CN110879915B - 电力***外部等值的方法和*** - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电力***外部等值的方法和***，涉及电力***技术领域，该方法包括：将已经划分出研究***和外部***的目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的诺顿等值电路；将所述基于潮流的诺顿等值电路中的对地导纳进行修正得到修正诺顿等值电路；将外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗；根据所述修正诺顿等值电路和所述不基于潮流的等值连接阻抗得到所述目标电力***的最终外部等值电路。本发明可以对电力***进行正确的外部等值。

Description

电力***外部等值的方法和***
技术领域
本发明实施例涉及电力***技术领域，具体涉及一种电力***外部等值的方法和***。
背景技术
随着电力事业的发展，全国电网逐步形成一个巨大的互联***，提高了电能的质量和供电的可靠性。但是如此庞大的互联***却使电力***计算机仿真大为复杂，尤其是对电力***进行电磁暂态仿真时，计算机的内存和计算速度往往达不到快速的要求，从而不得不求助于等值方法，来代替***中不感兴趣的部分(外部***)，只保留需要研究的部分(研究***)，这样就可以大大地缩小仿真计算规模，节省运算时间。
PSD电力***分析软件简称PSD软件或PSD程序，其包含了PSD-BPA潮流及暂态稳定程序(简称BPA)、PSD-SCCP电力***短路电流计算程序(简称SCCP)等众多子程序。
作为PSD的主要输入文件，DAT文件和SWI文件分别包含电力***潮流计算基础数据和稳定计算基础数据。BPA程序基于DAT文件和SWI文件对电力***进行潮流及稳定计算并输出结果。SCCP程序的“网络等值”功能可根据DAT文件提供的电网拓扑结构以及BPA的计算结果对***进行多点等值，选择一个或多个需要等值的节点，给出各节点对地的戴维南等值(理想电压源与等值阻抗串联)或诺顿等值(理想电流源与等值导纳并联)以及各节点之间的等值连接阻抗。
PSD用对称线路数据卡(下文简称“L卡”)模拟输电线路或闭合的断路器，但闭合的断路器阻抗值很小，对潮流计算结果的影响可忽略，同时为了节省节点规模，L卡两端的节点直接设置为母线节点，省去了线路与母线之间的断路器。L卡采用π型线路模型，线路对地导纳平均分成两半分别并联于线路阻抗两端。用SCCP的“网络等值”功能进行***等值时，线路对地导纳会被等值到相邻节点的对地参数中，或者说等值节点的对地参数中包含了与其相连的线路的二分之一对地导纳，这就造成内部***中与外部***相连的线路(下文简称“联络线”)总有一半对地导纳被等值到外部***中，导致研究***与外部***不能完全分开。因此，对于联络线与外部***节点之间无断路器结构的电力***模型，SCCP的网络等值功能无法做到真正意义上的***外部等值。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电力***外部等值的方法和***，用以解决现有对电力***的外部等值不准确的问题。
为实现上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种电力***外部等值的方法，包括：将已经划分出研究***和外部***的目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的诺顿等值电路；将所述基于潮流的诺顿等值电路中等值导纳进行修正得到修正诺顿等值电路；将所述外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗；根据所述修正诺顿等值电路和所述不基于潮流的等值连接阻抗得到所述目标电力***的最终外部等值电路。
进一步地，所述将已经划分出研究***和外部***的目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的诺顿等值电路，包括：获取所述目标电力***的元件参数、元件连接关系和等值节点名称；将所述元件参数、所述元件连接关系和所述等值节点名称输入到SCCP进行所述基于潮流结果的网络等值得到所述基于潮流的等值连接阻抗和所述基于潮流的诺顿等值电路；去除所基于潮流的等值连接阻抗，保留所述基于潮流的诺顿等值电路。
