电网系统分布式合环风险分析方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种电网系统分布式合环风险分析方法，包括以220kV母线为中心进行动态分区处理，220kV电压等级及以下的合环风险分析模拟计算、220kV电压以上的潮流模拟分析。本方法对于220kV电压等级以上的设备按环网供电方式运行，220kV以下电压等级的设备按辐射网运行的环境中，针对地区电网的实际运行特点发明提供了一种基于阻断技术及分区分层的分布式合环风险分析处理方法。本发明旨在提供一个通用的合环风险分析方法，使110kV及以下电压等级的合环模拟操作计算处理速度大大提高，同时收敛的稳定性得到很大的改进。
【专利说明】电网系统分布式合环风险分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统自动化领域，具体来说涉及一种基于阻断技术及分区分层的分布式合环风险分析处理方法。
【背景技术】
[0002]随着电力系统的发展和电网商业化运营的深入开展，电力系统的调度和控制变得越来越复杂。调度自动化系统最基本的数据采集和监控功能SCADA已不能满足运行调度的要求，为提高电网的安全、稳定、优质和经济运行水平，能对电网结构和实时数据进行分析的电网高级应用软件PAS越来越受到调度运行人员的青睐，在高级应用的模拟操作中，合环风险分析是非常重要的功能模块，调度员在任何实时操作如合环、解环等前都要提前进行模拟操作以校验操作是否会引起母线电压的越限、是否会引起线路或变压器的过载，操作后的环路潮流变化情况等。但基于全网的潮流计算往往有时由于其它片网或区域的模型不全或不准确对本区域的合环分析计算造成影响或不能使用，有时收敛性也会收到影响，基于此，本文提出了基于阻断技术及分区分层的分布式合环风险分析方法，使本区的合环模拟操作不受系统其它片网的影响，使稳定性得到极大的提高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种电网系统分布式合环风险分析方法，该方法针对地区电网IlOkV及以下电压等级的合环模拟操作提供一个更加通用、稳定的计算方法，该方法通过阻断技术及动态分区技术使拟操作的子网不受其它片网的影响，从而大大提高了计算的稳定性及提高了计算速度。
[0004]本发明的目的可通过以下的技术措施来实现:
[0005]一种电网系统分布式合环风险分析方法，包括全网动态分区、子网分布式合环风险分析计算、主网潮流计算三部分计算过程，其中:
[0006]所述全网动态分区是以220kV母线为中心进行动态分区处理，根据电网的基态拓扑关系及开关的实时位置进行拓扑处理，处理时将220kV主变变高开关模拟断开，最终形成不同的分区。
[0007]所述全网动态分区的具体过程是:根据电网的实时拓扑关系及对应的开关状态确定500kV电压等级主网的分区及以220kV母线为中心的子网的动态分区，在确定500kV电压等级的分区时需要将220kV变压器变高开关断开，在确定以220kV母线为中心的动态分区时需要将220kV线路开关断开，然后将220kV母线及500kV母线设置为平衡节点进行动态分区，最终结果为每一个220kV母线对应一个分区，500kV母线对应一个动态分区。
[0008]其中动态分区以220kV变电站中的220kV母线为根节点，将220kV线路开关断开进行阻断，按深度优先搜索规则进行向下搜索，搜索本220kV变电站带的所有的IlOkV变电站，将本220kV变电站及搜索到的IlOkV变电站作为一个区域。一般来说，有多少个220kV变电站就有多少个区。确定完子网分区后进行主网分区，将220kV变压器变高开关模拟断开，以任一个500kV母线为初始点向下进行深度优先搜素，最终确定包含500kV母线及220kV母线的主网动态分区。
[0009]接着，根据提供的模拟操作的开关的信息，确定其所属的动态分区，在相应的分区内进行合环后的潮流模拟操作。
[0010]所述子网分布式合环风险分析计算的具体过程是:以当前子网的分区内的220kV母线做为平衡节点，将本网内拟进行模拟操作的合环开关闭合，启动潮流计算，得到本分区内设备的潮流分布情况尤其是环网上的潮流变化。由于计算只涉及到小范围的分区，不受主网及其它分区的潮流影响，因而计算速度大大提高，计算时间明显缩短，收敛性得到极大改进。
[0011]首先将拟进行合环操作的开关闭合，并确定开关所在的分区，通过开关连接点模型通过拓扑处理得到计算节点，再通过节点支路模型确定最终的电气岛信息，将本电气岛内的220kV母线设置为平衡节点，由于快速分解法在运算速度上比牛顿法快，对于子网的合环后的潮流分析采用PQ分解法，经计算最终得到各节点的电压相角及支路潮流、合环开关的潮流信息及平衡节点的有功无功注入量，从而可以判断出合环操作是否会引起设备过载。
[0012]所述PQ法按如下迭代形式进行修正计算:
[0013]V-1 Δ P=B' V Δ δ
[0014]V-1 Δ Q=B' ' Δ V
[0015]其中ΛΡ，Λ Q分别为每次迭代的有功及无功修正量，B’为η_1阶导纳阵，B’’为n-m阶导纳阵(m为PV节点个数)，Λ δ，Λ V分别为每次迭代的相角及电压幅值的修正量。I1为节点电压对角阵的逆阵。
