一種適用于風(fēng)電消納的聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)態(tài)極限確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于涉及一種聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)態(tài)極限確定方法，具體涉及一種適用于風(fēng)電消納的 聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)態(tài)極限確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，2014年新增風(fēng)電裝機量刷新歷史記錄。但我國風(fēng)電 資源主要集中在"三北"地區(qū)，與負荷中心在空間上呈逆向分布，在大規(guī)模風(fēng)電入網(wǎng)后，當(dāng)本 區(qū)域風(fēng)電消納能力不足時，為避免大量棄風(fēng)，勢必會引起風(fēng)電跨區(qū)消納的問題。本研究所謂 "網(wǎng)網(wǎng)互動"而進行的風(fēng)電跨區(qū)消納主要通過聯(lián)絡(luò)線完成，為了電網(wǎng)安全運行和更合理地安 排風(fēng)電交換功率，需要提前確定聯(lián)絡(luò)線極限傳輸功率。
[0003] 目前針對極限傳輸功率研究主要有極限傳輸容量TTC(TotalTransfer Capability-簡稱TTC)研究，既有傳統(tǒng)約束下的TTC研究，也包括大規(guī)模風(fēng)電引入后的TTC 研究。TTC是指在電力系統(tǒng)一定穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)約束下，某個輸電斷面能夠傳輸?shù)臉O限功率，其 側(cè)重點在于考慮系統(tǒng)各類安全約束，而并非聯(lián)絡(luò)線自身的輸電極限。
[0004] 目前針對聯(lián)絡(luò)線自身功率極限，一般通過計算載流量的方法進行分析，主要有靜 態(tài)熱定值法和動態(tài)熱定值法。電流流經(jīng)輸電元件（以下簡稱導(dǎo)體）會引起導(dǎo)體溫度的升高， 同時引起導(dǎo)體弧垂和應(yīng)力的增大，這些來自導(dǎo)體本身的機械和物理的限制都可以轉(zhuǎn)化為導(dǎo) 體溫度的限制。而對于導(dǎo)體而言，其溫度是由通過導(dǎo)體的電流、光照、對流散熱和輻射散熱 的共同作用而決定的。所謂靜態(tài)熱定值就是指導(dǎo)體載流與其溫度同步時，導(dǎo)體最大允許溫 度所對應(yīng)的載流值。這也是在電力工程界人們對導(dǎo)體載流熱定值起初的基本認識和工程實 施的依據(jù)。靜態(tài)熱定值可離線整定，也可在線整定。前者是環(huán)境條件固定情況下人們的做 法，即傳統(tǒng)的最大允許載流量，后者則是在實時量測基礎(chǔ)上的做法，是實時熱定值技術(shù)實現(xiàn) 功能的一種。動態(tài)熱定值是從動態(tài)熱平衡方程出發(fā)，考慮導(dǎo)體載流變化與溫度變化間的不 同步性，體現(xiàn)導(dǎo)體溫度在不同持續(xù)時間的界定，即以溫度來表征導(dǎo)體的熱定值。之所以稱之 為動態(tài)，是因為其體現(xiàn)的是溫度變動的暫態(tài)過程，該過程結(jié)束，又回到靜態(tài)熱定值，所以該 概念往往都對應(yīng)著一個延續(xù)的時間。動態(tài)熱定值法改進了靜態(tài)熱定值過于保守的不足，根 據(jù)導(dǎo)線在線運行狀態(tài)和氣象條件等實時確定線路載流能力，一定限度地提高了聯(lián)絡(luò)線的輸 電能力。靜態(tài)熱定值和動態(tài)熱定值都是根據(jù)聯(lián)絡(luò)線熱載荷能力確定其輸電極限，即聯(lián)絡(luò)線 的傳輸功率的物理極限。
[0005] 與傳統(tǒng)負荷相比，風(fēng)電表現(xiàn)出更強的隨機性和不同時間尺度上的波動性，但預(yù)測 水平卻低于負荷預(yù)測。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)給聯(lián)絡(luò)線帶來大量不確定性波動，如果仍以聯(lián)絡(luò)線 物理極限作為功率傳輸極限，則可能在實際運行中由于未充分考慮聯(lián)絡(luò)線帶來大量不確定 性波動，引起聯(lián)絡(luò)線越限等問題；若完全考慮聯(lián)絡(luò)線不確定性波動帶來的影響，則可能導(dǎo)致 聯(lián)絡(luò)線傳輸極限過度下降，引起輸電阻塞等問題。因此有必要考慮風(fēng)電強不確定性的影響， 探索更加安全合理的聯(lián)絡(luò)線傳輸極限確定方法，保證風(fēng)電消納和系統(tǒng)安全運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種適用于風(fēng)電消納的聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)態(tài)極 限確定方法，本發(fā)明的穩(wěn)態(tài)極限確定方法只需為不可控波動分量留出輸電余量即可，為風(fēng) 電消納提供了更大輸電空間。
[0007] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0008] -種適用于風(fēng)電消納的聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)態(tài)極限確定方法，所述方法包括如下步驟：
