CN106451565B - 一种基于微扰理论的电厂优化送出在线分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全分析计算方法，包括以下步骤：(1)、配备在线安全分析联合计算***及全国统一的在线潮流数据；(2)、选取关注的时间断进行初始潮流的计算与记录；(3)、对电厂送出片区的220kV机组进行摄动分析，单一调整该片区各个电厂机组的出力，记录线路输送功率的波动值；(4)、根据关注线路的功率变化量和机组的摄动量，求得该线路对此机组的敏感度；(5)、对关注线路/机组的敏感度进行排序整理，得出影响关注送出线路及关键断面的相关机组敏感度排序和影响程度。
Description
技术领域
本发明属于电力***调度运行领域，具体涉及一种基于微扰理论的电厂优化送出在线分析方法。
背景技术
随着清洁能源的蓬勃发展以及特高压技术的建设推进，大电网之间的电气联系日趋紧密，关键断面的耦合关系趋于复杂化，安全稳定水平相互制约，电力***资源的优化利用和安全稳定的问题矛盾凸显。目前电力***分析专业在开展电厂接入***的稳定分析计算时，是选用一些典型的方式，例如夏季大方式、冬季小方式、水电大发、枯水方式、正常方式及检修方式开展计算分析。传统的离线分析结果都是基于极端典型方式，在稳定分析中留有较多安全裕度，离线计算条件与实际电网存在较大，因此计算结果偏保守，不利于电力的优化送出和资源的全盘配置。传统的优化送出分析方法不仅让运行方式计算人员面对繁重的计算量，保守的结果还使得电网的运行效益降低，不利于提高电网的输电能力。
电网的快速变化和新能源的大规模接入推进了稳定分析计算向更短周期、更加精细方向拓展。在线安全分析可实现更短周期的方式计算，实现与调度运行控制的有机衔接，实现有针对性地提出优化改进或预防措施，为电网调度运行提供快速有效可靠的分析手段，完成由经验型调度运行向安全分析决策的智能型运行调度转变。因此，随着现代电力***规模的扩大，亟需加强大电网在线分析和控制手段方面的探索和研究，这对电网的日常运行和控制具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线分析方法，采用电网当前的在线潮流数据，计算中心电厂周边其他机组的出力摄动对中心电厂送出断面的敏感度，从而得到该片区机组的出力配置调整方案。通过基于微扰理论摄动分析最后得到基于当前电网运行方式的电厂优化送出方案，为电网的调度运行和计划安排提供参考依据。
该方法既适用于省调D5000的在线安全稳定分析***，亦适用于ADPSS全数字实时仿真***。二者的不同点在于，该方法运用于在线安全稳定分析***是基于当前电网的在线潮流数据开展微扰理论的优化送出分析；而运用ADPSS全数字实时仿真***则是采取各种典型方式的极端潮流数据开展微扰理论的优化送出分析。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线分析方法，包括以下步骤：
步骤1、选择关注时间断面的电网实时数据；
步骤2、根据步骤1中的电网实时数据进行初始潮流计算工作，并得到初始潮流结果即电网运行状态，记录中心电厂的有功出力及中心电厂所在片区的周边电厂的有功出力，记录当前与中心电厂送出相关的重载断面的潮流值和方向；
步骤3、根据步骤2的初始潮流结果中的开机情况，对中心电厂所在片区的各电厂不同电压层面的机组进行逐一摄动分析，并记录相应的中心电厂送出线路及重载断面的潮流计算结果；
步骤4、根据步骤3中各个机组摄动量和送出相关线路的潮流变化量，计算求得中心电厂的送出线路及重载断面对各个机组的敏感度数值；
步骤5、根据步骤4中得到的各线路的敏感度数值，对机组进行排序整理，得到影响中心电厂送出线路及重载断面的机组敏感度数值排序及影响程度，由步骤2的初始潮流中机组的出力得到各机组的可调整空间和机组调整约束，以及步骤4中得到的各线路的相关机组敏感度值，根据可调整元件和调整量最小的标准确定调整方案。
所述的一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全分析计算方法，所述的步骤3中，所述的摄动分析过程为：在仿真中人为调整周边机组的出力大小，使得中心电厂的送出线路和重载断面的潮流产生波动，即逐个单一调整该片区各个电厂机组的有功出力，在调整机组出力之前和之后均进行潮流计算，记录调整前后的周边送出线路及重载断面的潮流值。
所述的一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全分析计算方法，所述的步骤5中，确定调整方案的过程为：
以调整量最小作为优化目标，约束条件有发电机组的上下限、线路的稳定限额、负荷的切除量、各类预想事故中的载荷约束和运行约束，根据可调整元件及其对线路的影响程度得到调整的候选空间；然后对发电和负荷给定不同的调整优先程度；再根据候选空间内的灵敏度水平以及包括发电机出力、切负荷量在内的可控制变量的敏感度排序，确定可控制变量的调整幅度和大小。