进一步地，通过以下公式对所述基于潮流的诺顿等值电路中的所述等值导纳进行修正：
Figure BDA0002241724490000031
其中，Y′Sk为第k个等值节点的修正等值导纳，YSk为第k个等值节点的等值导纳，n为与第k个等值节点相连的联络线的数量，
Figure BDA0002241724490000032
为与第k个等值节点相连的第i条联络线的二分之一对地导纳，n为大于零的正整数，k为大于零的正整数。
进一步地，将所述外部***进行所述不基于潮流结果的网络等值得到所述不基于潮流的等值连接阻抗，包括：通过所述SCCP对所述外部***进行所述不基于潮流结果的网络等值得到所述不基于潮流的等值连接阻抗和不基于潮流的诺顿等值电路；去除所述不基于潮流的诺顿等值电路得到所述不基于潮流的等值连接阻抗。
第二方面，本发明实施例还提供一种电力***外部等值的***，包括：数据处理模块，用于获取已经划分出研究***和外部***的目标电力***的元件参数、元件连接关系和等值节点名称；控制处理模块，用于对所述目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到所述基于潮流的诺顿等值电路，进而将所述基于潮流的诺顿等值电路中的等值导纳进行修正得到修正诺顿等值电路，所述控制处理模块还用于将所述外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗，进而将根据所述修正诺顿等值电路和所述不基于潮流的等值连接阻抗得到所述目标电力***的最终外部等值电路。
进一步地，所述控制处理模块用于将所述元件参数、所述元件连接关系和所述等值节点名称输入到SCCP电力***短路电流计算程序进行所述基于潮流结果的网络等值得到所述基于潮流的等值连接阻抗和基于潮流的诺顿等值电路；所述控制处理模块用于去除所述基于潮流的等值连接阻抗，保留所述基于潮流的诺顿等值电路。
进一步地，所述控制处理模块用于通过以下公式对所述基于潮流的诺顿等值电路中的所述等值导纳进行修正：
Figure BDA0002241724490000041
其中，Y′Sk为第k个等值节点的修正等值导纳，YSk为第k个等值节点的等值导纳，n为与第k个等值节点相连的联络线的数量，
Figure BDA0002241724490000042
为与第k个等值节点相连的第i条联络线的二分之一对地导纳，n为大于零的正整数，k为大于零的正整数。
进一步地，所述控制处理模块用于通过所述SCCP电力***短路电流计算程序对所述外部***进行所述不基于潮流结果的网络等值得到所述不基于潮流的等值连接阻抗和不基于潮流的诺顿等值电路；去除所述不基于潮流的诺顿等值电路得到所述不基于潮流的等值连接阻抗。
本发明实施例提供的技术方案至少具有如下优点：
本发明实施例提供的电力***外部等值的方法和***，将现有SCCP程序对电力***外部等值中出现的“联络线的一半对地导纳被等值到外部***相应等值节点”和“研究***中等值节点之间的电气连接被等值到外部***中相应等值节点间的等值连接阻抗中”的问题进行修正，可以对电力***进行正确的外部等值。
附图说明
图1为本发明实施例的电力***外部等值的方法的流程图；
图2为本发明实施例的目标电力***进行等值前的示意图；
图3为本发明实施例的目标电力***进行等值后的示意图；
图4为本发明一个具体示例中BPA电网的仿真潮流图；
图5为本发明在PSCAD中搭建与诺顿等值模型等效的戴维南等值模型的仿真结果图；
图6为本发明实施例的电力***外部等值的***的结构框图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”和“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例的电力***外部等值的方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的电力***外部等值的方法，包括：
S1：将已经划分出研究***和外部***的目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的诺顿等值电路。
