綜合經(jīng)濟性與安全性的輸電線路利用率提高平臺及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輸電線路利用率提高平臺及方法，尤其是涉及一種綜合經(jīng)濟性與 安全性的輸電線路利用率提高平臺及方法。
【背景技術】
[0002] 電網(wǎng)實際運行中，其運行方式由于受制于安全性、穩(wěn)定性、政策性等因素影響，線 路潮流往往遠低于其承受能力，導致輸電線路利用率較低。輸電線路利用率同電力輸電線 路的經(jīng)濟性與安全性息息相關，利用率高，則輸電線路的升級改造將適當延緩，輸電線路投 資低，輸電線路經(jīng)濟性較好;同時，較高的輸電線路利用率會使得輸電線路應對擾動的能力 較差，導致輸電線路安全性較低。因此有必要同時分析線路利用率與安全性和經(jīng)濟性的變 化關系。
[0003] 目前各國輸電線路利用率發(fā)展狀況并不平衡，英國400kV線路利用率大多分布在 35%~45%之間，美國、澳大利亞500kV輸電線路正反向平均利用率也大多在50%以下。 [0004]我國已建成的電線路的輸電容量并未得到最充分的利用，輸電網(wǎng)線路平均輸送容 量尚未達到其設計平均水平的50%，造成這一狀況的原因包括發(fā)展裕度、安全穩(wěn)定等因素 的限制。同時受環(huán)境條件制約，建設新的線路也越來越困難，因此提高電網(wǎng)的輸電容量以及 輸電設備的整體利用狀況是解決這一問題的關鍵，也是智能電網(wǎng)建設中輸變電環(huán)節(jié)的重要 目標。
[0005] 出于安全性方面的考慮，當前輸電線路利用率已經(jīng)接近其穩(wěn)定極限，這也導致線 路穩(wěn)定極限的提升空間非常有限。另一方面，經(jīng)濟性也是電網(wǎng)企業(yè)重點關注的內(nèi)容之一，合 理的網(wǎng)絡負載水平有利于改善輸電運行環(huán)境，延長設備使用壽命，降低運行維護費用。
[0006] 經(jīng)對現(xiàn)有文獻進行檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有文獻中，梁浩在《基于概率潮流的輸電線路利用 率計算方法及其應用》中針對未來輸電線路的利用率計算方法開展研究，提出了未來輸電 線路利用率指標并建立了一套基于蒙特卡羅仿真的概率潮流計算模型，用于指標的計算與 線路利用情況評估分析。馮瀚、任昊、張沛等在《電力系統(tǒng)及其自動化學報》（2015,27(2): 39-43)上發(fā)表的《未來實際輸電線路利用率估算及應用》考慮未來負荷增長與變化、發(fā)電機 與輸電設備停運以及發(fā)電機機組經(jīng)濟分配等多種因素，反映未來電網(wǎng)容量利用水平，參與 電網(wǎng)的可靠性評估以及計算項目的投資回收周期，更好地指導了電網(wǎng)規(guī)劃與設計。屈剛、程 浩忠、馬則良等在《電力系統(tǒng)自動化》(2009,33(23):19-23)上發(fā)表的《考慮發(fā)電容量適應性 的多目標輸電網(wǎng)規(guī)劃》引入發(fā)電容量適應性指標，改善電網(wǎng)運行環(huán)境和應對發(fā)電出力容量 變化的能力，建立考慮網(wǎng)絡結構優(yōu)化的多目標輸電網(wǎng)規(guī)劃模型，提高電網(wǎng)功率傳輸能力。以 上文獻從電網(wǎng)規(guī)劃角度，對電網(wǎng)功率傳輸能力進行評估，來提高未來電網(wǎng)利用水平，但都沒 有提供在實際條件下進一步提尚現(xiàn)有網(wǎng)絡傳輸容量，所以如何在現(xiàn)有網(wǎng)架情況下提尚線路 利用率水平、實現(xiàn)更多電力傳輸值得深入研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種在現(xiàn)有網(wǎng)架基 礎上、緊密結合工程實際的綜合經(jīng)濟性與安全性的輸電線路利用率提高平臺及方法。
