一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法
2023-05-21 06:40:06 1
一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法
【專利摘要】本發明涉及一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，屬於電力系統規劃和可靠性評估【技術領域】。技術方案：形成典型分區電網結構可靠性集合，對各片區進行可靠性快速評估；找出短路電流越限點，根據短路電流分布和解環分區決策函數，制定分區方案；對於滿足短路電流水平要求的方案，進行安全穩定評估和可靠性評估，求出可靠性-短路電流目標函數的最優解；根據各分區的工業負荷水平，提高薄弱分區可靠性，並輸出最終的分區方案。本發明通過典型分區結構，建立分區供電方案的可靠性快速評估模型，並分析工業負荷對各分區可靠性的影響，根據可靠性水平提出相應的提升措施，可應用在工業城市分區方案中，並且該評估及優化方法具有普遍適用性。
【專利說明】-種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，特別是涉及一種考慮工 業城市負荷特性影響，進行分區可靠性快速評估及目標優化的方法，屬於電力系統規劃和 可靠性評估【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 隨著高電壓等級電網的發展和傳輸負荷的不斷增大，電磁環網在電力系統中的不 利影響日益明顯，其不利影響主要包括局部地區短路水平偏高、高低壓電網間正常運行時 潮流穿越和故障後功率轉移等。國內省級電網已逐步形成以負荷密集的大型、特大型城市 電網為中心的供電格局，但是，這些城市電網的不斷增大，也使得系統短路電流不斷增大。 在我國電網發展較成熟的地區均採用地區電網分層分區運行的格局以限制短路電流。
[0003] 分區供電是指以受端系統為核心，將外部電源連接到受端系統，形成一個供需基 本平衡的區域，並經聯絡線與相鄰區域相連。分區供電能夠有效簡化網絡接線，合理控制短 路電流水平，使結構更加清晰、調度運行更加靈活，降低連鎖反應導致的電網大面積停電的 可能性，有利於電網經濟運行。但是分區供電必然會導致電網可靠性下降，尤其是對於工業 負荷重的工業城市，其可靠性要求很高。如何保證城市電網供電可靠性，是省級電網建設發 展的核心任務。目前國內廣州、上海、天津、北京、安徽、江蘇等多個省市已開展電網分區供 電的研究和實施工作，但是，【背景技術】的分區供電方法主要集中在確定解環點、針對各省市 的分區供電方案進行短路電流和穩定性評估，較少考慮薄弱片區的可靠性，也沒有根據分 區負荷特性進行可靠性定製，分區供電可以有效降低短路電流水平，但也將降低可靠性。實 施分區供電是解決高電壓等級電網發展中帶來的電磁環網問題的一個重要趨勢，考慮工業 城市負荷特性，對分區供電方案進行優化設計具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0004] 本發明目的是提供一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，通過建立可靠 性-短路電流目標函數，對分區方案進行快速可靠性評估，有利於實現最優供電分區方案， 解決【背景技術】中存在的上述問題。