在本发明的一个实施中，步骤S1包括：获取目标电力***的元件参数、元件连接关系和等值节点名称；将上述元件参数、元件连接关系和等值节点名称输入到SCCP进行基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的等值连接阻抗和基于潮流的诺顿等值电路。
具体地，将包含研究***和外部***的DAT文件、SWI文件和等值节点名称输入SCCP。进行基于潮流结果的网络等值(下文简称“基于潮流的等值”)，从而可以获得基于潮流的等值结果。
图2为本发明实施例的目标电力***进行等值前的示意图，如图2所示，ZLn和BLn/2分别为第n条联络线的阻抗和二分之一对地电纳，Znk为研究***内各等值节点之间的电气连接，n和k均为大于0的正整数，且n≠k。
图3为本发明实施例的目标电力***进行等值后的示意图。如图3所示，ISn为第n个外部等值节点的等值电流源，YSn为第n个外部等值节点对地等值导纳，ISn与YSn并联构成了第n个外部等值节点的诺顿等值电路，ZSnk为第n个外部等值节点与第k个外部等值节点之间的等值连接阻抗。由于DAT文件中L卡的两侧节点直接设置为母线节点，导致用SCCP等值后，联络线有一半对地电纳(BLn/2)被折算至原始外部等值***相应等值节点中的对地等值导纳(YSn)中，并且研究***内各等值节点之间的电气连接Znk也会被折算到原始外部等值***相应等值节点之间的等值连接阻抗(ZSnk)中。
去除基于潮流的等值连接阻抗，保留基于潮流的诺顿等值电路。
具体地，由于等值节点间的等值连接阻抗中包含了研究***中该等值节点之间的电气连接阻抗，因此对电气连接阻抗予以删除(即删除了图3中所有的Zsnk)，只保留等值节点的诺顿等值形式，即等值导纳和等值电流源的并联(即保留了图3中所有的等值导纳YSn和等值电流源ISn并联部分)。
S2：将基于潮流的诺顿等值电路中等值导纳进行修正得到修正诺顿等值电路。
由于基于潮流的诺顿等值电路中等值导纳包含了与该节点相连的所有联络线的二分之一对地导纳，需要对保留的等值节点的等值导纳进行修正，等值电流源不需修正。在本发明的一个实施例中，通过以下公式对基于潮流的诺顿等值电路中的等值导纳进行修正：
Figure BDA0002241724490000061
其中，Y′Sk为第k个等值节点的修正等值导纳，YSk为第k个等值节点的等值导纳，n为与第k个等值节点相连的联络线的数量，
Figure BDA0002241724490000062
为与第k个等值节点相连的第i条联络线的二分之一对地导纳，n为大于零的正整数，k为大于零的正整数。
S3：将外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗。
在本发明的一个实施例中，步骤S3具体包括：通过SCCP对外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗和不基于潮流的诺顿等值电路；去除不基于潮流的诺顿等值电路得到不基于潮流的等值连接阻抗。
具体地，将原始DAT文件和原始SWI文件中的研究***全部删除，只保留外部***，得到临时DAT文件和临时SWI文件。临时DAT文件和临时SWI文件中的外部***是完全独立于研究***的，因此将临时DAT文件、临时SWI文件和等值节点名称输入SCCP进行不基于潮流结果的网络等值(下文简称“不基于潮流的等值”)，获得的等值连接阻抗也完全独立于研究***，予以保留。由于不基于潮流的等值获得的各等值节点的诺顿等值形式不能反映原外部***的潮流，因此予以删除。
S4：根据修正诺顿等值电路和不基于潮流的等值连接阻抗得到目标电力***的最终外部等值电路。
为使本领域技术人员进一步理解和掌握本发明的电力***外部等值的方法，将通过以下示例进行具体说明。
【示例一】
用一个BPA算例说明基于PSD-SCCP的电力***外部等值方法的具体用法。由于本方法对正序参数和零序参数的处理方式是相同的，所以本算例只用正序参数进行演示。
目标电力***由2个火电厂和3个220kV变电站组成。潮流计算的容量基准为100MWA，220kV***的电压基准为230kV。A站至B站的线路(简称AB线)正序标幺值参数为：正序电阻0.00437，正序电抗0.0205，二分之一正序电纳0.03276。将AB线作为研究***，其它部分作为外部***进行等值。验证标准为外部等值***与研究***拼接后，研究***潮流不变。
需要解决的问题包括：
问题一：“联络线”的一半对地导纳被等值到外部***相应等值节点中。
