CN106558880B - 一种暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法，包括：判断暂态稳定分析过程中支路是否过载；如果存在支路过载情况，在机组或负荷节点处逐个注入单位虚拟电流，然后计算机组或负荷节点的电压，进而计算过载支路电流，以在不同的机组或负荷节点处注入单位虚拟电流，而在过载支路产生电流的大小对机组和负荷进行排序；根据过载支路的过载量及机组和负荷排序情况，确定机组和负荷的有功/无功调整量；暂态稳定分析校核。本发明提供的技术方案解决了电力***暂态稳定分析中支路过载辅助决策计算的问题，由于考虑了励磁、调速、负荷等模型的影响，所以计算结果较稳态方法更加准确可信。

Description

一种暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法

技术领域

本发明涉及一种电力***中的辅助决策方法，具体涉及一种暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法。

背景技术

保持电力***的安全稳定运行是电力***的基本目标和基本原则，在电力***运行规划、方式分析、在线预警等工作中，必须将***的目标运行方式控制在保持安全稳定性的范围内。因而，***在基态及预想故障情况下发生支路过载时，必须通过支路过载辅助决策来调整运行方式以消除过载。

传统的支路过载辅助决策方法都是基于稳态计算的，多采用直流潮流法、灵敏度法、补偿法等。传统的支路过载辅助决策只是针对基态潮流或者静态安全分析中出现的过载问题，其方法与静态安全分析的方法直接相关联，针对不同的静态安全分析方法，需要采用相应的辅助决策方法。主要包括如下几种思路：

1)采用精确潮流计算方法。

这种方法采用精确的潮流计算模型，一般采用牛顿-拉夫逊法求解。静态安全分析中逐个删除相应的元件模型，进行潮流计算，进而分析过载情况。针对出现过载的情况，可以通过灵敏度的方法对机组、负荷进行排序，然后对各组措施进行组合并进行校验，完成辅助决策。

2)采用直流潮流的方法。

这种方法比较简单，而且计算速度快，但是计算精确性差，所以并不受大家推崇，但在早年计算机技术并不发达的时候这种方法比较流行。

3)其他方法

也有基于补偿法的支路过载辅助决策方法，但因为计算精度不高，也不被大家认可。此外，也有基于直流潮流法计算支路转移分布因子，用来对机组、负荷进行排序，然后使用精确潮流法进行校验的方法。这种方法结合了直流潮流的快速性和精确潮流的准确性，收到了比较不错的效果。

但是，上述所有的方法都只是基于稳态模型，并没有考虑发电机、励磁、调速、负荷、直流等模型的暂态特性，对暂态稳定分析过程中出现的过载问题，并不完全适合。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法，该方法解决了电力***暂态稳定分析中支路过载辅助决策计算的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

步骤一：采用暂态稳定程序PSD-BPA对预想故障进行分析，分析故障后各支路的过载情况；利用平稳阶段的功率或电流数据判断暂态稳定分析过程中支路是否过载，并且判断的持续时间达到100个周波以上；

步骤二：如果存在支路过载情况，则利用暂态稳定程序中已经生成并进行LU分解(LU Decomposition，矩阵分解)的导纳矩阵，在机组或负荷节点处逐个注入单位虚拟电流，然后计算机组或负荷节点的电压，进而计算过载支路电流，以在不同的机组或负荷节点处注入单位虚拟电流，而在过载支路产生电流的大小对机组和负荷进行排序；

步骤三：根据过载支路的过载量及步骤二中的机组和负荷排序情况，确定机组和负荷的有功/无功调整量；

步骤四：暂态稳定分析校核：调整后的潮流稳定数据进行潮流计算和暂态稳定分析，通过稳定分析的结果判断是否达到消除过载的目的，如果没有消除，重新返回步骤三进行计算，直至过载消除或者达到最大调整次数。

进一步地，所述步骤一中，平稳阶段的判断方法为：取一段时间的功率或电流值形成曲线，然后用PRONY方法对曲线进行拟合，确定曲线的振幅、频率、阻尼信息，当频率小于给定值时，即可认为进入了平稳阶段，给定值根据实际电网作调整。

