CN110970898B - 一种考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法，包括以下步骤：步骤1：分别计算电网中各个节点的单位负荷短路电流；步骤2：在电网中发生故障造成电压跌落后，按照单位负荷短路电流由小到大的顺序的依次切除对应节点下的负荷。本发明考虑到了电网中不同节点的实际情况，使得由于故障等原因导致电压跌落时所采用的减载方式有一定的针对性，依据各节点下的单位负荷短路电流进行判断和控制，有利于***电压恢复能力的提升。

Description

一种考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法和装置
技术领域
本发明属于电网分析控制领域，具体涉及电网的低压减载技术，尤其是一种考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法和装置。
背景技术
随着电网规模的不断扩大、网络结构的日趋复杂、机组容量和负荷的不断增长、交直流超高压设备的投运、经济与环境的影响，以及普遍采用新型的自动控制的装置，使得了电网更加接近稳定极限的运行状况。结合以上多种因素，要使电网安全稳定的运行，将会有新的挑战和问题。
低压减载是电力***维持安全、静态和动态稳定以及经济运行，并保持合格电能质量的重要措施，是电力运行中安全稳定控制的最后一道防线。为保证电网受到扰动后的安全性，避免大停电等具有重要作用。但目前低压减载的配置方案、整定方法还有待完善，优化协调策略还有待进一步研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对故障导致电压跌落，有利于电网***电压恢复能力提升的考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法，包括以下步骤：
步骤1：分别计算电网中各个节点的单位负荷短路电流；
步骤2：在所述电网中发生故障造成电压跌落后，按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序的依次切除对应节点下的负荷。
所述步骤1中，计算所述节点的单位负荷短路电流的方法为：
Figure BDA0002305743540000011
其中，
Figure BDA0002305743540000012
为第i个所述节点的单位负荷短路电流，Ii为第i个所述节点在发生短路时的短路电流，Pi为第i个所述节点下的有功负荷。
所述步骤1中，分别计算电网中各个所述节点的单位负荷短路电流后，按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序将各所述节点排序，得到反映所述电网中的电压恢复薄弱点的序列。
所述步骤1中，采用BPA软件计算所述电网中各个所述节点的单位负荷短路电流。
本发明还提供一种与上述考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法相匹配的考虑动态电压支撑强度的电网低压减载装置，所述考虑动态电压支撑强度的电网低压减载装置包括：
单位负荷短路电流计算模块，所述单位负荷短路电流计算模块用于分别计算电网中各个节点的单位负荷短路电流；
控制模块，所述控制模块与所述单位负荷短路电流计算模块相连接，用于由所述单位负荷短路电流计算模块获得所述电网中各个所述节点的单位负荷短路电流，在所述电网中发生故障造成电压跌落后，生成按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序的依次切除对应节点下的负荷的控制信号；
负荷切除模块，所述负荷切除模块分别与所述控制模块、各所述节点下的负荷相连接，用于根据所述控制信号而按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序依次切除对应节点下的负荷。
所述单位负荷短路电流计算模块中，计算所述节点的单位负荷短路电流的方法为：
Figure BDA0002305743540000021
其中，
Figure BDA0002305743540000022
为第i个所述节点的单位负荷短路电流，Ii为第i个所述节点在发生短路时的短路电流，Pi为第i个所述节点下的有功负荷。
所述单位负荷短路电流计算模块中，载有用于计算所述电网中各个所述节点的单位负荷短路电流的BPA软件。
所述控制模块还用于获得所述电网中各个节点的单位负荷短路电流后，按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序将各所述节点排序，得到反映所述电网中的电压恢复薄弱点的序列。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明考虑到了电网中不同节点电压支撑的实际情况，使得由于故障等原因导致电压跌落时所采用的减载方式有一定的针对性，依据各节点下的单位负荷短路电流进行判断和控制，有利于***电压恢复能力的提升。
附图说明
附图1为本发明的考虑动态电压支撑强度的电网低压减载装置的原理框图。
附图2为本发明的实施例中节点1的电压恢复曲线图。