问题二：研究***中等值节点之间的电气连接被等值到外部***中相应等值节点间的等值连接阻抗中。
提供DAT文件和SWI文件，确定研究***与外部***的边界节点(等值节点)，即母线A(A站220kV母线)和母线B(B站220kV母线)。
实施问题一的解决方案，将包含研究***(AB线)和外部***的DAT文件、SWI文件和等值节点名称(母线A、母线B)输入SCCP程序，获得基于潮流的等值结果，删除母线A和母线B之间的等值连接阻抗，只保留母线A和母线B的诺顿等值形式，见表1。
Figure BDA0002241724490000081
表1基于潮流结果的网络等值结果及处理方式表
然后，修正母线A和母线B的等值导纳，等值电流源不需修正。修正方法为：母线A的等值导纳2.03758-j7.40674减去AB线一半对地导纳j0.03276后，即得到修正后的等值导纳2.03758-j7.43950。母线B的等值导纳0.974-j4.46062减去AB线一半对地导纳j0.03276后，即得到修正后的等值导纳0.974-j4.49338。等值结果见表2。
Figure BDA0002241724490000082
表2基于潮流的等值后导纳修正表
实施问题二的解决方案，将原始DAT文件和原始SWI文件中的AB线删除，只保留外部***，得到临时DAT文件和临时SWI文件。将临时DAT文件、临时SWI文件和等值节点名称(母线A、母线B)输入SCCP获得不基于潮流的等值结果，保留母线A和母线B之间的等值连接阻抗，删除母线A和母线B的诺顿等值形式，见表3。
Figure BDA0002241724490000091
表3不基于潮流结果的网络等值结果及处理方式表
将问题一解决方案获得的母线A和母线B的等值电流源、修正后的等值导纳和问题二解决方案获得的母线A和母线B之间的等值连接阻抗汇总到一起，构成外部等值***，见表4。
Figure BDA0002241724490000092
表4外部等值***参数表
在PSCAD中按照表4的参数搭建外部等值***模型，再根据AB线的参数搭建研究***模型，然后将外部等值***模型与AB线模型进行拼接。由于PSCAD中没有导纳元件，因此在PSCAD中搭建与诺顿等值模型等效的戴维南等值模型，仿真结果如图5。
对比图4与图5中线路AB两侧节点电压和线路潮流，结果见表5。
Figure BDA0002241724490000093
Figure BDA0002241724490000101
表5等值前后研究***潮流对比表
从表5看出，PSCAD和BPA研究***的潮流结果一致，从而验证了本发明的电力***外部等值方法的正确性。
图6为本发明实施例的电力***外部等值的***的结构框图。如图6所示，本发明实施例的电力***外部等值的***，包括：数据处理模块100和控制处理模块200。
其中，数据处理模块100用于获取已经划分出研究***和外部***的目标电力***的元件参数、元件连接关系和等值节点名称。控制处理模块200用于获取对目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的诺顿等值电路，进而将基于潮流的诺顿等值电路中的等值导纳进行修正得到修正诺顿等值电路。控制处理模块200还用于将外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗，进而将根据所述修正诺顿等值电路和所述不基于潮流的等值连接阻抗得到所述目标电力***的最终外部等值电路。
在本发明的一个实施例中，控制处理模块200用于将目标电力***的元件参数、元件连接关系和等值节点名称输入到SCCP进行基于潮流结果的网络等值得到的基于潮流的等值连接阻抗和基于潮流的诺顿等值电路。控制处理模块200用于去除基于潮流的等值连接阻抗，保留基于潮流的诺顿等值电路。
在本发明的一个实施例中，控制处理模块200用于通过以下公式对基于潮流的诺顿等值电路中的等值导纳进行修正：
Figure BDA0002241724490000102
其中，Y′Sk为第k个等值节点的修正等值导纳，YSk为第k个等值节点的等值导纳，n为与第k个等值节点相连的联络线的数量，
Figure BDA0002241724490000103
为与第k个等值节点相连的第i条联络线的二分之一对地导纳，n为大于零的正整数，k为大于零的正整数。
