本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定領(lǐng)域，具體涉及一種切負(fù)荷方案配置方法及裝置。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制是根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定的電力系統(tǒng)在各種狀態(tài)下的安全要求而進(jìn)行的規(guī)劃配置。通常配置3道防線，第一道防線是由電力設(shè)施、發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)的固有保護(hù)控制裝置和預(yù)防性安全穩(wěn)定控制構(gòu)成；第二道防線是由防止穩(wěn)定破壞和參數(shù)越限的緊急控制構(gòu)成；第三道防線是由防止事故擴(kuò)大，避免大面積停電的緊急控制構(gòu)成。電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制從性質(zhì)上分為以下兩類：一類是預(yù)防控制，一類是緊急控制。預(yù)防控制(Preventive Control)是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時由于某種原因(運(yùn)行方式惡化或可能出現(xiàn)的擾動)處于警戒狀態(tài)，為提高運(yùn)行安全裕度，使電力系統(tǒng)恢復(fù)至安全狀態(tài)而進(jìn)行的控制。緊急控制(Emergency Control)是指電力系統(tǒng)由于擾動進(jìn)入緊急狀態(tài)或特急狀態(tài)，為防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞、防止運(yùn)行參數(shù)嚴(yán)重超出允許范圍，以及防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大造成嚴(yán)重停電而進(jìn)行的控制。

切機(jī)和切負(fù)荷作為提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的一種緊急控制已經(jīng)有多年的研究歷史，并在實(shí)際電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。由于目前數(shù)值仿真法在計(jì)算速度上還不能適用于在線實(shí)時暫態(tài)穩(wěn)定控制策略的制定，因此，切機(jī)以及切負(fù)荷的控制策略一般均采用固定邏輯，以離線決策方式或在線準(zhǔn)實(shí)時決策方式為主。但是暫態(tài)穩(wěn)定控制具有很強(qiáng)的非線性，而控制策略表又不可能非常詳細(xì)，因此難以適應(yīng)多種運(yùn)行方式及不同的故障類型和位置，并且需要較多的經(jīng)驗(yàn)來綜合控制策略表。因此合理而有效的確定控制策略的方法非常重要，可以大大節(jié)省控制方案的制定時間，減少重復(fù)仿真的次數(shù)。對于切機(jī)或切負(fù)荷而言，在特定的大擾動場景下，主要需要解決兩方面問題，一個是控制地點(diǎn)，也就是靈敏度問題；另一個是控制強(qiáng)度，實(shí)際上就是穩(wěn)定裕度問題。這兩個問題在不同的規(guī)模的和不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下呈現(xiàn)的復(fù)雜性有所不同。單機(jī)電廠模式下不存在靈敏度的問題，在這種情況下，如果切機(jī)是甩去全部負(fù)荷，那么切除強(qiáng)度問題也不再存在，也不必再考慮穩(wěn)定裕度。然而實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和系統(tǒng)軌跡運(yùn)動方式的多變性大大增加了問題的復(fù)雜度。

我國電網(wǎng)的三道防線設(shè)置對預(yù)防大停電的發(fā)生起到了至關(guān)重要的作用。第一道防線：由性能良好的繼電保護(hù)裝置構(gòu)成，確?？焖佟⒄_地切除電力系統(tǒng)的故障元件，保證電網(wǎng)在發(fā)生概率較高的單一故障時系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；第二道防線：由電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)/裝置及切機(jī)、切負(fù)荷等穩(wěn)定控制措施構(gòu)成，對預(yù)先考慮到的存在穩(wěn)定問題的運(yùn)行方式與嚴(yán)重故障進(jìn)行檢測、判斷和實(shí)施控制，防止系統(tǒng)失去同步；第三道防線：由失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置構(gòu)成，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩、頻率異常、電壓異常等事故時采取解列、切負(fù)荷、切機(jī)等控制等措施，防止系統(tǒng)崩潰，避免出現(xiàn)大面積停電。