附图3为本发明的实施例中切负荷后节点1的电压恢复曲线图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法，包括以下步骤：
步骤1：分别计算电网中各个节点的单位负荷短路电流。
该步骤中，计算节点的单位负荷短路电流的方法为：
Figure BDA0002305743540000031
其中，
Figure BDA0002305743540000032
为第i个节点的单位负荷短路电流，Ii为第i个节点在发生短路时的短路电流，Pi为第i个节点下的有功负荷。可以采用BPA软件计算电网中各个节点的单位负荷短路电流。
分别计算电网中各个节点的单位负荷短路电流后，按照单位负荷短路电流由小到大的顺序将各节点排序，得到反映电网中的电压恢复薄弱点的序列。
步骤2：在电网中发生故障造成电压跌落后，按照单位负荷短路电流由小到大的顺序的依次切除对应节点下的负荷。
如附图1所示，实现上述考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法的考虑动态电压支撑强度的电网低压减载装置包括单位负荷短路电流计算模块、控制模块和负荷切除模块。
单位负荷短路电流计算模块用于分别计算电网中各个节点的单位负荷短路电流。控制模块与单位负荷短路电流计算模块相连接，用于由单位负荷短路电流计算模块获得电网中各个节点的单位负荷短路电流，在电网中发生故障造成电压跌落后，生成按照单位负荷短路电流由小到大的顺序的依次切除对应节点下的负荷的控制信号。控制模块还用于获得电网中各个节点的单位负荷短路电流后，按照单位负荷短路电流由小到大的顺序将各节点排序，得到反映电网中的电压恢复薄弱点的序列。负荷切除模块分别与控制模块、各节点下的负荷相连接，用于根据控制信号而按照单位负荷短路电流由小到大的顺序依次切除对应节点下的负荷。
在单位负荷短路电流计算模块中，载有用于计算电网中各个节点的单位负荷短路电流的BPA软件，则采用BPA软件计算节点的单位负荷短路电流的方法为：
Figure BDA0002305743540000033
其中，
Figure BDA0002305743540000034
为第i个节点的单位负荷短路电流，Ii为第i个节点在发生短路时的短路电流，Pi为第i个节点下的有功负荷。
因三相短路故障对电力***的冲击最大，引起的电压跌落等安全稳定问题最为严重，因此本发明以三相永久性金属短路故障为研究对象。
短路电流的大小受电源布局及其地理位置的影响——特别是大容量发电厂及发电厂群距受端***或负荷中心的电气距离，越靠近发电厂的节点发生三相短路时其短路电流就越大。另一方面，靠近发电厂的电压往往有较好的电压支撑。鉴于此，可以看出节点短路电流与动态电压支撑强度有一定的联系。
但是某节点的短路电流越大，不能说明该点的电压支撑强度越大，因为也可能是该节点下的负荷量较大的缘故。因此本发明提出单位负荷短路电流的概念，即用短路电流值除以该节点下所带负荷，用单位负荷短路电流来衡量该节点电压在故障后的恢复特性。
考虑受端***全部节点的短路电流，设***中待分析的节点个数为Nnode，第i个节点处发生三相短路时短路电流为Ii，该节点下的有功负荷为Pi，单位负荷短路电流的计算公式如下：
Figure BDA0002305743540000041
本发明依据单位负荷短路电流大小确定***中的电压恢复薄弱点，进而当电网发生故障导致电压跌落后，按照电压恢复薄弱点的单位负荷短路电流由小到大依次切除该节点下的负荷，以此达到加快故障后电压恢复的目的。
在此基础上，取某电网某年冬季小开机运行方式为案例在BPA环境下进行仿真验证：
表1和表2为利用统计综合法负荷模型软件建立的考虑配电网络的综合负荷模型(SLM)参数。根据其数据在BPA卡片中添加负荷参数。
表1
Rs Xs Xm Rr Xr A B Tj 马达比例(％)
0.0331 0.1095 2.9648 0.0192 0.11 0.6295 0 2.0372 65％
表2
ZP％ ZQ％ IP％ IQ％ PP％ PQ％ R* X*
53 53 34 34 13 13 0.004 0.06
为探知该电网中的电压恢复薄弱节点，用BPA软件计算出***中所有节点的短路电流，比上该节点下所接有功负荷，得到单位负荷短路电流。
经过仿真实验后得到该电网中电压恢复薄弱点的单位负荷短路电流最小的10个节点，由小到大排序如表3所示，从节点1到节点10，***单位负荷短路电流不断增大。
根据统计数据，这里以***中单位负荷短路电流最小的节点为例，直观地感受三相短路故障对其电压恢复的影响。图1为故障后造成影响最大的线路发生故障时，节点1的电压恢复曲线图。从图中可以看出，该节点的故障电压恢复时间较长，节点电压重新恢复到初始电压的90％用时为162个周波。
表3
节点 短路电流(kA) 节点负荷(MW) 单位负荷短路电流(kA/MW)
节点1 54.584 458.2 0.11913
节点2 59.697 432.9 0.1379
节点3 58.427 413.5 0.1413
节点4 69.331 437.4 0.15851
节点5 54.419 331 0.16441
节点6 72.029 394 0.18281
节点7 55.668 241.4 0.2306
节点8 69.859 260 0.26869
节点9 57.016 165.5 0.34451