`[0016]所述主网潮流计算是对进行合环模拟操作的分区的220kV边界母线上的功率采用合环风险分析模拟操作后的功率，对没有进行模拟操作的分区内的220kV边界母线的功率按等值的方式采用母线当前的功率，在此基础上进行主网的潮流计算。
[0017]最后，以当前主网的分区内的5000kV母线做为平衡节点，对220kV边界母线上的注入功率采用等值方法进行处理得到边界母线的有功和无功注入量，主网内其它节点的节点类型不变，启动潮流计算，从而得到主要内内设备的潮流分布情况。由于计算只涉及到主网的分区，对边界母线按等值进行了处理，从而实现了主网与边界网的解耦处理，因而计算速度大大提高，计算时间明显缩短，收敛性得到极大改进。
[0018]所述主网潮流计算的具体过程是:首先获取220kV边界母线的节点注入功率，选取500kV中的母线连接出现最多的设置为平衡节点，通过开关连接点模型通过拓扑处理得到计算节点，再通过节点支路模型确定最终的岛信息，由于牛顿法稳定性强，主网采用牛顿法进行处理，经计算最终得到各节点的电压相角及支路潮流、支路潮流、从而可判断主网的设备是否会过载。
[0019]所述牛顿法按如下迭代形式进行修正计算
【权利要求】
1.一种电网系统分布式合环风险分析方法，其特征在于:包括全网动态分区、子网分布式合环风险分析计算、主网潮流计算三部分计算过程，其中: 所述全网动态分区是以220kV母线为中心进行动态分区处理，根据电网的基态拓扑关系及开关的实时位置进行拓扑处理，处理时将220kV主变变高开关模拟断开，最终形成不同的分区； 所述子网分布式合环风险分析计算是以当前子网的分区内的220kV母线做为平衡节点，将本网内拟进行模拟操作的合环开关闭合，启动潮流计算，得到本分区内设备的潮流分布情况尤其是环网上的潮流变化； 所述主网潮流计算是对进行合环模拟操作的分区的220kV边界母线上的功率采用合环风险分析模拟操作后的功率，对没有进行模拟操作的分区内的220kV边界母线的功率按等值的方式采用母线当前的功率，在此基础上进行主网的潮流计算。
2.根据权利要求1所述的电网系统分布式合环风险分析方法，其特征在于: 所述全网动态分区的具体过程是:根据电网的实时拓扑关系及对应的开关状态确定500kV电压等级主网的分区及以220kV母线为中心的子网的动态分区，在确定500kV电压等级的分区时需要将220kV变压器变高开关断开，在确定以220kV母线为中心的动态分区时需要将220kV线路开关断开，然后将220kV母线及500kV母线设置为平衡节点进行动态分区，最终结果为每一个220kV母线对应一个分区，500kV母线对应一个动态分区。
3.根据权利要求1所述的电网系统分布式合环风险分析方法，其特征在于:所述全网动态分区的具体过程是:其中动态分区以220kV变电站中的220kV母线为根节点，将220kV线路开关断开进行阻断，按深度优先搜索规则进行向下搜索，搜索本220kV变电站带的所有的IlOkV变电站，将本220kV变电站及搜索到的IlOkV变电站作为一个区域；确定完子网分区后进行主网分区，将220kV变压器变高开关模拟断开，以任一个500kV母线为初始点向下进行深度优先搜素，最终确定包`含500kV母线及220kV母线的主网动态分区。
4.根据权利要求1所述的电网系统分布式合环风险分析方法，其特征在于:所述子网分布式合环风险分析计算的具体过程为:首先将拟进行合环操作的开关闭合，并确定开关所在的分区，通过开关连接点模型通过拓扑处理得到计算节点，再通过节点支路模型确定最终的电气岛信息，将本电气岛内的220kV母线设置为平衡节点，对于子网的合环后的潮流分析采用PQ分解法，经计算最终得到各节点的电压相角及支路潮流、合环开关的潮流信息及平衡节点的有功无功注入量，从而可以判断出合环操作是否会引起设备过载。
5.根据权利要求4所述的电网系统分布式合环风险分析方法，其特征在于:所述PQ法按如下迭代形式进行修正计算:
V-1 Δ P=B' V Δ δ
V-1 Δ Q=B' ’ Δ V 其中Λ P，Λ Q分别为每次迭代的有功及无功修正量，B’为η-1阶导纳阵，B’’为n_m阶导纳阵(m为PV节点个数)，Λ δ，Λ V分别为每次迭代的相角及电压幅值的修正量，AT1为节点电压对角阵的逆阵。
6.根据权利要求1所述的电网系统分布式合环风险分析方法，其特征在于: 所述主网潮流计算的具体过程是:首先获取220kV边界母线的节点注入功率，选取500kV中的母线连接出现最多的设置为平衡节点，通过开关连接点模型通过拓扑处理得到计算节点，再通过节点支路模型确定最终的岛信息，由于牛顿法稳定性强，主网采用牛顿法进行处理，经计算最终得到各节点的电压相角及支路潮流、支路潮流、从而可判断主网的设备是否会过载。
7.根据权利要求6所述的电网系统分布式合环风险分析方法，其特征在于:所述牛顿法按如下迭代形式进行修正计算
【文档编号】H02J3/00GK103595039SQ201310488081
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】王清玲, 李文朝, 胡铁斌, 叶云琴, 何群玮, 潘凯岩, 李吉勇, 刘仲尧, 刘尚伟, 宋学清, 赵勇, 董文杰, 刘全昌 申请人:广东电网公司茂名供电局