所述的一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全分析计算方法，还包括步骤6：对步骤5得到的调整方案进行安全校核，若送出相关断面不再越限或重载则作为调整建议输出；否则，在步骤3中扩大可调元件范围，即扩充候选空间，重新求解方案，直到满足安全校核。
所述的一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全分析计算方法，所述的候选空间为可调整的元件及其当前的可调整量，其中元件包括机组和负荷。
本发明基于微扰理论研究优化送出的在线分析方法的优点是：计算分析选择的是基于当前电网的实际运行方式，通过基于微扰理论的机组摄动分析得到基于当前电网运行方式的中心电厂优化送出方案，能够有针对性地指导当前电网的运行方式，减轻窝电的困境。尤其针对某些新投运的电厂需要开展168小时机组满发试运行调试的情况，采取此在线分析方法可以快速给出针对电厂送出的方式调整的方案，满足电厂特定时期的满发要求。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为2016年CD电厂周边电网地理接线图。
具体实施方式
以湖南CD电厂220kV层面的优化送出计算为例，说明基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全稳定分析方法在电力***的实际运行方式调整中的应用。以CD电厂接入湘西北电网后的网架为基础，以CD电厂送出最大化为目标进行优化送出的在线分析计算。以CD电厂为中心体，考虑将周边其他电厂的出力进行逐个单变量调整，在不同的运行方式下计算CD电厂送出的相关线路/断面的正反关联电厂及其敏感度，为电网调度计划和运行提供参考依据。
CD电厂包括2台660MW机组，分别通过500kV和220kV并网。500kV层面，CD电厂π接入原A-B线路；220kV层面，新建220kV的CD-DS双回线路以及CD-TZM线路。CD电厂周边电网地理接线图如图2所示，CD电厂相关线路具体参数如下表1所示。
表1CD电厂送出线路参数信息
目前稳控正常方式下仅在CD–DS I线、CD–DS II线、CD-TZM线三者之二停运，且CD电厂#1机出力超过某控制功率的条件下采取切机措施；常CD–DS I线、CD–DS II线、CD-TZM线单回停运，稳控中没有给出相应的安排。检修方式及特殊方式下的稳控安排在此不赘述分析。
通过对CD电厂220kV层面送出线路的N-1分析得到：在稳控投运的正常方式下，CD–DS I线线和CD–DS II线单跳，不会造成过载；在稳控投运正常方式下，CD-TZM线单跳导致的ST线、FD线等相关线路过载的情况需合理安排周边220kV机组的出力。
若以G1送出最大化为目标，考虑到CD-TZM线单跳导致的相关线路过载情况，需控制FDⅡ线、ST线和CT线潮流，即合理安排SM、YY、CD、SZ、LJT、FT、ZS、JY等220kV并网机组出力。CD电厂220千伏并网机组的投运，一方面能有效降低GS复兴主变下网，另一方面，会加重FDⅡ线、ST线的潮流。
所谓的微扰理论(摄动)，原意为一个天体绕另一个天体按规律运动时，因受别的天体的影响在轨道上产生偏差。这种作用比中心体的引力相比是很小的。此实施方案中中考虑某些线路/断面的主要关联电厂为CD电厂，因此将其他周边电厂机组的出力进行逐个单变量调整，计算关注线路对周边电厂的敏感度。以全国统一的的在线潮流数据进行线路对机组的敏感度计算分析。
根据调度运行经验，FT电厂的出力对CD电厂的送出影响较大，以FT电厂大发的实际断面为切入点，分析不同机组的出力摄动对关注线路的敏感度。
1)选取CD电厂220kV投运后FT电厂大发的某个断面，如国调下发的2015年12月10日20:30在线数据(FT电厂大发)；
2)先对初始潮流进行计算，记录CD电厂及周边电厂的初始出力；
3)对该片区的220kV机组进行摄动分析，单一摄动该片区各个电厂机组的出力，记录线路输送功率的波动值；
4)根据关注线路的功率变化量和机组的摄动量，求得该线路对此机组的敏感度；
5)在此方式下对关注线路/机组的敏感度进行排序整理，得出影响关注送出线路及关键断面的相关机组敏感度排序和影响程度；
6)以控制调整量最小为原则，根据步骤5)中求解的的敏感度以及步骤2)中各机组的可调整量求解优化方案。
表2为CD电厂220kV层面投运后为电网的初始方式，其中FT大发、CD电厂500kV出力为0、YY电厂220kV出力为0。表3是基于表1初始方式下的220kV线路/断面对周边机组的敏感度列表。
表1FT电厂大发下电网初始方式
表2FT大发下线路/断面对机组的敏感度列表
1)FT大发的情况下，由表2和表3可见：
