CN108649573A - 一种由输变电设备检修引起电网网损变化的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种由输变电设备检修引起电网网损变化的计算方法，属于电力检修技术领域，该方法具有检修前计算、检修后计算两种计算模式，根据两种计算模式分别获取检修信息及历史断面；根据检修时间设定积分周期；对于不同时刻的历史断面，计算各历史断面在逆向操作前后一个积分周期内电网损耗的电量；分别求和得逆向操作前、后电网总网损电量；根据设备初始状态，分别得到设备投运、停运状态下电网总网损电量，最终得到设备检修停运前后电网网损变化。本发明可在检修计划制定时，用于分析设备检修引起的电网网损变化情况，以此合理安排检修计划。
Description
技术领域
本发明属于电力检修技术领域，特别涉及一种由输变电设备检修引起电网网损变化的计算方法。
背景技术
电能是由一次能源转换而得到的二次能源，可以转化为机械能、热能、磁能等。随着社会的发展，电能己经成为国民经济发展的命脉，其应用已深入到生产、生活的各个领域。
电网在输送和分配电能的过程中，离不开输变电设备，因此保证输变电设备的正常运行工作尤为重要。正常运行的输变电设备都有可能会发生故障，所以要求对输变电设备进行检修，所谓检修就是要确保设备保持实现其设计功能的状态。而检修的目的是降低设备故障的频率，减小设备故障的影响，延长设备的使用寿命。
输变电设备检修工作，是保证电力设备安全运行的重要工作。检修一般划分为A、B、C、D、E五级，其中A、B、C为停电检修，D、E为非停电检修，具体来说：A级检修指整体性检修，对设备进行较全面的解体(线路设备更换)、检查、修理及修后试验，以保持、恢复设备性能；B级检修指局部性检修，对设备部分功能部件进行分解检查、修理、更换及修后试验，以保持、恢复设备性能；C级检修指一般性检修，对设备在停电状态下进行的预防性试验、一般性消缺、检查、维护和清扫，以保持及验证设备的正常性能；D级检修指维护性检修，对设备在不停电状态下进行的带电测试和设备外观检查、维护、保养，以保证设备正常的功能；E级检修指设备带电情况下的等电位检修、消缺、维护。
由于输变电设备存在着电阻，在电流流过时，就会产生一定数量的有功功率损耗，在给定的时段(日、月、季、年)内，各电网设备中所消耗的全部有功电量称为网损电量，一般包括线路设备所消耗的有功电量(简称线损)和变压器设备所消耗的有功电量(简称变损)。而设备检修会对设备进行停运，将造成电网潮流变化，引起电网网损的变化。
电网网损的计算方式，可以分为统计损耗和理论损耗二类。统计损耗是根据电能表指示数计算出来的，依赖于电能表计的数据采集，受电能表计布点和采集数据实时性等约束，难以用于进行在线的分析。理论损耗是根据电网的结构参数和运行参数，运用电工原理和电学中的理论，将电网模型中所包含的各输电设备的电压、电流以及对应的损耗计算出来，这样计算得到的损耗称之为理论损耗，整个电网的理论损耗即为电网模型内包含的全部电气设备的理论损耗之和。理论损耗计算可以在线进行，其实时性高，不受电表布点和采集的限制，可用于实时的电网网损分析和计算。李旭阳、邢波在《实时理论线损计算分析***的实现》(电力信息化，2007年，第5卷第10期，63-65页)中说明了根据电网潮流计算得到的设备有功潮流值计算ΔPij的方法，给出了一种在线理论网损计算的应用方法。
电力***潮流计算是研究电力***稳态运行情况的一种计算，它根据给定的数据，计算母线的电压、各元件的功率及网损，并对电网各处的运行状态进行评估。再根据计算得到的数据对电网***的运行进行监测和优化，从而提高供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。对于正在运行的电力***，通过潮流计算可以评估当前***中母线的电压、支路的功率等参数是否超限；如果出现异常，就应采取措施，调整运行方式。
极坐标下的电网潮流方程可以表示为：
其中，其中Vi为母线i电压的幅值，θi为母线i电压的相角，Vj为母线j电压的幅值，θj为母线j电压的相角，I表示通过支路与母线i连接的母线j的集合；gij为连接母线i和母线j的支路的电导，bij为支路的电纳。PGi为母线i上的有功功率发电，PDi为母线i上的有功功率负荷，QGi为母线i的无功功率发电，QDi为母线i上的无功功率负荷。