然而，近幾年的電網(wǎng)事故中暴露出國內(nèi)的第三道防線仍然存在某些不足或缺陷，如：振蕩中心轉(zhuǎn)移至主網(wǎng)內(nèi)部，預(yù)設(shè)的解列點(diǎn)裝置不能動作；在保護(hù)拒動或斷路器拒動，故障不能快速切除，遠(yuǎn)后備保護(hù)無選擇(無序)動作；聯(lián)絡(luò)線相繼開斷造成的潮流大轉(zhuǎn)移，可能引起受端系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定，而低壓減載裝置又可能被閉鎖或切除太慢延誤了時機(jī)；距離保護(hù)三段躲不過線路過載，引起的連鎖跳閘；發(fā)電機(jī)組的OPC、勵磁保護(hù)等與電網(wǎng)動態(tài)特性的不協(xié)調(diào)等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種切負(fù)荷方案配置方法及裝置，通過對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式的分析，為運(yùn)行方式安排人員的工作提供了各種定量參考指標(biāo)，極大的減少了配置切負(fù)荷方案時需要進(jìn)行的仿真計(jì)算工作量，綜合考慮損失負(fù)荷量與負(fù)荷重要性的方式能夠更為合理的選擇最優(yōu)切負(fù)荷方案。

本發(fā)明提供一種切負(fù)荷方案配置方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：確定受端電網(wǎng)中交流受電通道、直流受電通道、本地電源和變電站的相關(guān)參數(shù)；

步驟2：根據(jù)步驟1所述的相關(guān)參數(shù)，分別計(jì)算直流受電通道、變電站、本地電源與交流受電通道的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)以及各交流通道之間的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)；

步驟3：確定運(yùn)行方式，掃描在此運(yùn)行方式下需要采取穩(wěn)控措施的故障形式；

步驟4：針對需要采取穩(wěn)控措施的故障形式，配置切負(fù)荷方案；

步驟5：確定最優(yōu)切負(fù)荷方案；

步驟6：根據(jù)是否存在最優(yōu)切負(fù)荷方案，校核運(yùn)行方式的合理性。

進(jìn)一步的，步驟1所述相關(guān)參數(shù)包括：

交流受電通道的穩(wěn)定極限、直流受電通道的輸送功率、直流受電通道可持續(xù)運(yùn)行的功率提升上限、本地電源的發(fā)電出力、變電站的可切負(fù)荷總量和變電站的負(fù)荷重要性系數(shù)。

進(jìn)一步的，所述步驟2包括：

按下式計(jì)算直流受電通道DC_i與交流受電通道AC_j的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)T_Dij：

T_Dij＝ΔP_Aj1/P_Di

其中，P_Di為直流受電通道DC_i的輸送功率，ΔP_Aj1為直流受電通道DC_i閉鎖后，交流受電通道AC_j的輸送功率變化量。

進(jìn)一步的，所述步驟2包括：按下式計(jì)算變電站S_i與交流受電通道AC_j的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)T_Sij：

T_Sij＝ΔP_Aj2/Load_i

其中，Load_i為變電站S_i的可切負(fù)荷總量，ΔP_Aj2為變電站S_i的切除全部可切負(fù)荷后，交流受電通道AC_j的輸送功率變化量。

進(jìn)一步的，所述步驟2包括：按下式計(jì)算本地電源G_i與交流受電通道AC_j的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)T_Gij：

T_Gij＝ΔP_Aj3/P_Gi

其中，ΔP_Aj3為本地電源G_i全部退出后，交流受電通道AC_j的輸送功率變化量，P_Gi為本地電源G_i的發(fā)電出力。

進(jìn)一步的，所述步驟2包括：按下式計(jì)算交流受電通道AC_i與AC_j的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)T_Aij：