FD II线的正向关联电厂依次为CD电厂(220kV)、SZ电厂、FT电厂、LJT电厂、WMP电厂、YY二期,反向关联依次为JY电厂、DTSM电厂、ZS电厂、HDSM电厂、WQX电厂等。
ST线的正向关联电厂依次为CD电厂(220kV)、SZ电厂、FT电厂、LJT电厂、JY电厂、DTSM电厂、ZS电厂、WMP电厂、HDSM电厂、WQX电厂，反向关联依次为YY二期。
STFD II线+TZ断面的正向关联电厂依次为SZ电厂、CD电厂(220kV)、LJT电厂、FT电厂、WMP电厂、YY二期，反向关联电厂依次为JY电厂、DTSM电厂、ZS电厂、HDSM电厂、WQX电厂。
0.4CT+FD断面的正向关联电厂依次为CD电厂(220kV)、SZ电厂、LJT电厂、FT电厂、WMP电厂、YY二期，反向关联电厂依次为JY电厂、DTSM电厂、ZS电厂、HDSM电厂、WQX电厂。
CT+ST+FT断面的正向关联电厂依次为CD电厂(220kV)、SZ电厂、JY电厂、DTSM电厂、ZS电厂、LJT电厂、HDSM电厂、FT电厂、WQX电厂、WMP电厂，反向关联电厂为YY二期。
3)FT小发的过程同大发一致，仅将在线断面的时间更改，在此不赘述。将FT小发与FT大发初始方式的灵敏度对得到：
在FT大发与FT小发情况下对比，所列线路的敏感电厂排序相同；在FT大发期间与小发情况下对比，所列线路的电厂敏感度差值不超过1.52％。在FT大发与FT小发情况下对比，所列断面的电厂敏感度差值不超过2.25％。
可初步认为无论FT大发方式或小发方式，对FD2线、ST线、CT线的机组敏感度的影响微乎其微。同时将本次CD电厂优化送出计算与D5000中PAS的灵敏度分析计算结果比对，灵敏度排序基本一致，灵敏度数值仅有细微差别。
在以CD电厂(220kV层面)送出最大化为目标，同时须考虑降低FDⅡ线、ST线和CT线潮流线路重载情况时，可参照表2中的线路/机组的敏感度，按照周边机组的可调整量和调整量最小的原则确定周边机组出力的调整方案。根据实际电网的开机方式，将送出断面的正相关强的周边机组出力适当减小、反相关强的周边机组出力适当增大，减轻送出断面重载情况,从而提高CD电厂的外送能力。
Claims (3)
1.一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全分析计算方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1、选择关注时间断面的电网实时数据；
步骤2、根据步骤1中的电网实时数据进行初始潮流计算工作，并得到初始潮流结果即电网运行状态，记录中心电厂的有功出力及中心电厂所在片区的周边电厂的有功出力，记录当前与中心电厂送出相关的重载断面的潮流值和方向；
步骤3、根据步骤2的初始潮流结果中的开机情况，对中心电厂所在片区的各电厂不同电压层面的机组进行逐一摄动分析，并记录相应的中心电厂送出线路及重载断面的潮流计算结果；
步骤4、根据步骤3中各个机组摄动量和送出相关线路的潮流变化量，计算求得中心电厂的送出线路及重载断面对各个机组的敏感度数值；
步骤5、根据步骤4中得到的各线路的敏感度数值，对机组进行排序整理，得到影响中心电厂送出线路及重载断面的机组敏感度数值排序及影响程度，由步骤2的初始潮流结果中机组的出力得到各机组的可调整空间和机组调整约束，以及步骤4中得到的各线路的相关机组敏感度数值，根据可调整元件和调整量最小的标准确定调整方案；
所述的步骤3中，所述的摄动分析过程为：在仿真中人为调整周边机组的出力大小，使得中心电厂的送出线路和重载断面的潮流产生波动，即逐个单一调整该片区各个电厂机组的有功出力，在调整机组出力之前和之后均进行潮流计算，记录调整前后的周边送出线路及重载断面的潮流值；
所述的步骤5中，确定调整方案的过程为：
以调整量最小作为优化目标，约束条件有发电机组的上下限、线路的稳定限额、负荷的切除量、各类预想事故中的载荷约束和运行约束，根据可调整元件及其对线路的影响程度得到调整的候选空间；然后对发电和负荷给定不同的调整优先程度；再根据候选空间内的灵敏度水平以及包括发电机出力、切负荷量在内的可控制变量的敏感度排序，确定可控制变量的调整幅度和大小。
2.根据权利要求1所述的一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全分析计算方法，其特征在于，还包括步骤6：对步骤5得到的调整方案进行安全校核，若送出相关断面不再越限或重载则作为调整建议输出；否则，在步骤5中扩大可调整元件范围，即扩充候选空间，重新求解方案，直到满足安全校核。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于微扰理论的电厂优化送出的在线安全分析计算方法，其特征在于，所述的候选空间为可调整的元件及其当前的可调整量，其中元件包括机组和负荷。
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