从上述潮流方式可以进一步得到支路潮流计算表达式如下：
其中Pij为连接母线i及其相邻的母线j的支路上流动的有功功率潮流，Pij表示从母线i流向母线j的潮流，Pji表示从母线j流向母线j的有功潮流；支路包括连接母线的线路或变压器绕组。Qij为支路无功功率潮流，yc表示线路的半导纳。
潮流计算可以在电网结构参数确定的情况下确定电网的稳态运行状态。电网中的节点依给定的变量不同可划分为PQ节点、PV节点和Vθ节点，要计算的是电网状态变量即节点电压幅值和相角。潮流方程是一组高阶非线性代数方程组，要用迭代法求解。牛顿-拉夫逊潮流算法是具有二阶收敛性的潮流算法，因此得到了广泛的应用。但由于该方法的雅可比矩阵是待求状态变量函数，所以在迭代过程中要重新形成雅可比矩阵并进行高斯消去法求解，每次迭代的计算量较大。由于它是各种潮流计算方法的基础，因此在电网分析中有其重要的地位。
随着电网的快速发展，电网结构越来越复杂的情况下，设备的停电检修将直接影响到检修期间电力***的安全性和稳定性，因此供电公司在检修计划制定时优先考虑保证电网安全、可靠、稳定运行，对设备检修进行多方面的安全校验与评价，但对设备检修引起的电网网损变化情况，目前缺少有效的计算、评估手段。
发明内容
本发明的目的是克服制定输变电检修计划时，无法有效评估设备检修引起电网网损变化的问题，提出一种由输变电设备检修引起电网网损变化的计算方法，本发明具有检修前计算、检修后计算两种计算模式，并能根据检修时间自动设置积分周期，能够在检修计划制定时，用于分析设备检修引起的电网网损变化情况。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种由输变电设备检修引起电网网损变化的计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)选择计算模式，具有检修前和检修后两种计算模式；如果选择检修前计算，则进入步骤(2)；如果选择检修后计算，则进入步骤(3)；
(2)选择用于检修前计算的典型日，获取检修信息，包括设备名称、检修时间，获取典型日的历史断面；进入步骤(4)；所述典型日是与计划检修日的电网总体运行方式、发电水平、负荷水平相似的日期；所述历史断面是存储了电网拓扑结构、电网一次设备的电气参数、电厂发电机的有功功率和无功功率、等值负荷的有功功率和无功功率、电网断路器和隔离刀闸的分合状态信息的数据包；
(3)获取检修信息，包括检修设备名称、检修时间；获取检修日的历史断面；进入步骤(4)；
(4)根据检修时间设置积分周期T，用于计算电网网损电量；确定所需历史断面总数
(5)读取检修开始时刻t0的历史断面，判断该时刻设备的状态，如果设备为投运状态，则记录此次设备初始状态为投运状态；如果设备为停运状态，则记录此次设备初始状态为停运状态；通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗将设备逆向操作，然后通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗
(6)读取与上一时刻t0历史断面间隔时间T的时刻t1的历史断面，判断该时刻设备的状态是否与初始状态一致，如果一致则通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗将设备逆向操作，然后通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗进入步骤(7)；
(7)采取梯形法进行积分,得到时刻t1历史断面在逆向操作前的一个积分周期T，即t0～t1时段内电网损耗的电量：
采取梯形法进行积分，得到时刻t1历史断面在逆向操作后的一个积分周期T，即t0～t1时段内电网损耗的电量：
(8)重复步骤(6)～(7)，依次读取各历史断面，分别得到第i个历史断面逆向操作前得到的第i个历史断面逆向操作后得到的直至检修结束；其中，
对求和，得到逆向操作前电网总网损电量：
对求和，得到逆向操作后电网总网损电量：
(9)如果设备初始状态为投运状态，则设备投运状态下电网总网损电量为设备停运状态下电网总网损电量为如果设备初始状态为停运状态，则设备投运状态下电网总网损电量为设备停运状态下电网总网损电量为由此，因输变电设备检修引起的电网总网损电量变化值：如果ΔEloss>0，则设备检修停运后电网网损增加，如果ΔEloss<0，则设备检修停运后电网网损减少。