进一步地，所述步骤二包括下述步骤：

(1)假如支路k出现过载，在机组或负荷节点i注入单位虚拟电流，形成方程组，其矩阵形式如下：

其中：Y为导纳阵，其已经被分解为Y＝LDU的形式，L为分解后的下三角阵，D为分解后的对角元阵，U为分解后的上三角阵；为各节点电压列向量；为虚拟注入电流列向量，其在节点i对应的位置上值为1，其他位置值均为0；支路k的两端节点分别为分别为m和l；

(2)求解步骤(1)中的方程组，得到电压列向量取支路k两端的电压和及支路阻抗Z_k，计算此时流过支路k的电流为：

(3)取i∈[1,n]，逐个进行步骤(1)和(2)，针对所有的机组或负荷节点i均求出对应的并以的大小进行排序；其中n为机组和负荷节点的个数。

进一步地，所述步骤三中，机组和负荷的有功/无功调整量的调整原则包括：

1)依照步骤二中机组和负荷的排序进行调整；

2)调整目标为：

其中：ΔP_i为节点i的有功调整量，ΔQ_i为节点i的无功调整量，U_i为节点i的电压，I_over＝I_now-I_{lim it}，I_now为调整前支路k的电流值，I_{lim it}为支路k的额定电流，j为复数的虚数单位。

进一步地，所述步骤四中，最大调整次数设为5次。

本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

(1)本发明提供的暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法，针对暂态稳定分析中出现的支路过载问题，创造了一体化的解决办法。在暂态稳定计算的过程中判断过载，如果过载则通过暂稳程序计算并输出各可调节点(发电机和负荷节点)注入虚拟注入电流时过载支路的电流值，然后根据上述电流值排序进行出力和负荷调整，最后用暂态稳定程序进行校核。

(2)充分考虑了发电机、励磁、调速、负荷、直流等模型的暂态特性，其结果相对于传统方法更加准确，是本发明辅助决策方法的重要基础。

附图说明

图1是本发明提供的暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提供一种暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法，其技术方案总体思路为：基于暂态稳定程序对故障后的***进行支路过载分析，如果存在支路过载情况，则利用暂态稳定程序计算各机组和负荷对越限支路的电流贡献，以对其进行排序，在对措施进行组合后，采用暂态稳定计算来进行校核，本发明提供的暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法的流程图如图1所示，具体实现步骤如下：

步骤一：采用暂态稳定程序对故障进行分析，分析故障后各支路的过载情况。判断暂态过程中支路过载采用故障后支路功率或电流较稳定的阶段，并且判断的持续时间必须达到100个周波以上。

其中：判断支路功率或电流较稳定的阶段，可以采用取一段时间点的功率或电流值形成曲线，然后用PRONY方法对曲线进行拟合，确定曲线的振幅、频率、阻尼信息。当频率小于给定值时，即可认为进入了稳定阶段，给定值可以根据实际电网作调整。

步骤二：如果存在支路过载情况，则利用暂态稳定程序中已经生成并进行LU分解的导纳矩阵，在各个机组或负荷处逐个注入单位虚拟电流，然后计算各个节点的电压，从而计算出此时过载支路的电流，然后以在不同的机组或负荷处注入单位虚拟电流而在过载支路产生的电流的大小对机组和负荷进行排序。其详细过程如下：

(1)假如支路k(其两端节点分别为m和l)出现过载，在机组(或负荷)节点i注入单位虚拟电流，则形成方程组，其矩阵形式如下：

其中：Y为导纳阵，其已经被分解为Y＝LDU的形式，L为分解后的下三角阵，D为分解后的对角元阵，U为分解后的上三角阵；为各节点电压列向量；为虚拟注入电流列向量，其只在节点i对应的位置上值为1，其他位置值均为0。

(2)求解(1)中的方程组，得到电压列向量取支路k两端的电压和及支路阻抗Z_k，可以计算此时流过支路k的电流为：

(3)取i∈[1,n]，逐个进行(1)(2)步骤，针对所有的i均求出对应的并以的大小进行排序。其中n为机组和负荷节点的个数。

步骤三：根据支路k的过载量I_over及步骤二中的机组和负荷排序情况，确定机组和负荷的有功/无功调整量。调整过程需要考虑一下问题：

1)依照步骤二中的排序进行调整；

2)调整目标为：

其中：ΔP_i为节点i的有功调整量，ΔQ_i为节点i的无功调整量，U_i为节点i的电压，I_over＝I_now-I_{lim it}，I_now为调整前支路k的电流值，I_{lim it}为支路k的额定电流，j为复数的虚数单位。

