一種電力系統動態無功儲備計算方法

2023-12-11 08:52:42

一種電力系統動態無功儲備計算方法
【專利摘要】本發明提供了一種電力系統動態無功儲備計算方法，包括步驟1、通過並行計算平臺對電網進行在線故障集暫態穩定仿真；步驟2、對電網進行動態無功分析；步驟3、獲取有效動態無功設備；步驟4、獲取有效動態無功設備的無功儲備指標。和現有技術相比，本發明提供的一種電力系統動態無功儲備計算方法，能夠根據單一元件動態無功儲備指標進行統計，達到快速評估局部及整體電網的動態無功儲備指標，發現薄弱環節從而在線調整電力系統運行狀態。
【專利說明】—種電力系統動態無功儲備計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無功儲備計算方法，具體涉及一種電力系統動態無功儲備計算方法。
【背景技術】
[0002]電力系統穩定性指給定運行條件下的電力系統，在受到擾動後，重新回復到運行平衡狀態的能力；且多數變量可維持在一定的範圍，使整個系統能穩定運行。電力系統穩定性可分為功角穩定、電壓穩定和頻率穩定三類；其中功角穩定包括:靜態穩定、暫態穩定和動態穩定；動態無功儲備作為電力系統動態穩定性的重要指標通常存在於發電機、靜止無功補償器(Static Var Compensator, SVC)和靜止同步補償器(Static Var Generator,SVG)等具有動態電壓調節能力的設備中，這些未使用的、作為儲備形式存在的無功功率，可以在系統發生擾動、無功平衡被破壞、電壓下降的時候，快速提供無功支撐，確保母線電壓的穩定性，幫助系統恢復無功平衡和電壓穩定，提高電力系統暫態穩定水平。
[0003]目前電力系統的無功儲備容量至今沒有明確的定義和計算公式，主要是因為不同的動態無功電源點所處位置不同，其發出的無功對系統電壓穩定的作用不同，因此系統無功儲備容量不是對這些電源點無功儲備容量的簡單疊加。同時穩定仿真算法也只能給出動態無功儲備不足的定性結果，無法從仿真過程中直接獲得動態無功儲備的大小。因此提供一種能夠根據單一元件動態無功儲備指標進行統計，達到快速評估局部及整體電網的動態無功儲備指標，發現薄弱環節從而在線調整電力系統運行狀態的動態無功儲備計算方法顯得尤為重要。

【發明內容】

[0004]為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種電力系統動態無功儲備計算方法，所述方法包括下述步驟:
[0005]步驟1:通過並行計算平臺對電網進行在線故障集暫態穩定仿真；
[0006]步驟2:對所述電網進行動態無功分析；
[0007]步驟3:獲取有效動態無功設備；以及
[0008]步驟4:獲取所述有效動態無功設備的無功儲備指標。
[0009]優選的，通過所述在線故障集暫態穩定仿真對所述電網進行動態無功判定；所述步驟2中對所述電網進行動態無功分析包括:獲取電網電壓的電壓跌落值Vd和電壓跌落時間Td ;若所述電壓跌落值Vd的標么值Vdpu ls，則所述電網需要進行動態無功補償；
[0010]優選的，對所述電網進行動態無功補償時，獲取待補償電網環節的方法包括:
[0011 ] 通過所述並計算平臺輸出的暫態穩定分析曲線，確定最低電壓值和最低電壓母線為所述待補償電網環節；
[0012]通過預設定關鍵負荷點的電壓設置值，若所述暫態穩定分析曲線中所述關鍵負荷點的實際電壓值低於所述電壓設置值，則將該關鍵負荷點作為所述待補償電網環節；
[0013]優選的，所述步驟3中對動態無功設備進行靈敏度分析從而獲得所述有效動態無功設備；將所述動態無功設備按其靈敏度由大到小進行排序；將所述排序中前N個所述動態無功設備作為所述有效動態無功設備接入所述電網進行無功補償；所述並行計算平臺對接入所述有效動態無功設備的電網重新進行所述在線故障集暫態穩定仿真；
[0014]所述靈敏度分析採用基於故障拓撲分析的靈敏度計算方法；對故障集中的任一個故障條件下的所述電網進行拓撲分析，並計算所述動態無功設備的靈敏度，從而獲取所述有效動態無功設備；
[0015]優選的，獲取所述無功儲備指標包括:
[0016]通過所述並行計算平臺獲取所述有效動態無功設備的無功輸出變化曲線，並將N個所述有效動態無功設備的無功輸出變化曲線進行疊加，得到待補償電網環節無功變化曲線.-^4 ，
[0017]獲取所述待補償電網環節在故障集中任一個故障條件下的所述待補償電網環節無功變化曲線；所述無功儲備指標Qmscttc為所述待補償電網環節無功變化曲線的峰值Qmax與初值 Qin 的差值 QresiCTTC — Qmax_Qin ;