本发明方法的特点及有益效果在于：
本发明具有检修前计算、检修后计算两种计算模式，并根据检修时间自动设置积分周期，能够在检修计划制定时，给出输变电设备检修引起的电网网损变化，可为合理安排检修计划提供一定参考。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进一步详细说明如下：
本发明提出的一种由输变电设备检修引起电网网损变化的计算方法，包括以下步骤：
(1)选择计算模式，具有检修前和检修后两种计算模式；如果选择检修前计算，则进入步骤(2)；如果选择检修后计算，则进入步骤(3)；
本方法提供两种计算模式，包括：检修前计算，对计划检修将引起的网损变化进行计算；检修后计算，对已经完成的计划检修、故障检修等引起的网损变化进行计算；
(2)选择用于检修前计算的典型日，获取检修信息，包括检修设备名称、检修时间等，获取典型日的历史断面信息；进入步骤(4)；
典型日是与计划检修日的电网总体运行方式、发电水平、负荷水平相似的日期；历史断面是存储了电网拓扑结构、电网一次设备的电气参数、电厂发电机的有功功率和无功功率、等值负荷的有功功率和无功功率、电网断路器和隔离刀闸的分合状态信息的数据包，由供电公司的SCADA(数据采集与监视控制)***提供，一般存储周期为5分钟；
其中，检修计划文件由供电公司检修部门提供，该文件含有检修设备的名称、检修时间等信息，如下表所示：
| 序号 | 检修单位 | 所属厂站 | 检修设备名称 | 设备类型 | 检修开始时间 | 检修结束时间 |
| 1 | A供电公司 | B变电站 | C线路 | 线路 | 2018-01-01 09:00:00 | 2018-01-0117:00:00 |
(3)获取检修信息，包括检修设备名称、检修时间等，获取方式为：读取检修计划文件；获取检修日的历史断面；进入步骤(4)；
其中，检修计划文件由供电公司检修部门提供，该文件含有检修设备的名称、检修时间等信息，如下表所示：
| 序号 | 检修单位 | 所属厂站 | 检修设备名称 | 设备类型 | 检修开始时间 | 检修结束时间 |
| 1 | X供电公司 | Y变电站 | Z主变 | 变压器 | 2018-01-01 00:00:00 | 2018-01-02 00:00:00 |
(4)根据检修时间设置积分周期T，用于计算电网网损电量，具体步骤如下：
本方法能够根据检修时间，自动设置积分周期，输变电设备的检修时间跨度一般为数小时至数天；如果检修时间不大于6小时，则设置积分周期T为15分钟；如果检修计划时间大于6小时但不大于12小时，则设置积分周期T为30分钟；如果检修计划时间大于12小时但不大于24小时，则设置积分周期T为60分钟；如果检修计划时间大于24小时，则设置积分周期T为120分钟；结合检修时间，可得到计算所需历史断面总数
(5)读取检修开始时刻t0的历史断面，判断该时刻设备的状态，如果设备为投运状态，则记录此次设备初始状态为投运状态；如果设备为停运状态，则记录此次设备初始状态为停运状态；通过潮流计算(为常规的潮流计算方法)，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗将设备逆向操作，即如果设备初始状态为投运，则使之停运，如果设备初始状态为停运，则使之投运，然后通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗
输变电设备检修，主要涉及线路和变压器，检修时设备停运，即设备连接开关断开，使设备不带电；历史断面中存储了完整的电网信息，包括了设备名称、设备连接关系，因此根据检修设备名称，可以找到其连接的开关；如果设备初始状态为投运状态，则逆向操作是指将设备连接的开关状态置为分，使该设备停运，如果设备初始状态为停运状态，则逆向操作是指将设备连接的开关状态置为合，使该设备投运；
(6)读取与上一时刻t0历史断面间隔时间T的时刻t1的历史断面，判断该时刻设备的状态是否与初始状态一致，如果一致则通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗将设备逆向操作，即设备初始状态为投运，则使之停运，设备初始状态为停运，则使之投运，然后通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗进入步骤(7)；
