專利名稱：基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法
技術領域：
本發明屬于電力系統的安全技術運行領域，更具體地涉及基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法。
背景技術：
“十二五”期間，隨著“三華”特高壓電網的逐步建成，華北、華中和華東電網間的大容量的功率交換對“三華”特高壓電網的安全和穩定帶來影響。其中華中電網作為華北-華中特高壓交流互聯系統的落點，同時作為華中-華東特高壓交/直流混合互聯系統的起點，存在較大容量的過網功率。大區電網間輸電斷面傳輸容量大、傳輸距離長，一旦特高壓線路發生故障或者由于大區外故障導致輸電斷面交換容量短時間內發生突變，都將對“三華”電網系統及大區電網間輸電斷面發生較大沖擊，可能導致特高壓落點近區電壓跌落甚至電壓崩潰，威脅電網安全穩定運行。因此，對大區電網間交換容量極限進行評估，對特高壓交直流混合傳輸系統的大區電網的安全穩定運行具有十分重要的理論與技術指導作用，同時對我國特高壓互聯的堅強智能電網建設具有重要的實用價值與意義。而依據傳統離線仿真計算及分析的方法是無法定性及定量地計算出受端系統可承受的交換容量極限的，必須尋找能夠反映系統隨交換容量改變的動態調節特性及其變化趨勢的新分析方法。

發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明提供一種可定量評估大區電網間交換容量極限的、基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法，包括步驟:步驟1，在電力系統的頻率響應特性識別與預測基礎上評估大區電網間的交換容量極限Smaxf,并將評估過程中獲得的有效擾動作為電力系統基于暫態能量函數分析的整體容量變化范圍的約束；所述的有效擾動根據電力系統在初始容量交換狀態下的最大擾動和工程經驗設置，其中，最大擾動為不同交換容量運行方式下電力系統擾動后暫態頻率偏差的最大值達到暫態頻率偏差允許的最大值的有功擾動；步驟2，基于靜態電壓穩定性分析評估大區電網間的交換容量極限Smaxv,并將評估過程中獲得的薄弱傳輸通道和電壓敏感節點作為電力系統的基于暫態能量函數的有效等值模型的監測線路和等值端口的選取依據；步驟3，基于步驟I和步驟2獲取的約束條件構建電力系統的基于暫態能量函數分析的有效等值模型，并獲得滿足暫態能量函數約束的大區電網間的交換容量極限SmaxT ；步驟4，根據步驟I 3所得大區電網間的交換容量極限獲得多重約束條件下的交換容量極限 S— = min {Smaxf, Smaxv, SniaxJ。步驟I中所述的在電力系統的頻率響應特性識別與預測基礎上評估大區電網間的交換容量極限Smaxf進一步包括以下子步驟:
1-1分別對不同交換容量運行方式下電力系統的頻率響應特性系數隨漸變有功擾動的變化趨勢進行擬合，獲得各不同交換容量對應的頻率響應特性系數-有功擾動曲線；1-2根據頻率響應特性系數-有功擾動曲線和預設的電力系統擾動后的暫態頻率偏差允許的最大值預測各不同交換容量對應的頻率偏差限制點，所述的頻率偏差限制點對應的有功擾動即為該頻率偏差限制點對應的交換容量運行方式下電力系統可承受的最大功率擾動，對最大功率擾動隨交換容量的變化趨勢進行擬合，獲得最大功率擾動-交換容量曲線，其中，暫態頻率偏差允許的最大值根據電力系統交換容量的大小進行預設；1-3根據最大功率擾動-交換容量曲線和有效擾動獲得大區電網間的交換容量極^艮 Smaxf O子步驟1-1中所述的頻率響應特性系數
權利要求
1.一種基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法，其特征在于，包括步驟: 步驟1，在電力系統的頻率響應特性識別與預測基礎上評估大區電網間的交換容量極限Smaxf,并將評估過程中獲得的有效擾動作為電力系統基于暫態能量函數分析的整體容量變化范圍的約束；所述的有效擾動根據電力系統在初始容量交換狀態下的最大擾動和工程經驗設置，其中，最大擾動為不同交換容量運行方式下電力系統擾動后暫態頻率偏差的最大值達到暫態頻率偏差允許的最大值的有功擾動； 步驟2，基于靜態電壓穩定性分析評估大區電網間的交換容量極限Smaxv,并將評估過程中獲得的薄弱傳輸通道和電壓敏感節點作為電力系統的基于暫態能量函數的有效等值模型的監測線路和等值端口的選取依據； 步驟3，基于步驟I和步驟2獲取的約束條件構建電力系統的基于暫態能量函數分析的有效等值模型，并獲得滿足暫態能量函數約束的大區電網間的交換容量極限SmaxT ； 步驟4，根據步驟I 3所得大區電網間的交換容量極限獲得多重約束條件下的交換容里極限 Smax min {Smaxf，Smaxv，SmaxT} ο
