网负荷不 变，利用并行计算技术，同时考虑系统电压水平、开机方式安排、负荷分布和负荷水平等因 素，在线计算电网各主要输电断面稳定裕度，改变了传统上采用典型方式计算断面输电能 力的模式，对实时掌握输电断面的输电能力和保证电网安全具有重要的指导意义，有助于 提高电网运行的经济性。实际应用中，调度人员根据电网运行特点和年度运行方式稳定规 定，事先定义关键输电断面组成，并重点监视其运行状态。在进行断面稳定裕度分析时，依 赖调度员的人工经验事先指定断面送受端电网中参与断面功率调整的发电机组，作为计算 程序进行断面有功控制的重要依据，从而在线计算生成重要输电断面的稳定裕度评估结 果。但这种方法相对较为死板，对人工经验的要求较高，需要提前进行反复地参数调整和计 算分析才能得到合理的断面极限值，也无法适应实时变化的电网运行状态。同时，实际中的 断面组成是多种多样的，可能出现事先设定的关键断面裕度较大，但其他断面接近或到达 输电瓶颈，处于危险状态，造成安全隐患。对于这种特殊运行方式下新增的危险断面，其有 功控制策略或调整方案无法进行事先设置，必须进行断面有功控制策略自动分析，辨识出 对调整断面功率最有效的机组。
[0004] 因此，有必要开发一种输电断面有功控制策略分析方法，根据电网在线运行方式 和输电断面组成自动分析断面功率调整的最佳控制策略，提高在线稳定裕度评估计算参数 的合理性。
【发明内容】
[0005] 为解决满足上述现有技术中的需要不足，本发明的目的是提供一种用于在线稳定 裕度评估的断面有功控制策略分析方法，用于解决现有在线稳定裕度评估功能较多地依赖 调度专家离线计算经验而无法自适应电网运行方式变化的问题。
[0006] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0007] 本发明提供一种用于在线稳定裕度评估的断面有功控制策略分析方法，其改进之 处在于，所述方法包括下述步骤：
[0008] 步骤1:确定输电断面组成、在线状态估计数据和调管范围，进行网络拓扑分析，自 动生成断面送端区域、受端区域和控制发电机集合；
[0009] 步骤2:根据在线稳定裕度评估的合理安全原则，采用直流潮流计算每个断面支路 的灵敏度，并通过加权计算生成断面有功综合灵敏度；
[0010]步骤3:根据综合灵敏度大小对断面控制发电机集合进行筛选，综合考虑发电机实 际出力、运行状态和可调出力上限约束条件，搜索生成送端可调发电机和受端可调发电机 集合；
[0011] 步骤4:计算可调发电机的功率调整量，生成在线稳定裕度评估的断面有功控制策 略。
[0012] 进一步地，所述步骤1包括以下步骤：
[0013] 步骤1-1:确定输电断面组成、在线状态估计数据和调管范围；
[0014] 步骤1-2:进行网络拓扑分析，自动生成断面送端电源区、受端负荷区和断面控制 发电机集合。
[0015] 进一步地，所述步骤1-1包括：
[0016] 所述输电断面是指电力系统中连接不同区域的用于功率传输的元件组合，其组成 包括交流线路和交流变压器;电力系统输电断面C tf定义为一组支路构成的集合，将电力系 统分为互不连通的两部分，电力系统输电断面Ctf表示为：
[0017] Ctf = {Βι,B2,··· ,Βν}
[0018] 假设电力系统Ω Α经断面流入电力系统ΩΒ的总功率?2为正，则称Ω Α为该断面的送 端系统，Ω B为受端系统;若断面中某支路的潮流是由Ω A流入Ω B，其值为正，反之则为负，得 到断面功率向量Pc如下：
[0019] Pc= [Ρβ,ι ,Pb,2 , ·' ,Ρβ,ν]
[0020] 假设断面前k条支路的潮流为正(k < Ν)，则有：
[0022] 式中：€和4:分别为具有正、负潮流支路的功率输电断面的第i条 支路，Fi e Ω A，Ti e Ω b分别为支路的起始节点和终止节点;N为构成该断面的支路数;PB,i为 输电断面的第i条支路的功率；
[0023] 所述在线状态估计是根据在线获取的电网量测数据，采用适当的统计学方法估计 动态电力系统内部状态；
[0024] 所述调管范围是指本级电网调度中心管辖的各电压等级发输变电设备，包括发电 机、交流线路、母线、变压器和开关刀闸；
[0025] 进一步地，所述步骤1-2包括以下步骤：
[0026] (1)读取断面组成支路信息，将在线状态估计数据的网络拓扑模型中所有断面支 路进行开断，形成新的网络拓扑模型；
[0027] (2)进行网络拓扑分析，重新形成电气岛信息、母线信息、发电机信息；
[0028] (3)在新的网络拓扑模型中，搜索断面送端母线所在的电气岛，结合送端电网调管 范围，生成断面送端电源区的控制发电机节点集;搜索断面受端母线所在的电气岛，结合受 端电网调管范围，生成断面受端电源区的控制发电机节点集。
[0029] 进一步地，所述步骤2中，合理安全原则是指:①保证在线稳定裕度评估的合理性， 即在线传输极限计算过程反映电网的特征和生产需求，考虑包括网络拓扑、负荷增长和发 电机组开停机因素;②保证在线稳定裕度评估的安全性，即在线传输极限计算结果必须保 证实际出现的运行方式安全，在断面功率调整过程不断朝系统失稳的方向发展，确保最终 得到的断面潮流为最严重运行工况的极限功率；
[0030] 所述直流潮流灵敏度是指:基于直流潮流方程的灵敏度指标，用于表征潮流方程 变量之间的线性关系；发电机输出功率转移分布因子GSDF作为一种灵敏度，用于分析由于 发电机有功输出功率变化引起的断面支路潮流的变化量;对任一断面Ctf，其GSDF矩阵表示 为.，1^的行对应系统中可调控的发电机节点，列则对应断面的相应支路，如下式所示：
[0032]发电机输出功率转移分布因子GSDF的计算公式如下：
[0034]所述断面综合灵敏度，是以节点对断面内各支路的灵敏度为基础，根据不同支路 的负载率差异确定权重，合成一个综合灵敏度，以此反映该节点对各支路负载率提高的总 体作用;综合灵敏度反映了不同的控制变量对同一断面总功率的控制能力，同时能满足各 支路潮流变动趋于恶化的定向要求，其值越大，调节效果越明显，调节量相应越大；
[0036] 式中，为发电机输出功率转移分布因子;N为断面支路数;^为参与调控的发 电机节点数;xk为支路k的电抗；尤_, ，Xi为X的第i个列矢量，X为直流潮流中Bo的逆 矩阵;Bo为以l/χ为支路参数建立的η X η阶节点电纳矩阵;PI (i)是节点i的综合灵敏度;Su 是节点i对断面支路L的灵敏度;(?是断面支路L对应的权重，与各支路负载率大小有关。
[0037] 进一步地，所述步骤3中包括以下步骤：
[0038]步骤3-1中，根据综合灵敏度和发电机调节约束对断面控制发电机集合进行筛选，