T_Aij＝ΔP_Aj4/P_Li

其中，ΔP_Aj4為交流受電通道AC_i斷開后，交流受電通道AC_j的輸送功率變化量，P_Li為交流受電通道AC_i斷開前的輸送功率。

進(jìn)一步的，所述步驟3包括：

受端電網(wǎng)發(fā)生直流閉鎖故障時：

故障發(fā)生前，各交流受電通道的輸送功率分別為P_L1，P_L2…P_Ln，

直流受電通道DC_i發(fā)生閉鎖故障后，若不采取控制措施，各交流受電通道的輸送功率P'_Lj如式P'_Lj＝P_Lj+T_Dij×P_Di所示；

若多個直流受電通道同時發(fā)生閉鎖故障，且不采取控制措施，則各交流受電通道的輸送功率P'_Lj如式P'_Lj＝P_Lj+∑T_Dij×P_Di所示；

其中，P_Lj為故障發(fā)生前交流受電通道AC_j的輸送功率，T_Dij為直流受電通道DC_i與交流受電通道AC_j的轉(zhuǎn)移系數(shù)，P_Di為直流受電通道DC_i的輸送功率。

若交流受電通道的輸送功率P'_Lj超過了該交流通道的穩(wěn)定極限Limit_j，則需要采取控制措施降低該交流受電通道上的輸送功率。

進(jìn)一步的，所述步驟3包括：

受端電網(wǎng)發(fā)生本地電源退出故障時：

故障發(fā)生前，各交流受電通道的輸送功率分別為P_L1，P_L2…P_Ln，

本地電源G_i發(fā)生退出故障后，若不采取控制措施，則各交流受電通道的輸送功率P'_Lj如式P'_Lj＝P_Lj+T_Gij×P_Gi所示；

若多個本地電源同時發(fā)生退出故障，且不采取控制措施，則各交流受電通道的輸送功率P'_Lj如式P'_Lj＝P_Lj+∑T_Gij×P_Gi所示；

其中，P_Lj為故障發(fā)生前交流受電通道AC_j的輸送功率，T_Gij為本地電源G_i與交流受電通道AC_j的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)，P_Gi為本地電源G_i的發(fā)電出力；

如果交流受電通道的輸送功率P'_Lj超過了該交流通道的穩(wěn)定極限Limit_j，則需要采取控制措施降低該交流受電通道上的輸送功率。

進(jìn)一步的，所述步驟3包括：

受端電網(wǎng)發(fā)生交流受電通道斷開故障時：

故障發(fā)生前，各交流受電通道的輸送功率分別為P_L1，P_L2…P_Ln，

交流受電通道AC_i發(fā)生故障斷開后，若不采取控制措施，則各交流受電通道的輸送功率P'_Lj如式P'_Lj＝P_Lj+T_Aij×P_Li所示；

若多個交流受電通道同時斷開，且不采取控制措施，則各交流受電通道的輸送功率P'_Lj如式P'_Lj＝P_Lj+∑T_Aij×P_Li所示；

其中，P_Lj為故障發(fā)生前交流受電通道AC_j的輸送功率，T_Aij為交流受電通道AC_i與與交流受電通道AC_j的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)，P_Li為交流受電通道AC_i斷開前的輸送功率；

如果交流受電通道的輸送功率P'_Lj超過了該交流通道的穩(wěn)定極限Limit_j，則需要采取控制措施降低該交流受電通道上的輸送功率。

進(jìn)一步的，步驟4所述切負(fù)荷方案包括：直流功率提升措施和切負(fù)荷措施；

所述直流功率提升措施，提升的功率為直流受電通道可持續(xù)運(yùn)行的功率提升上限，發(fā)生直流閉鎖故障的直流受電通道不能采取功率提升措施；

所述切負(fù)荷措施，各變電站實(shí)際切除的負(fù)荷量不超過該變電站的可切負(fù)荷總量。

進(jìn)一步的，所述步驟4，實(shí)施切負(fù)荷方案后，交流受電通道的輸送功率P_L"_j如下式所示：

P"_Lj＝P'_Lj-∑T_Dpj×UP_Dp+∑T_Sij×LC_i

其中，∑T_Dpj×UP_Dp為直流功率提升措施造成的交流受電通道輸送功率變化量，∑T_Sij×LC_i為切負(fù)荷措施造成的交流受電通道輸送功率變化量。

如果切負(fù)荷方案實(shí)施后，全部交流受電通道都滿足P"_Lj≤Limit_j，則該切負(fù)荷方案為有效切負(fù)荷方案，Limit_j為交流通道的穩(wěn)定極限。