步骤四：调整后的数据进行潮流计算，然后稳定分析，通过稳定分析的结果判断是否达到消除过载的目的，如果没有消除，重新进入步骤三进行计算，直至过载消除或者达到最大调整次数。最大调整次数通常可设为5次。

本发明提供的技术方案解决了电力***暂态稳定分析中支路过载辅助决策计算的问题，提出了基于暂态稳定分析的支路过载辅助决策方法。本方法利用电路原理中的替代定理和叠加原理，首先使用暂态稳定计算过程中已经形成并作好LU分解的导纳阵，计算各个机组单位电流注入时过载支路的电流量；其次，根据过载支路的电流越限量，计算各个机组的等效电流注入调整量；然后根据等效电流注入调整量计算出相应的功率调整量；最后利用暂态稳定程序进行校验。基于暂态稳定分析的支路过载辅助决策方法由于考虑了励磁、调速、负荷等模型的影响，所以计算结果较稳态方法更加准确可信。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种暂态稳定分析中支路过载问题的辅助决策方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤一：用暂态稳定程序PSD-BPA分析预想故障，并分析故障后各支路的过载情况；利用平稳阶段的功率或电流数据判断暂态稳定分析过程中支路是否过载，并判断其持续时间达到100个周波以上；

步骤二：如果存在支路过载，则利用暂态稳定程序中已经生成并进行LU分解的导纳矩阵，在机组或负荷节点处逐个注入单位虚拟电流，然后计算机组或负荷节点的电压，进而计算过载支路电流，以在不同的机组或负荷节点处注入单位虚拟电流，按过载支路产生电流的大小对机组和负荷排序；

步骤三：根据过载支路的过载量及步骤二中的机组和负荷排序情况，确定机组和负荷的有功/无功调整量；

步骤四：暂态稳定分析校核：调整后的潮流稳定数据进行潮流计算和暂态稳定分析，通过稳定分析的结果判断是否达到消除过载的目的，如果没有消除，重新返回步骤三进行计算，直至过载消除或者达到最大调整次数。

2.如权利要求1所述的辅助决策方法，其特征在于，所述步骤一中，平稳阶段的判断方法包括：取一段时间的功率或电流值形成曲线，然后用PRONY方法对曲线进行拟合，确定曲线的振幅、频率、阻尼信息，当频率小于给定值时，即可认为进入了平稳阶段，给定值根据实际电网作调整。

3.如权利要求1所述的辅助决策方法，其特征在于，所述步骤二包括下述步骤：

(1)假如支路k出现过载，在机组或负荷节点i注入单位虚拟电流，形成方程组，其矩阵形式如下：

其中：Y为导纳阵，其已经被分解为Y＝LDU的形式，L为分解后的下三角阵，D为分解后的对角元阵，U为分解后的上三角阵；为各节点电压列向量；为虚拟注入电流列向量，其在节点i对应的位置上值为1，其他位置值均为0；支路k的两端节点分别为分别为m和l；

(2)求解步骤(1)中的方程组，得到电压列向量取支路k两端的电压和及支路阻抗Z_k，计算此时流过支路k的电流为：

(3)取i∈[1,n]，逐个进行步骤(1)和(2)，针对所有的机组或负荷节点i均求出对应的并以的大小进行排序；其中n为机组和负荷节点的个数。

4.如权利要求1所述的辅助决策方法，其特征在于，所述步骤三中，机组和负荷的有功/无功调整量的调整原则包括：

1)依照步骤二中机组和负荷的排序进行调整；

2)调整目标为：

其中：ΔP_i为节点i的有功调整量，ΔQ_i为节点i的无功调整量，U_i为节点i的电压，I_over＝I_now-I_limit，I_now为调整前支路k的电流值，I_limit为支路k的额定电流，j为复数的虚数单位；表示流过支路k的电流。

5.如权利要求1所述的辅助决策方法，其特征在于，所述步骤四中，最大调整次数设为5次。