(7)采取梯形法进行积分，得到时刻t1历史断面在逆向操作前的一个积分周期T，即t0～t1时段内电网损耗的电量：
采取梯形法进行积分，得到时刻t1历史断面在逆向操作后的一个积分周期T，即t0～t1时段内电网损耗的电量：
(8)重复步骤(6)～(7)，依次读取各历史断面，分别得到第i个历史断面逆向操作前得到的第i个历史断面逆向操作后得到的直至检修结束；其中，
对求和，得到逆向操作前电网总网损电量：
对求和，得到逆向操作后电网总网损电量：
(9)如果设备初始状态为投运状态，则设备投运状态下电网总网损电量为设备停运状态下电网总网损电量为如果设备初始状态为停运状态，则设备投运状态下电网总网损电量为设备停运状态下电网总网损电量为由此，因输变电设备检修引起的电网总网损电量变化值：如果ΔEloss>0，则设备检修停运后电网网损增加，如果ΔEloss<0，则设备检修停运后电网网损减少。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种由输变电设备检修引起电网网损变化的计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)选择计算模式，具有检修前和检修后两种计算模式；如果选择检修前计算，则进入步骤(2)；如果选择检修后计算，则进入步骤(3)；
(2)选择用于检修前计算的典型日，获取检修信息，包括检修设备名称、检修时间，获取典型日的历史断面；进入步骤(4)；所述典型日是与计划检修日的电网总体运行方式、发电水平、负荷水平相似的日期；所述历史断面是存储了电网拓扑结构、电网一次设备的电气参数、电厂发电机的有功功率和无功功率、等值负荷的有功功率和无功功率、电网断路器和隔离刀闸的分合状态信息的数据包；
(3)获取检修信息，包括检修设备名称、检修时间；获取检修日的历史断面；进入步骤(4)；
(4)根据检修时间设置积分周期T，用于计算电网网损电量；确定所需历史断面总数
(5)读取检修开始时刻t0的历史断面，判断该时刻设备的状态，如果设备为投运状态，则记录此次设备初始状态为投运状态；如果设备为停运状态，则记录此次设备初始状态为停运状态；通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗将设备逆向操作，然后通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗
(6)读取与上一时刻t0历史断面间隔时间T的时刻t1的历史断面，判断该时刻设备的状态是否与初始状态一致，如果一致则通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗将设备逆向操作，然后通过潮流计算，得到电网各支路的有功功率和无功功率，并得到该时刻电网有功损耗进入步骤(7)；
(7)采取梯形法进行积分,得到时刻t1历史断面在逆向操作前的一个积分周期T，即t0～t1时段内电网损耗的电量：
采取梯形法进行积分，得到时刻t1历史断面在逆向操作后的一个积分周期T，即t0～t1时段内电网损耗的电量：
(8)重复步骤(6)～(7)，依次读取各历史断面，分别得到第i个历史断面逆向操作前得到的第i个历史断面逆向操作后得到的直至检修结束；其中，
对求和，得到逆向操作前电网总网损电量：
对求和，得到逆向操作后电网总网损电量：
(9)如果设备初始状态为投运状态，则设备投运状态下电网总网损电量为设备停运状态下电网总网损电量为如果设备初始状态为停运状态，则设备投运状态下电网总网损电量为设备停运状态下电网总网损电量为由此，因输变电设备检修引起的电网总网损电量变化值：如果ΔEloss>0，则设备检修停运后电网网损增加，如果ΔEloss<0，则设备检修停运后电网网损减少。
2.如权利要求1所述的由输变电设备检修引起电网网损变化的计算方法，其特征在于，所述步骤(4)根据检修时间设置积分周期T的具体步骤为：
如果检修时间不大于6小时，则设置积分周期T为15分钟；如果检修时间大于6小时但不大于12小时，则设置积分周期T为30分钟；如果检修时间大于12小时但不大于24小时，则设置积分周期T为60分钟；如果检修时间大于24小时，则设置积分周期T为120分钟。
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