[0005] 本發明的技術方案是： 一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，包含如下步驟： ?根據目標電網數據，分析分區前電網的現狀，包括電源出力、線路潮流、計算短路電 流和可靠性指標； ?對城市的負荷特性進行分析，確定工業城市的發展階段，以飽和負荷確定分區規 模；形成典型分區電網結構可靠性集合，對各片區進行可靠性快速評估； @找出短路電流越限點，根據短路電流分布和解環分區決策函數，制定分區方案；建 立可靠性-短路電流目標函數，以此得到分區可靠性最優方案； ?計算分區方案的短路電流水平，判斷其值是否超過遮斷容量，若超過，則說明該方 案不可行，捨棄該方案； ?對於滿足短路電流水平要求的方案，進行安全穩定評估和可靠性評估，求出可靠 性-短路電流目標函數的最優解；形成網絡集合#和可靠性集合A根據實際地區的負荷量 計算可靠性集合中的元素；得到目標函數的最優解後，根據該地區的工業負荷特性和預測， 利用設置備自投線路提升措施改善薄弱片區的可靠性； @根據各分區的工業負荷水平，提高薄弱分區可靠性，並輸出最終的分區方案。
[0006] 本發明的有益效果：本發明通過典型分區結構，建立分區供電方案的可靠性快速 評估模型，並分析工業負荷對各分區可靠性的影響，根據可靠性水平提出相應的提升措施， 可應用在工業城市分區方案中，並且該評估及優化方法具有普遍適用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發明實施例流程圖； 圖2為本發明實施例的單電源中雙放射電網結構示意圖； 圖3為本發明實施例的單電源中自環網電網結構示意圖； 圖4為本發明實施例的單電源中花瓣結構電網示意圖； 圖5為本發明實施例的多電源中雙鏈電網結構示意圖； 圖6為本發明實施例的多電源中球拍型電網結構示意圖； 圖7為本發明實施例的多電源中啞鈴型電網結構示意圖； 圖8為本發明實施例的多電源中花瓣形結構電網示意圖； 圖9為本發明實施例的模擬計算分區供電方案示意圖。
[0008] 圖10為本發明實施例的分區供電方案可靠性優化措施的指標對比示意圖。
【具體實施方式】
[0009] 以下結合附圖，通過實例對本發明作進一步說明。
[0010] 一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，包含如下步驟： ￠)根據目標電網數據，分析分區前電網的現狀，包括電源出力、線路潮流、計算短路電 流和可靠性指標； ?對城市的負荷特性進行分析，確定工業城市的發展階段，以飽和負荷確定分區規 模；形成典型分區電網結構可靠性集合，對各片區進行可靠性快速評估； @找出短路電流越限點，根據短路電流分布和解環分區決策函數，制定分區方案；建 立可靠性-短路電流目標函數，以此得到分區可靠性最優方案； ?計算分區方案的短路電流水平，判斷其值是否超過遮斷容量，若超過，則說明該方 案不可行，捨棄該方案； ?對於滿足短路電流水平要求的方案，進行安全穩定評估和可靠性評估，求出可靠 性-短路電流目標函數的最優解；形成網絡集合#和可靠性集合A根據實際地區的負荷量 計算可靠性集合中的元素；得到目標函數的最優解後，根據該地區的工業負荷特性和預測， 利用設置備自投線路提升措施改善薄弱片區的可靠性； @根據各分區的工業負荷水平，提高薄弱分區可靠性，並輸出最終的分區方案。
[0011] 所述的步驟@，對城市的負荷特性進行分析，確定工業城市的發展階段，以飽和 負荷確定分區規模，具體步驟如下： (1) 根據工業城市的增長速度判斷目標城市處於工業化初期階段、工業化過渡階段和 飽和階段中的某一階段； (2) 預測飽和階段負荷水平，以飽和負荷確定電網及分區發展規模。
[0012] 所述的步驟@，找出短路電流越限點，根據短路電流分布和解環分區決策函數， 制定分區方案，具體步驟如下： (1) 根據步驟①中的短路電流計算結果，找到短路電流水平超過斷路器遮斷容量的節 佔. (2) 以是否存在故障後的大功率轉移和短路電流超標為依據，判斷是否需要解環分區； 假定線路功率的最大值為巧^，短路容量的閥值為,則解環決策函數如式（1)所示：
【權利要求】