节点10 53.668 118.2 0.45404
按照上述方法得出电压恢复最薄弱的节点以后，当电网发生故障导致电压跌落后，按照电压恢复薄弱点的单位负荷短路电流由小到大依次切除该节点下的负荷，以此达到加快故障后电压恢复的目的。
当线路中发生三相短路故障后，按照节点1到节点10的顺序依次切除该点下的负荷。图2则为故障后造成影响最大的线路发生故障时，采用切负荷的方式之后，节点1的电压恢复曲线图。从图上可以看出，节点1的节点电压重新恢复到初始电压的90％所用时间明显减少，用时为142个周波。从图中可以看出，本发明提出的低压减载策略考虑了***中所有节点的短路电流和所带负荷两大因素，适当地切除电网中负荷，有利于***电压恢复。
本发明旨在提出一种考虑动态电压支撑强度的低压减载策略，考虑一个***中所有节点的短路电流和该节点的负荷，计算出每个节点下的单位负荷短路电流，进而将单位负荷短路电流由低到高排序以得到电压恢复薄弱点。当***发生故障造成电压跌落后，依照电压恢复薄弱点顺序依次切除各节点下的负荷。
本发明的优点有：
(1)本发明考虑到了电网中不同节点的实际情况，使得由于故障等原因导致电压跌落时所采用的减载方式有一定的针对性；
(2)与单纯地用短路电流判断动态电压支撑强度相比，本发明还加入了各节点下的负荷，用单位负荷短路电流大小进行判断；
(3)本发明有利于***电压恢复能力的提升。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法，其特征在于：所述考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法包括以下步骤：
步骤1：分别计算电网中各个节点的单位负荷短路电流；
步骤2：在所述电网中发生故障造成电压跌落后，按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序的依次切除对应节点下的负荷；
所述步骤1中，计算所述节点的单位负荷短路电流的方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为第i个所述节点的单位负荷短路电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为第i个所述节点在发生短路时的短路电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为第i个所述节点下的有功负荷。
2.根据权利要求1所述的考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法，其特征在于：所述步骤1中，分别计算电网中各个所述节点的单位负荷短路电流后，按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序将各所述节点排序，得到反映所述电网中的电压恢复薄弱点的序列。
3.根据权利要求1所述的考虑动态电压支撑强度的电网低压减载方法，其特征在于：所述步骤1中，采用BPA软件计算所述电网中各个所述节点的单位负荷短路电流。
4.一种考虑动态电压支撑强度的电网低压减载装置，其特征在于：所述考虑动态电压支撑强度的电网低压减载装置包括：
单位负荷短路电流计算模块，所述单位负荷短路电流计算模块用于分别计算电网中各个节点的单位负荷短路电流；
控制模块，所述控制模块与所述单位负荷短路电流计算模块相连接，用于由所述单位负荷短路电流计算模块获得所述电网中各个所述节点的单位负荷短路电流，在所述电网中发生故障造成电压跌落后，生成按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序的依次切除对应节点下的负荷的控制信号；
负荷切除模块，所述负荷切除模块分别与所述控制模块、各所述节点下的负荷相连接，用于根据所述控制信号而按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序依次切除对应节点下的负荷；
所述单位负荷短路电流计算模块中，计算所述节点的单位负荷短路电流的方法为：
Figure 596234DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，其中，
Figure 716636DEST_PATH_IMAGE004
为第i个所述节点的单位负荷短路电流，
Figure 683324DEST_PATH_IMAGE006
为第i个所述节点在发生短路时的短路电流，
Figure 281796DEST_PATH_IMAGE008
为第i个所述节点下的有功负荷。
5.根据权利要求4所述的考虑动态电压支撑强度的电网低压减载装置，其特征在于：所述单位负荷短路电流计算模块中，载有用于计算所述电网中各个所述节点的单位负荷短路电流的BPA软件。
6.根据权利要求4所述的考虑动态电压支撑强度的电网低压减载装置，其特征在于：所述控制模块还用于获得所述电网中各个节点的单位负荷短路电流后，按照所述单位负荷短路电流由小到大的顺序将各所述节点排序，得到反映所述电网中的电压恢复薄弱点的序列。
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