在本发明的一个实施例中，控制处理模块200用于通过SCCP对外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗和不基于潮流的诺顿等值电路；去除不基于潮流的诺顿等值电路得到不基于潮流的等值连接阻抗。
需要说明的是，本发明实施例的电力***外部等值的***的具体实施方式与本发明实施例的电力***外部等值的方法的具体实施方式类似，具体参见电力***外部等值的方法部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电力***外部等值的方法，其特征在于，包括：
将已经划分出研究***和外部***的目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的诺顿等值电路；
将所述基于潮流的诺顿等值电路中的等值导纳进行修正得到修正诺顿等值电路；通过以下公式对所述基于潮流的诺顿等值电路中的所述等值导纳进行修正：
Figure FDA0003770136990000011
其中，Y′sk为第k个等值节点的修正等值导纳，YSk为第k个等值节点的等值导纳，n为与第k个等值节点相连的联络线的数量，
Figure FDA0003770136990000012
为与第k个等值节点相连的第i条联络线的二分之一对地导纳，n为大于零的正整数，k为大于零的正整数；
将所述外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗；将所述外部***进行所述不基于潮流结果的网络等值得到所述不基于潮流的等值连接阻抗，包括：
通过电力***短路电流计算程序SCCP对所述外部***进行所述不基于潮流结果的网络等值，得到所述不基于潮流的等值连接阻抗和不基于潮流的诺顿等值电路；
去除所述不基于潮流的诺顿等值电路得到所述不基于潮流的等值连接阻抗；
根据所述修正诺顿等值电路和所述不基于潮流的等值连接阻抗得到所述目标电力***的最终外部等值电路。
2.根据权利要求1所述的电力***外部等值的方法，其特征在于，所述将已经划分出研究***和外部***的目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的诺顿等值电路，包括：
获取所述目标电力***的元件参数、元件连接关系和等值节点名称；
将所述元件参数、所述元件连接关系和所述等值节点名称输入到SCCP电力***短路电流计算程序进行所述基于潮流结果的网络等值，得到所述基于潮流的等值连接阻抗和所述基于潮流的诺顿等值电路；
去除所述基于潮流的等值连接阻抗，保留所述基于潮流的诺顿等值电路。
3.一种电力***外部等值的***，其特征在于，包括：
数据处理模块，用于获取已经划分出研究***和外部***的目标电力***的元件参数、元件连接关系和等值节点名称；
控制处理模块，用于对所述目标电力***进行基于潮流结果的网络等值得到所述基于潮流的诺顿等值电路，进而将所述基于潮流的诺顿等值电路中的等值导纳进行修正得到修正诺顿等值电路，所述控制处理模块还用于将所述外部***进行不基于潮流结果的网络等值得到不基于潮流的等值连接阻抗，进而将根据所述修正诺顿等值电路和所述不基于潮流的等值连接阻抗得到所述目标电力***的最终外部等值电路；
所述控制处理模块用于通过以下公式对所述基于潮流的诺顿等值电路中的所述等值导纳进行修正：
Figure FDA0003770136990000021
其中，Y′sk为第k个等值节点的修正等值导纳，YSk为第k个等值节点的等值导纳，n为与第k个等值节点相连的联络线的数量，
Figure FDA0003770136990000022
为与第k个等值节点相连的第i条联络线的二分之一对地导纳，n为大于零的正整数，k为大于零的正整数；
所述控制处理模块用于通过SCCP电力***短路电流计算程序对所述外部***进行所述不基于潮流结果的网络等值得到所述不基于潮流的等值连接阻抗和不基于潮流的诺顿等值电路；去除所述不基于潮流的诺顿等值电路得到所述不基于潮流的等值连接阻抗。
4.根据权利要求3所述的电力***外部等值的***，其特征在于，所述控制处理模块用于将所述元件参数、所述元件连接关系和所述等值节点名称输入到SCCP进行所述基于潮流结果的网络等值得到基于潮流的等值连接阻抗和基于潮流的诺顿等值电路；所述控制处理模块用于去除所述基于潮流的等值连接阻抗，保留所述基于潮流的诺顿等值电路。
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