[0008] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0009] -種綜合經(jīng)濟性與安全性的輸電線路利用率提高平臺，其特征在于，包括依次連 接的數(shù)據(jù)庫模塊、輸入模塊、分析評估模塊和輸出模塊，所述的輸入模塊從數(shù)據(jù)庫模塊獲取 輸電線路初始負荷、潮流分布和電力設備數(shù)據(jù)，并輸送給分析評估模塊，分析評估模塊逐步 增加輸電線路加載的負荷，在負荷超過安全值時計算輸電線路付出的安全性經(jīng)濟代價和獲 得的經(jīng)濟性效益，并對二者增長速度進行比較，當安全性經(jīng)濟代價增速首次大于經(jīng)濟性效 益增速時，所述的輸出模塊輸出此時的輸電線路利用率，所述的安全性經(jīng)濟代價為輸電線 路部分停電或主動切負荷時，對用戶的經(jīng)濟賠償，所述的經(jīng)濟性效益為售電收益。
[0010] 所述的輸入模塊包含初始負荷子模塊、潮流分布子模塊、線路容量子模塊、發(fā)電機 容量子模塊和線路利用率評價指標子模塊，所述的初始負荷子模塊、潮流分布子模塊、線路 容量子模塊、發(fā)電機容量子模塊和線路利用率評價指標子模塊分別向分析評估模塊輸送輸 電線路的初始負荷、潮流分布、線路容量、發(fā)電機容量和線路利用率評價指標，包括各條線 路年運行等效利用率C TLj與輸電年路平均年運行等效利用率CTLu。
[0011] 所述的分析評估模塊包括第一階段模型和第二階段模型，所述的第一階段模型為 輸電線路自身負荷極限計算子模塊，所述的輸電線路自身負荷極限計算子模塊在約束條件 下逐次增加輸電線路負荷，求得輸電線路最大負荷增長率h和輸電線路自身負荷極限p max， 并通過對線路自身負荷極限狀態(tài)下系統(tǒng)中的負荷從大到小排列得到此時系統(tǒng)年持續(xù)負荷 曲線，所述的約束條件包括輸電線路較初始狀態(tài)最大負荷增長率約束、線路潮流平衡約束、 支路潮流約束和節(jié)點電壓約束，約束條件和Pmx計算式具體如下：
[0012] 輸電線路較初始狀態(tài)最大負荷增長率約束為：
[0013] λχ < Amax
[0014] 線路潮流平衡約束為下式有實數(shù)解：
[0015]
I … ' .....Μ " '
[0016] 支路潮流約束為：
[0017]
[0018]節(jié)點電壓約束為：
[0019]
[0020]式中，心為第一階段模型的線路負荷增長率，λΜΜ為線路負荷增長率上限值，即負 荷增長不應超過線路可用傳輸容量，夂&與夂&分別為調(diào)整節(jié)點i發(fā)電機有功出力與負荷有 功增長的比例系數(shù)，夂 &與夂&分別為調(diào)整節(jié)點i發(fā)電機無功出力與負荷無功增長的比例系 數(shù)，Vi為節(jié)點i的電壓，匕為I的下限，『為I的上限況偽支路ij首末端相角差，Gu為支路 i j的電導，Bij為支路i j的電納，PCi為節(jié)點i的發(fā)電機初始有功功率，Pu為節(jié)點i的初始有功 負荷，Qci為節(jié)點i的發(fā)電機初始無功功率，Qu為節(jié)點i的無功負荷，@為支路i j的可用傳輸 容量；
[0021] 滿足約束條件的輸電線路最大負荷增長率h:
[0022]
[0023] 輸電線路自身負荷極限Pmax:
[0024] Pmax = Pm(l+Ai)
[0025] 式中，Pm為初始輸電線路最大時刻負荷，nu為輸電線路潮流無解或不滿足安全約 束時負荷增長過的次數(shù)，ει為每次負荷較前一次增加的比例，ει取〇. 5%~2%。