進(jìn)一步的，所述步驟5包括：根據(jù)《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例》中的“電力安全事故等級劃分標(biāo)準(zhǔn)”，刪除構(gòu)成一般事故及更高級事故的有效切負(fù)荷方案；

計(jì)算剩余的有效切負(fù)荷方案的等效負(fù)荷損失量LC_Eq＝∑i_i×LC_i，等效負(fù)荷損失量LC_Eq最小的方案即為最優(yōu)切負(fù)荷方案，

其中，LC_i為變電站S_i實(shí)際切除的負(fù)荷量，i_i為變電站S_i的負(fù)荷重要性系數(shù)。

進(jìn)一步的，所述步驟6：如果步驟4中無法得到有效切負(fù)荷方案，或步驟5中全部有效切負(fù)荷方案都會構(gòu)成一般事故及更高級事故，則說明該電網(wǎng)運(yùn)行方式存在安全隱患，需要調(diào)整運(yùn)行方式后返回步驟3；

進(jìn)一步的，所述交流受電通道AC_i和AC_j為所研究的受端電網(wǎng)中的任意兩個交流受電通道。

所述調(diào)整運(yùn)行方式包括：降低交流受電通道或直流受電通道的輸送功率，增加本地電源開機(jī)量。

一種切負(fù)荷方案配置裝置，所述裝置包括：

參數(shù)模塊：用于確定受端電網(wǎng)中交流受電通道、直流受電通道、本地電源和變電站的相關(guān)參數(shù)；

計(jì)算模塊：用于計(jì)算直流受電通道、變電站、本地電源與交流受電通道的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)以及各交流通道之間的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)；

掃描模塊：掃描需要采取穩(wěn)控措施的故障形式；

方案配置模塊：針對需要采取穩(wěn)控措施的故障形式，配置切負(fù)荷方案；

方案確定模塊：用于確定最優(yōu)切負(fù)荷方案；

校核模塊：根據(jù)是否存在最優(yōu)切負(fù)荷方案，校核運(yùn)行方式的合理性。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

本發(fā)明一種切負(fù)荷方案配置方法，通過對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式的分析，為運(yùn)行方式安排人員的工作提供了各種定量參考指標(biāo)，極大的減少了配置切負(fù)荷方案時需要進(jìn)行的仿真計(jì)算工作量，綜合考慮損失負(fù)荷量與負(fù)荷重要性的方式能夠更為合理的選擇最優(yōu)切負(fù)荷方案。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種切負(fù)荷方案配置方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明算例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：S1、S2和S3：變電站；AC1和AC2：交流受電通道；DC1：直流受電通道。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示為本發(fā)明一種切負(fù)荷方案配置方法的流程圖，本發(fā)明包括如下步驟：

步驟1：確定受端電網(wǎng)中交流受電通道、直流受電通道、本地電源和變電站的相關(guān)參數(shù)；

步驟2：根據(jù)步驟1所述相關(guān)參數(shù)，分別計(jì)算直流受電通道、變電站、本地電源與交流受電通道的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)以及各交流通道之間的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)；

步驟3：確定運(yùn)行方式，掃描在此運(yùn)行方式下需要采取穩(wěn)控措施的故障形式；

步驟4：針對需要采取穩(wěn)控措施的故障形式，配置切負(fù)荷方案；

步驟5：確定最優(yōu)切負(fù)荷方案；

步驟6：根據(jù)是否存在最優(yōu)切負(fù)荷方案，校核運(yùn)行方式的合理性。

以附圖2所示算例系統(tǒng)為例，說明本方法的實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明包括下述步驟：

步驟1.確定研究的受端電網(wǎng)，全部交流受電通道和直流受電通道，以及可以配置切負(fù)荷裝置的全部變電站。

本實(shí)例中研究的受端電網(wǎng)即為附圖2所示算例系統(tǒng)中由變電站S1、S2和S3組成的受端電網(wǎng)，具有兩個交流受電通道AC1和AC2，以及一個直流受電通道DC1。

經(jīng)過計(jì)算，交流受電通道AC1的穩(wěn)定極限為Limit₁＝1600MW；交流受電通道AC2的穩(wěn)定極限為Limit₂＝750MW。