[0018]優選的， 所述動態無功設備包括靜止無功補償器和靜止同步補償器；
[0019]若所述動態無功設備為靜止無功補償器時，所述無功儲備指標
Qmem = Bs—,AKef -~BsvnnaX)-Qw ;其中，所述Bsvanax為所述峰值Qnlax對應的等效電納；所述VMf為所述靜止無功補償器無功輸出值為零時的參考電壓；
[0020]若所述動態無功設備為靜止同步補償器時，所述無功儲備指標
-V2B+ VVs (Gsin(S-a)-Bcos{S-a))；其中，所述 Viref 為所述靜止
XSL
同步補償器為無功輸出值為零時的電壓值；所述Xa為電抗；所述％為與電網相連的母線電壓值；所述δ為所述母線的電壓相角；所述V為逆變器輸出電壓值；所述α為逆變器輸出電壓的相位；所述Imin為所述靜止同步補償器最大容性無功下的運行電流；
[0021]優選的，所述並行計算平臺包括管理節點伺服器和計算節點伺服器；所述並行計算平臺以動態無功補償任務為單位進行計算管理；
[0022]所述管理節點伺服器用於管理所述動態無功補償任務，包括所述動態無功補償任務的生成與調度、數據交互、動態無功設備靈敏度分析、動態無功設備結果匯總；
[0023]所述計算節點伺服器用於所述動態無功補償任務的實際任務計算，包括在線故障集暫態穩定仿真計算、動態無功設備無功輸出變化曲線的生成和統計以及獲取待補償電網環節。
[0024]與最接近的現有技術相比，本發明的優異效果是:
[0025]1、本發明技術方案中，採用並行計算平臺能夠根據電網實際運行狀態，自動完成系統動態無功儲備的計算工作；
[0026]2、本發明技術方案中，提出動態無功儲備指標，並應用於在線系統，給出電網無功安全穩定的量化結果；[0027]3、本發明技術方案中，採用無功薄弱環節的自動分析和預先設定相結合的方式，避免遺漏情況的出現；
[0028]4、本發明技術方案中，基於在線故障集開展分析計算，對電網各種主要故障情況都有較好的覆蓋；
[0029]5、本發明提供的一種電力系統動態無功儲備計算方法，對電網的不同運行狀態有較好的適應性，能夠為在線為電力系統運行狀態的快速有效的調整提供可靠依據；
[0030]6、本發明提供了一種電力系統動態無功儲備計算方法，根據電力系統運行情況，提出基於在線故障集的動態無功儲備計算方法，自動給出系統薄弱環節，以及對應的無功儲備數值，大大提高了工作效率，拓展了調控人員對於電網狀態的分析能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0032]圖1是:本發明實施例中一種電力系統動態無功儲備計算方法流程圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0034]本發明提供了一種電力系統動態無功儲備計算方法，如圖1所示，所述方法包括下述步驟:
[0035](I)通過並行計算平臺對電網進行在線故障集暫態穩定仿真；並行計算平臺為國家電網公司國家電力調度控制中心採用的高性能電網仿真並行計算平臺；通過對電力系統分析計算任務的並行分解管理，提供高性能和高效率的並行計算支持；該並行計算平臺採用UDP組播方式(User Datagram Protocol)來實現通信和管理，以及任務並行和任務預分配的調度策略；包括平臺啟動、潮流下發、觸發計算、結果回收等步驟，可實現大型電網的多潮流多任務計算服務；
[0036](2)在線故障集暫態穩定仿真對電網進行動態無功判定，對電網進行動態無功分析；包括:獲取電網電壓的電壓跌落值1和電壓跌落時間Td;若電壓跌落值VdW標麼值Vdpu ls，則電網需要進行動態無功補償；
[0037]對電網進行動態無功補償時，獲取待補償電網環節的方法包括:
[0038]通過並計算平臺輸出的暫態穩定分析曲線，自動確定最低電壓值和最低電壓母線為待補償電網環節；
[0039]通過預設定關鍵負荷點的電壓設置值，若暫態穩定分析曲線中關鍵負荷點的實際電壓值低於電壓設置值，則將該關鍵負荷點作為待補償電網環節；本實施例中關鍵負荷點為遼寧電網的和平變電站和虎石臺變電站；
[0040](3)對動態無功設備進行靈敏度分析從而獲得有效動態無功設備，靈敏度分析採用基於故障拓撲分析的靈敏度計算方法；對故障集中的任一個故障條件下的電網進行拓撲分析，並計算該動態無功設備的靈敏度，從而獲取有效動態無功設備；
[0041]將動態無功設備按其靈敏度由大到小進行排序；將排序中前N個動態無功設備作為有效動態無功設備接入電網進行無功補償；並行計算平臺對接入有效動態無功設備的電網重新進行在線故障集暫態穩定仿真；數目N的值依據電力系統實際工況經驗設置；
[0042](4)獲取有效動態無功設備的無功儲備指標，方法為:
[0043]通過並行計算平臺獲取有效動態無功設備的無功輸出變化曲線，並將N個有效動態無功設備的無功輸出變化曲線進行疊加，得到待補償電網環節無功變化曲線；
[0044]獲取待補償電網環節在故障集中任一個故障條件下的待補償電網環節無功變化曲線；無功儲備指標Qmsottc為待補償電網環節無功變化曲線的峰值Qmax與初始值Qin的差值
【權利要求】
1.一種電力系統動態無功儲備計算方法，其特徵在於，所述方法包括下述步驟: 步驟1:通過並行計算平臺對電網進行在線故障集暫態穩定仿真； 步驟2:對所述電網進行動態無功分析； 步驟3:獲取有效動態無功設備；以及 步驟4:獲取所述有效動態無功設備的無功儲備指標。
2.如權利要求1所述的一種電力系統動態無功儲備計算方法，其特徵在於，通過所述在線故障集暫態穩定仿真對所述電網進行動態無功判定；所述步驟2中對所述電網進行動態無功分析包括:獲取電網電壓的電壓跌落值Vd和電壓跌落時間Td ;若所述電壓跌落值Vd的標么值Vdpu ls，則所述電網需要進行動態無功補償。
3.如權利要求2所述的一種電力系統動態無功儲備計算方法，其特徵在於，對所述電網進行動態無功補償時，獲取待補償電網環節的方法包括: 通過所述並計算平臺輸出的暫態穩定分析曲線，確定最低電壓值和最低電壓母線為所述待補償電網環節； 通過預設定關鍵負荷點的電壓設置值，若所述暫態穩定分析曲線中所述關鍵負荷點的實際電壓值低於所述電壓設置值，則將該關鍵負荷點作為所述待補償電網環節。
4.如權利要求1或3所述的一種電力系統動態無功儲備計算方法，其特徵在於，所述步驟3中對動態無功設備進行靈敏度分析從而獲得所述有效動態無功設備；將所述動態無功設備按其靈敏度由大到小進行排序；將所述排序中前N個所述動態無功設備作為所述有效動態無功設備接入所述電網·進行無功補償；所述並行計算平臺對接入所述有效動態無功設備的電網重新進行所述在線故障集暫態穩定仿真； 所述靈敏度分析採用基於故障拓撲分析的靈敏度計算方法；對故障集中的任一個故障條件下的所述電網進行拓撲分析，並計算所述動態無功設備的靈敏度，從而獲取所述有效動態無功設備。
5.如權利要求4所述的一種電力系統動態無功儲備計算方法，其特徵在於，獲取所述無功儲備指標包括:通過所述並行計算平臺獲取所述有效動態無功設備的無功輸出變化曲線，並將N個所述有效動態無功設備的無功輸出變化曲線進行疊加，得到待補償電網環節無功變化曲線；獲取所述待補償電網環節在故障集中任一個故障條件下的所述待補償電網環節無功變化曲線；所述無功儲備指標Qmsottc為所述待補償電網環節無功變化曲線的峰值Qmax與初始值 Qin 的差值 Qmsottc = Qmax-Qin°
6.如權利要求4所述的一種電力系統動態無功儲備計算方法，其特徵在於，所述動態無功設備包括靜止無功補償器和靜止同步補償器； 若所述動態無功設備為靜止無功補償器時，所述無功儲備指標Q-=Uref -~BSVimm)-Qin;其中，所述Bsveniax為所述峰值Qniax對應的等效電納；所述VMf為所述靜止無功補償器無功輸出值為零時的參考電壓； 若所述動態無功設備為靜止同步補償器時，所述無功儲備指標Qreserve Λν'X— V2B + Vys (Gsin(S-a)-Bcos(S-a))；其中，所述 Viref 為所述靜止
XSL同步補償器為無功輸出值為零時的電壓值；所述Xa為電抗；所述％為與電網相連的母線電壓值；所述δ為所述母線的電壓相角；所述V為逆變器輸出電壓值；所述α為逆變器輸出電壓的相位；所述Imin為所述靜止同步補償器最大容性無功下的運行電流。
7.如權利要求1所述的一種電力系統動態無功儲備計算方法，其特徵在於，所述並行計算平臺包括管理節點伺服器和計算節點伺服器；所述並行計算平臺以動態無功補償任務為單位進行計算管理； 所述管理節點伺服器用於管理所述動態無功補償任務，包括所述動態無功補償任務的生成與調度、數據交互、動態無功設備靈敏度分析、動態無功設備結果匯總； 所述計算節點伺服器用於所述動態無功補償任務的實際任務計算，包括在線故障集暫態穩定仿真計算、動態無功 設備無功輸出變化曲線的生成和統計以及獲取待補償電網環節。
【文檔編號】H02J3/00GK103580022SQ201310544727
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】史東宇, 陳繼林, 李剛, 高強, 陸俊, 嚴劍峰, 於之虹, 呂穎, 丁平, 魯廣明 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院