[0026] 所述的第二階段模型包括停電損失賠償計算子模塊、主動切負荷賠償計算子模 塊、經(jīng)濟性效益計算子模塊、安全性經(jīng)濟代價增速評估子模塊、經(jīng)濟性增速評估子模塊與線 路利用率指標計算子模塊，所述的停電損失賠償計算子模塊計算停電損失賠償額C 3,所述 的主動切負荷賠償計算子模塊計算主動切負荷賠償額C2,所述的經(jīng)濟性效益計算子模塊計 算某一負荷下的經(jīng)濟性效益Gi，所述的安全性經(jīng)濟代價增速評估子模塊計算安全性經(jīng)濟代 價&的增速，所述的經(jīng)濟性增速評估子模塊計算經(jīng)濟性效益&的增速，所述的線路利用率指 標計算子模塊計算輸電線路平均年運行等效利用率Ctu·，其中具體算式如下：
[0027]
[0028]
[0029]
[0030] 式中，&為某一負荷水平下理論年持續(xù)負荷曲線為某一負荷水平下t時刻的 負荷大小，EENS為通過對實際持續(xù)負荷曲線進行聚類和可靠性分析獲得的電量不足期望值 (MffhhCi為單位電量的售電電價，C2為單位電量的主動切負荷賠償額，C3為單位電量的停電 損失賠償額，L為輸電線路中線路條數(shù)，C TU為某一年內(nèi)，第j條線路年運行等效利用率，CTLJ 計算式如下：
[0031]
[0032] 式中，Sji表示第j條線路第i小時的輸送功率值，CjR表示第j條線路額定傳輸容量。 [0033]所述的電量不足期望值EENS，即在被研究的一段時間內(nèi)由于負荷需要超過可用發(fā) 電容量而引起用戶停電的平均值計算式為：
[0034]
[0035] 式中，Ci是一小時內(nèi)節(jié)點i削減負荷量，Pi是負荷削減對應的概率。
[0036] 所述的削減負荷量(^具體值確定方法為：獲得當前負荷水平下理論持續(xù)負荷曲 線，將曲線上超過輸電線路自身負荷極限Pmax的部分作為G。
[0037]所述的某一負荷下的經(jīng)濟性效益Gi具體值確定方法為:將匕從理論持續(xù)負荷曲線 上削減后，得到實際持續(xù)負荷曲線，實際持續(xù)負荷曲線所包含的電量乘以售電價格得到該 負荷下的經(jīng)濟性效益Gu
[0038] 所述的數(shù)據(jù)庫模塊包括網(wǎng)架接線模式庫和電力設備庫。
[0039] -種輸電線路利用率提高方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0040] S01，根據(jù)已有輸電線路，搭建綜合經(jīng)濟性與安全性的輸電線路利用率提高平臺；
[0041 ] S02，輸入模塊從數(shù)據(jù)庫模塊讀取數(shù)據(jù)，并向分析評估模塊輸送輸電線路的初始負 荷、潮流分布、線路容量、發(fā)電機容量和線路利用率評價指標；
[0042] S03,分析評估模塊的第一階段模型計算輸電線路自身負荷極限Pmax，具體為:在輸 電線路初始狀態(tài)的基礎上，增加輸電線路負荷，同時輸電線路自身負荷極限計算子模塊判 斷輸電線路負荷是否滿足約束條件，若滿足，則繼續(xù)增加負荷并進行約束條件判斷，若不滿 足，則當前負荷為輸電線路自身負荷極限Pmx;
[0043] S04,分析評估模塊的第二階段模型在輸電線路自身負荷極限Pmax基礎上，為輸電 線路逐漸增加負荷，并計算每個負荷水平下的安全性經(jīng)濟代價6 2和經(jīng)濟性效益6:及二者的 增速，當G2增速大于61增速時，輸電線路利用率達到最大值，同時計算此時的輸電線路利用 率，包括各條線路年運行等效利用率C TU與輸電年路平均年運行等效利用率(：^的計算方 法；
[0044] S05，輸出模塊輸出輸電線路最大利用率。