1. 一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，其特徵在於包含如下步驟： Φ根據目標電網數據，分析分區前電網的現狀，包括電源出力、線路潮流、計算短路電 流和可靠性指標； ③ 對城市的負荷特性進行分析，確定工業城市的發展階段，以飽和負荷確定分區規模； 形成典型分區電網結構可靠性集合，對各片區進行可靠性快速評估； Φ找出短路電流越限點，根據短路電流分布和解環分區決策函數，制定分區方案；建立 可靠性-短路電流目標函數，以此得到分區可靠性最優方案； ④ 計算分區方案的短路電流水平，判斷其值是否超過遮斷容量，若超過，則說明該方案 不可行，捨棄該方案； ⑤ 對於滿足短路電流水平要求的方案，進行安全穩定評估和可靠性評估，求出可靠 性-短路電流目標函數的最優解；形成網絡集合#和可靠性集合A根據實際地區的負荷量 計算可靠性集合中的元素；得到目標函數的最優解後，根據該地區的工業負荷特性和預測， 利用設置備自投線路提升措施改善薄弱片區的可靠性； Φ根據各分區的工業負荷水平，提高薄弱分區可靠性，並輸出最終的分區方案。
2. 根據權利要求1所述的一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，其特徵在於所 述的步驟②，具體步驟如下： (1) 根據工業城市的增長速度判斷目標城市處於工業化初期階段、工業化過渡階段和 飽和階段中的某一階段； (2) 預測飽和階段負荷水平，以飽和負荷確定電網及分區發展規模。
3. 根據權利要求1或2所述的一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，其特徵在 於所述的步驟Φ，具體步驟如下： (1) 根據步驟①中的短路電流計算結果，找到短路電流水平超過斷路器遮斷容量的節 佔. (2) 以是否存在故障後的大功率轉移和短路電流超標為依據，判斷是否需要解環分區； 假定線路功率的最大值為Psmk，短路容量的閥值為J1mk，則解環決策函數如式（1)所示：
其中S；.為系統故障，iVy為系統故障數；JVi為電磁迴路低一級電壓線路總數；為 大功率轉移的決策影響因子，為短路容量的決策影響因子；為第i次系統故障 時，第J條線路的功率；Zfi (Si)為第i次系統故障時，第J條線路的短路電流水平； 若解環決策函數輸出值為1，說明需要解環分區；若解環決策函數輸出值為0,說明可 暫時保持電磁環網運行。
4.根據權利要求1或2所述的一種考慮工業城市負荷特性的分區供電方法，其特徵在 於所述步驟⑤，對於滿足短路電流水平要求的方案，進行安全穩定評估和可靠性評估，求出 可靠性-短路電流目標函數的最優解；具體步驟如下 ： (1) 根據單電源結構和多電源結構兩類，形成典型網絡結構集合見如式（2)所示：
集合中Ar1, #2，…，Ar7分別表示單電源中的雙放射、自環網、花瓣結構和多電源中的雙 鏈、球拍型、啞鈴型、花瓣形結構，共七種基本結構；單電源典型結構和多電源典型結構分別 如圖2、3、4和圖5、6、7、8所示； (2) 在相同的負荷、可靠性參數條件下，計算典型的七種電網結構的可靠性，形成典型 結構可靠性集合/?，如式（3)所示：
集合中&，/?2，…，冬分別對應7種基本結構，…，Ar7的可靠性指標； (3) 根據各分區的網絡結構，從集合#中搜索到對應的元素，然後對應找到可靠性集合 中的iiy指標，可實現各分區供電方案的片區可靠性快速評估，並通過優化函數求出最優 可靠性分區方案；分區可靠性-短路電流最優化目標函數如式（4)所示：
其中，是第J個分區的短路電流水平，/. 為斷路器的遮斷容量；為第J個JjmaxJ 分區的功率，為該分區內第左個負荷，/7為負荷總數；是滿足分區負荷水平的最 低可靠性要求,為考慮投資成本效益的最大可靠性。
【文檔編號】G06Q50/06GK104463710SQ201410791467
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月19日 優先權日:2014年12月19日
【發明者】張炎, 孫超, 王晨光, 李群炬, 王非, 王豐, 寧亮, 鍾誠, 姬志剛, 郗淵博, 魯宗相, 李海波 申請人:國網冀北電力有限公司唐山供電公司, 華北電力科學研究院有限責任公司, 清華大學, 國家電網公司