一種基于供電能力瓶頸分析的城市電網(wǎng)改造規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于供電能力瓶頸分析的城市電 網(wǎng)改造規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國城市電網(wǎng)負荷不斷增長，除北、上、廣、深四大一線城市外，已有佛山、東 莞、蘇州和天津等多座城市的最高供電負荷超過10000MW，電網(wǎng)規(guī)劃工作需要進入一個全新 的階段，以適應(yīng)未來負荷的持續(xù)快速增長?，F(xiàn)如今，雖然大多數(shù)城市的電網(wǎng)規(guī)劃原則中一般 都明確了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的選擇、變電站的規(guī)劃建設(shè)規(guī)模和線路截面的選取等等，在憑經(jīng)驗選型 后對規(guī)劃電網(wǎng)進行手動潮流計算來校核其對于預(yù)測負荷的承載能力，但對于不同的電網(wǎng)接 線形式或片區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與變電站/輸電線路的規(guī)劃選型是否協(xié)調(diào)匹配，則較少進行深入的 探討和研究，缺乏有效的分析方法。由于無法準(zhǔn)確掌握不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的供電能力，使得在對 現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或設(shè)備進行改造時存在一定的謎區(qū)。
[0003] 通常情況下，為了保證滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則，一般是憑經(jīng)驗選擇更高一級 型號的設(shè)備。這樣，電網(wǎng)規(guī)劃的經(jīng)濟性就得不到體現(xiàn)。更重要的是，輸電線路和變電站的選 型和建設(shè)規(guī)模相互協(xié)調(diào)匹配的問題難以解決，使得城市電網(wǎng)在運行中容易出現(xiàn)供電瓶頸。 且現(xiàn)有的改造規(guī)劃方法難以準(zhǔn)確考慮如何為遠期網(wǎng)架調(diào)整預(yù)留充足的走廊資源，在城市線 路走廊資源日趨緊張的背景下，電網(wǎng)公司可能要為此付出較為沉重的代價。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于供電能力瓶頸分析 的城市電網(wǎng)改造規(guī)劃方法。
[0005] 本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于供電能力瓶頸分析的城市電網(wǎng)改 造規(guī)劃方法，具體包括以下步驟：
[0006] S1、提取目標(biāo)電網(wǎng)接線單元或供電片區(qū)，構(gòu)造適合于供電能力瓶頸分析的簡化模 型；
[0007] S2、建立輸電線路及主變型號備選庫，按其載流能力或額定容量的大小分列排序；
[0008] S3、對目標(biāo)電網(wǎng)接線單元或供電片區(qū)進行現(xiàn)有設(shè)備投運規(guī)模下的供電能力計算及 瓶頸分析，找出當(dāng)前規(guī)模下限制供電能力的薄弱環(huán)節(jié)；
[0009] S4、針對薄弱環(huán)節(jié)進行改造規(guī)劃，從元件備選庫中選擇高一級設(shè)備替換薄弱環(huán)節(jié) 中的相關(guān)設(shè)備，重新進行分析，直至目標(biāo)范圍內(nèi)沒有明顯薄弱環(huán)節(jié)為止;標(biāo)記所有需要改造 的目標(biāo)對象，輸出最終的改造規(guī)劃方案。
[0010] 所述步驟S1包括：
[0011] S11、從完整電網(wǎng)模型中選擇所要分析的電網(wǎng)接線單元或供電片區(qū)范圍，確定其電 壓等級、節(jié)點數(shù)和支路數(shù)；
[0012] S12、以所要分析的電壓等級為基準(zhǔn)，對于上級變電站和發(fā)電機，提取其有功、無功 出力以及電壓幅值、相角，對于下級供電變電站，提取其有功、無功負荷信息；
[0013] S13、對于所要分析的電壓等級，提取分析范圍內(nèi)所有輸電線路的參數(shù)(包括線路 回數(shù)、電阻、電抗、電納和熱穩(wěn)電流）以及變電站主變的參數(shù)(包括主變型號、主變?nèi)萘?、主?臺數(shù)和過載系數(shù)）；
[0014] S14、用上述提取的信息構(gòu)造適合于供電能力瓶頸分析的簡化模型，對節(jié)點和支路 進行編號，并把下級供電負荷等值到所要分析的電壓等級中，成為基準(zhǔn)等值負荷。
[0015] 所述步驟S2包括：
[0016] S21、建立架空線路元件備選庫，具體型號和排序為：LGJ400〈LGJ2 X 185〈LGJ2 X 240<LGJ2 X 300<LGJ2 X 400<LGJ2 X 500<LGJ2 X 630<LGJ4 X 300<LGJ4 X 400；
[0017] S22、建立電纜線路元件備選庫，具體型號和排序為：C630<C800<C1000<C1200< C1600<C2000<C2500；
[0018] S23、建立主變元件備選庫，考慮220kV電壓等級的主變，具體型號和排序為：150/ 150/75MVA〈180/180/90MVA〈240/240/80MVA〈240/240/120MVA。