2.如權利要求1所述的基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法，其特征在于: 所述的在電力系統的頻率響應特性識別與預測基礎上評估大區電網間的交換容量極限Smaxf進一步包括以下子步驟: 1-1分別對不同交換容量運行方式下電力系統的頻率響應特性系數隨漸變有功擾動的變化趨勢進行擬合，獲得各不同交換容量對應的頻率響應特性系數-有功擾動曲線； 1-2根據頻率響應特性系數-有功擾動曲線和預設的電力系統擾動后的暫態頻率偏差允許的最大值預測各不同交換容量對應的頻率偏差限制點，所述的頻率偏差限制點對應的有功擾動即為該頻率偏差限制點對應的交換容量運行方式下電力系統可承受的最大功率擾動，對最大功率擾動隨交換容量的變化趨勢進行擬合，獲得最大功率擾動-交換容量曲線，其中，暫態頻率偏差允許的最大值根據電力系統交換容量的大小進行預設； 1-3根據最大功率擾動-交換容量曲線和有效擾動獲得大區電網間的交換容量極限S°maxf °
3.如權利要求2所述的基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法，其特征在于: 所述的頻率響應特性系數f =,其中Po、&分別為正常運行時電力系統的功率和頻率，ΛΡ為有功擾動，Af為暫態頻率偏差的最大值。
4.如權利要求2所述的基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法，其特征在于: 所述的頻率偏差限制點為過原點且斜率為l/Λ ；的直線與頻率響應特性系數-有功擾動曲線的交點，為電力系統擾動后的暫態頻率偏差允許的最大值。
5.如權利要求1所述的的基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法，其特征在于: 所述的基于靜態電壓穩定性分析評估大區電網間的交換容量極限Smaxv進一步包括以下子步驟:2-1采用基于節點注入功率-電壓變化比的靈敏度分析方法獲取電力系統的電壓敏感節點； 2-2對電壓敏感節點的電壓變化比靈敏度隨交換容量的變化趨勢進行樣條插值，對樣條插值所得離散值進行非齊次指數函數擬合后求導，獲得電壓變化比靈敏度的變化率曲線.2-3以電壓穩定臨界點為判別條件獲得大區電網間的交換容量極限，具體為:基于電壓變化比靈敏度曲線的切線斜率尋找電壓穩定臨界點，所得電壓穩定臨界點對應的交換容量即為大區電網間的交換容量極限。
6.如權利要求1所述的的基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法，其特征在于: 步驟3進一步包括以下子步驟: 3-1以步驟I獲取的有效擾動作為整體容量變化范圍的約束，以步驟2獲得的薄弱傳輸通道和電壓敏感節點作為有效等值模型的監測線路和等值端口的選取依據，構建電力系統的基于暫態能量函數的有效等值模型； 3-2基于暫態能量函數獲取有效等值模型在不同交換容量運行方式下的暫態能量、臨界暫態能量和最大暫態能量，從而得到有效等值模型在各不同交換容量運行方式下對應的暫態能量裕度； 3-3獲得暫態能量裕度隨漸變交換容量的變化曲線，根據暫態能量裕度臨界值獲得大區電網間的交換容量極限 ，所述的暫態能量裕度臨界值根據工程經驗設定。
全文摘要
本發明公開了一種基于多重約束的大區電網間交換容量極限評估方法，本發明方法分別基于頻率響應特性分析、靜態電壓穩定分析和暫態能量函數分析評估大區電網間的容量交換能力，對比滿足頻率響應特性、靜態電壓穩定以及暫態能量函數約束的交換容量極限，確定約束電力系統容量交換能力的決定因素，繼而得到基于多重約束的大區電網間的交換容量極限，并以所得交換容量極限指導區間容量分配方案的制定與優化。
文檔編號H02J4/00GK103178554SQ20131012161
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者黃涌, 劉滌塵, 吳軍, 董飛飛, 趙紅生, 趙一婕, 潘旭東, 王浩磊 申請人:國家電網公司, 武漢大學, 湖北省電力公司電力經濟技術研究院