直流通道DC1的輸送功率為P_D1＝1000MW，持續(xù)功率提升能力上限UP_D1＝100MW。

變電站S1、S2和S3的可切負(fù)荷總量分別為Load₁＝200MW，Load₂＝400MW，Load₃＝800MW。負(fù)荷重要性系數(shù)分別為i₁＝1.0，i₂＝1.2，i₃＝0.8。

步驟2.計(jì)算各個直流受電通道、各個變電站與交流受電通道的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)以及交流通道之間的功率轉(zhuǎn)移系數(shù)。

計(jì)算結(jié)果如下：

T_D11＝0.6，T_D12＝0.4；

T_S11＝0.7，T_S12＝0.3

T_S21＝0.3，T_S22＝0.7

T_S31＝0.6，T_S32＝0.4

T_A12＝1.0，T_A21＝1.0

步驟3.掃描在研究的運(yùn)行方式下，可能使受端電網(wǎng)出現(xiàn)大規(guī)模功率缺額，需要采取穩(wěn)控措施的故障形式。

選取的研究運(yùn)行方式下，交流受電通道AC1和AC2輸送功率分別為P_L1＝800MW，P_L2＝600MW。

直流通道DC1發(fā)生閉鎖故障，P’_L1＝800+0.6×1000＝1400，P’_L2＝600+0.4×1000＝1000MW，交流受電通道AC2超過其穩(wěn)定極限。

交流受電通道AC1發(fā)生故障斷開后，其輸送功率將全部轉(zhuǎn)移至交流受電通道AC2，P’_L2＝600+800＝1400MW，交流受電通道AC2超過其穩(wěn)定極限。

經(jīng)故障掃描，需要采取穩(wěn)控措施的故障形式為：直流通道DC1閉鎖故障，交流受電通道AC1故障。

步驟4.針對需要采取穩(wěn)控措施的故障形式，配置有效的切負(fù)荷方案。

針對直流通道DC1閉鎖故障，需要使交流受電通道AC2的輸送功率下降250MW，根據(jù)功率轉(zhuǎn)移系數(shù)，切S2負(fù)荷358MW、切S3負(fù)荷625MW，都可以滿足要求。

針對交流受電通道AC1線路N-2故障，需要使交流受電通道AC2的輸送功率下降650MW。考慮直流通道DC1功率提升措施，再切S2負(fù)荷400MW，切S3負(fù)荷800MW，切S1負(fù)荷34MW，可以滿足要求。

步驟5.對于全部有效的切負(fù)荷方案，對照《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例》標(biāo)準(zhǔn)，以及切負(fù)荷量和負(fù)荷重要性，得到最優(yōu)切負(fù)荷方案。

由于本例中采用算例系統(tǒng)，故省略對照《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例》標(biāo)準(zhǔn)的步驟，認(rèn)為所有切負(fù)荷方案均不會構(gòu)成一般事故。

對于直流通道DC1閉鎖故障，切S2負(fù)荷358MW的等效負(fù)荷損失量LC_Eq＝429.6MW，切S3負(fù)荷625MW的等效負(fù)荷損失量LC_Eq＝500MW，因此切S2負(fù)荷358MW的方案為最優(yōu)切負(fù)荷方案。

對于交流受電通道AC1故障，計(jì)算等效負(fù)荷損失量，可知直流通道DC1功率提升100MW，并且切S2負(fù)荷400MW，切S3負(fù)荷800MW，切S1負(fù)荷34MW為最優(yōu)切負(fù)荷方案。

步驟6.運(yùn)行方式合理性校核。

步驟5中已經(jīng)對所有需要采取穩(wěn)控措施的故障形式，給出了有效的最優(yōu)切負(fù)荷方案，因此原運(yùn)行方式合理，不需要進(jìn)行調(diào)整；如果原運(yùn)行方式不合理，則需調(diào)整運(yùn)行方式后，返回步驟3。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其保護(hù)范圍的限制,盡管參照上述實(shí)施例對本申請進(jìn)行了詳細(xì)的說明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請后依然可對申請的具體實(shí)施方式進(jìn)行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。