[0019] 所述步驟S3包括：
[0020] S31、根據(jù)所構(gòu)建的電網(wǎng)簡化模型，建立一個考慮電網(wǎng)運行約束以及靜態(tài)安全約束 max f (x.) 的供電能力優(yōu)化數(shù)學(xué)模型：，f扒= 0 ，其中，目標(biāo)函數(shù)為maxf (xc)，^ ? S.tA _ i-^Load
[Λ <//(.v ) <// 為各負荷節(jié)點的有功功率之和(λ為功率因數(shù)），g(xc;，xs)為等式約束條件，表征電網(wǎng)運行所 必須遵從的電路規(guī)律，h(xc，xs)為不等式約束條件，表征電網(wǎng)運行中變量的波動范圍以及其 他可在一定范圍內(nèi)變動的量(如線路潮流）；
[0021 ] S32、啟動改進差分進化算法，根據(jù)控制變量初值生產(chǎn)初始種群X*3，將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn) 化成算法適應(yīng)度函數(shù)fitness(t)，在引導(dǎo)種群變異、交叉、進化的過程中采用內(nèi)嵌的牛拉法 進行潮流篩選，抑制潮流越限的種群基因進行傳播；
[0022] S33、判斷差分進化算法是否達到收斂條件即I fitness(t)-fitness(t-l) I <ε(其 中ε為預(yù)置精度，ε>0)，若已達到收斂條件的要求，則結(jié)束進化算法，輸出優(yōu)化模型的最優(yōu) 解
[0023] S34、計算最優(yōu)解f的目標(biāo)函數(shù)值，即得到目標(biāo)電網(wǎng)當(dāng)前的最大供電能力，同時得 到各變電站此時的負載率h。采用內(nèi)嵌牛拉法進行潮流計算，輸出所有線路負載率L1;
[0024] S35、判斷瓶頸環(huán)節(jié)，具體判據(jù)為:主變負載率大于70%的判斷為主變載荷瓶頸、線 路負載率達90%以上的判斷為輸電能力瓶頸。
[0025]步驟S4中的針對薄弱環(huán)節(jié)進行改造規(guī)劃包括以下分步驟：
[0026] S41、將所有識別為供電瓶頸的主變和輸電線路按相對于各自判據(jù)的越限程度進 行排序，越限程度越高，排序越靠前；
[0027] S42、針對越限程度最高的變電站主變或輸電線路，識別其當(dāng)前設(shè)備型號；
[0028] S43、從對應(yīng)元件備選庫中，選擇高一級型號的同類型設(shè)備，對當(dāng)前設(shè)備進行替換；
[0029] S44、讀取替換后的設(shè)備的型號所對應(yīng)的參數(shù)信息，輸入簡化模型中補全對應(yīng)位置 的參數(shù)空缺，再次進行供電能力及其瓶頸分析。
[0030] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：
[0031] 1、本發(fā)明所采用的供電能力分析方法基于差分進化算法進行改進，保持了算法穩(wěn) 定性好、全局搜索能力強的特點，同時加快了計算速度。
[0032 ] 2、本發(fā)明計算速度快、結(jié)果精確，能夠?qū)崿F(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)的供電能力與變電站/輸電線路 的的規(guī)劃建設(shè)規(guī)模相匹配，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段便能考慮遠期網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，提高電網(wǎng) 規(guī)劃效果的協(xié)調(diào)性，掌握電網(wǎng)建設(shè)的主動權(quán)，有利于提高電網(wǎng)規(guī)劃工作的前瞻性和對負荷 釋放過程的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明一實施例中的流程示意圖。
[0034]圖2為一種典型的220kV雙回套環(huán)供電網(wǎng)絡(luò)示意圖。
[0035]圖3為城市220kV電網(wǎng)規(guī)劃元件備選庫示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。
[0037] -種基于供電能力瓶頸分析的城市電網(wǎng)改造規(guī)劃方法，如圖1所示，包括如下步 驟：
[0038] S1、提取目標(biāo)電網(wǎng)接線單元或供電片區(qū)，構(gòu)造適合于供電能力瓶頸分析的簡化模 型；
[0039] S2、建立輸電線路及主變型號備選庫，按其載流能力或額定容量的大小分列排序；
[0040] S3、對目標(biāo)電網(wǎng)接線單元或供電片區(qū)進行現(xiàn)有設(shè)備投運規(guī)模下的供電能力計算及 瓶頸分析，找出當(dāng)前規(guī)模下限制供電能力的薄弱環(huán)節(jié)；
[0041] S4、針對薄弱環(huán)節(jié)進行改造規(guī)劃，從元件備選庫中選擇高一級設(shè)備替換薄弱環(huán)節(jié) 中的相關(guān)設(shè)備，重新進行分析，直至目標(biāo)范圍內(nèi)沒有明顯薄弱環(huán)節(jié)為止;標(biāo)記所有需要改造 的目標(biāo)對象，輸出最終的改造規(guī)劃方案。
[0042] 步驟S1、提取目標(biāo)電網(wǎng)接線單元或供電片區(qū)，構(gòu)造適合于供電能力瓶頸分析的簡 化模