[0009] (1)計算電網(wǎng)系統(tǒng)中風(fēng)電節(jié)點和負荷節(jié)點的波動功率引起的目標聯(lián)絡(luò)線波動功率 Pt；
[0010] (2)計算電網(wǎng)系統(tǒng)對所述目標聯(lián)絡(luò)線波動功率的可調(diào)速率；
[0011] (3)計算電網(wǎng)系統(tǒng)對所述目標聯(lián)絡(luò)線波動功率的可控容量；
[0012] (4)計算電網(wǎng)系統(tǒng)對所述目標聯(lián)絡(luò)線波動功率的臨界可控周期Tg;
[0013] (5)以Ι/Tg為率波頻率采用切比雪夫濾波器對所述目標聯(lián)絡(luò)線波動功率進行濾 波，得到高頻分量和低頻分量兩部分；
[0014] (6)求出目標聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)態(tài)傳輸極限。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中，所述目標聯(lián)絡(luò)線波動功率Pt的計算公式如下：
[0017] 式中Pt為目標聯(lián)絡(luò)線隨機波動功率，N為不確定性節(jié)點集合，PiS風(fēng)電或負荷不 確定性節(jié)點功率的預(yù)測值，4i為節(jié)點i對支路1的轉(zhuǎn)移系數(shù)，即電網(wǎng)系統(tǒng)中節(jié)點i增加單 位有功出力所引起的支路1有功潮流變化量。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟（2)中，計算所述目標聯(lián)絡(luò)線波動功率的可調(diào)速率包括計算電 網(wǎng)系統(tǒng)中的所有可調(diào)發(fā)電機組控制節(jié)點對所述目標聯(lián)絡(luò)線波動功率的最大功率調(diào)節(jié)速率 R，以及各可調(diào)發(fā)電機組控制節(jié)點的最優(yōu)調(diào)節(jié)速率rg，計算公式如下：
[0020] 式中A為發(fā)電轉(zhuǎn)移分布因子矩陣，其中~i為節(jié)點i對支路1的轉(zhuǎn)移系數(shù)，AgΛ 可調(diào)發(fā)電機組控制節(jié)點g對支路1的轉(zhuǎn)移系數(shù)；^為負荷或者風(fēng)電隨機波動節(jié)點i、j功 率波動速率；rg為可調(diào)發(fā)電機組控制節(jié)點功率調(diào)節(jié)速率；rgu為可調(diào)發(fā)電機組控制節(jié)點功率 調(diào)節(jié)速率上限；P為可調(diào)發(fā)電機組控制節(jié)點集合；N為引發(fā)不確定性的功率的風(fēng)電和負荷波 動節(jié)點集合乂，Vj為風(fēng)電和負荷不確定性節(jié)點i、j的最大功率波動幅值。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中，所述目標聯(lián)絡(luò)線波動功率的可控容量為所有發(fā)電機組 控制節(jié)點在所述目標聯(lián)絡(luò)線上達到的最大控制容量Psmax，計算過程如下：
[0022] 步驟3-1、計算系統(tǒng)控制節(jié)點容量的可用系數(shù)Kg
[0024] 式中，Pgmax為各控制節(jié)點的最大控制容量，;rg為可調(diào)發(fā)電機組控制節(jié)點g的最優(yōu) 的調(diào)節(jié)速率，P為系統(tǒng)控制節(jié)點的集合，min(.)為求取最小值函數(shù)；
[0025] 步驟3-2、計算系統(tǒng)對目標聯(lián)絡(luò)線的最大控制容量Psmax
[0027]式中，Agi為可調(diào)發(fā)電機組控制節(jié)點g對支路1的轉(zhuǎn)移系數(shù)，即電網(wǎng)系統(tǒng)中可調(diào)發(fā) 電機組控制節(jié)點g增加單位有功出力所引起的支路1有功潮流變化量，&為可調(diào)發(fā)電機組 控制節(jié)點g的最優(yōu)的調(diào)節(jié)速率rg，P為系統(tǒng)控制節(jié)點的集合，Psmax為所有發(fā)電機組控制節(jié) 點在所述目標聯(lián)絡(luò)線上達到的最大控制容量。
[0028] 優(yōu)選的，所述步驟（4)中，包括如下步驟：
[0029] 步驟4-1、對未來時段內(nèi)的目標聯(lián)絡(luò)線波動功率Pt進行傅立葉級數(shù)分解，分解得 到若干個不同頻率和不同幅值的正弦波；將頻率從小到大排列，記為' 4fffV··，對應(yīng) 的幅值分別記為Αα,Α^Α^Α^··;
[0030] 步驟4-2、重新構(gòu)造一組正弦曲線？,，其中頻率分別取f。，f\，，對應(yīng)的幅值
[0031] 步驟4-3、根據(jù)調(diào)節(jié)速率R計算系統(tǒng)正弦曲線組匕的跟蹤效果指標CRτ，直到找到 f。，f\，f2~fn…中某一頻率的正弦曲線，使得CRT=ε，則該頻率對應(yīng)的周期即臨界可控周 期??；，其中，ε為控制效果臨界值，用來衡量機組是否能夠跟蹤給定周期正弦波，取值取決 于電網(wǎng)實際運行狀況，對于周期為Τ的正弦波，若跟蹤率CRT>ε，則表示周期為Τ的正弦 波可控；若CRT<ε，則表示周期為Τ的正弦波不可控。
[0032] 優(yōu)選的，所述步驟4-3中，所述根據(jù)調(diào)節(jié)速率R計算系統(tǒng)正弦曲線組匕的跟蹤效 果指標CRT，包括如下步驟：
[0033] 步驟4-3-1、初始時刻區(qū)域調(diào)控機組功率Pg(0)=0,設(shè)定積分步長為dt，其中T/ dt> 1000 ；
[0034]步驟4-3-2、