一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方法，對目標(biāo)電網(wǎng)進行標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)；確定目標(biāo)電網(wǎng)的各分區(qū)的電源特性參數(shù)；求取分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的關(guān)系擬合曲線；根據(jù)電源增長方式，以短路電流限制為約束條件，求得目標(biāo)電網(wǎng)的飽和負(fù)荷水平。本發(fā)明提出的方法簡單、實用且操作性強，實現(xiàn)了對電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平范圍的確定，得到準(zhǔn)確且可靠的未來地區(qū)電網(wǎng)電力需求預(yù)測結(jié)果；為保障未來負(fù)荷需求預(yù)測的準(zhǔn)確性提供新的分析手段，為后續(xù)的電網(wǎng)規(guī)劃提供直接的參考和指導(dǎo)，進而保證了地區(qū)電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域，具體涉及一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷 水平的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 飽和負(fù)荷是體現(xiàn)一個地區(qū)負(fù)荷發(fā)展最終規(guī)模的重要指標(biāo)，可以確定地區(qū)電網(wǎng)應(yīng)有 的最大供電能力。目前對飽和負(fù)荷水平的研究大多是基于負(fù)荷預(yù)測的方法來實現(xiàn)，即在總 結(jié)分析國外發(fā)達國家電力消費一般規(guī)律、以及我國改革開放以來電力消費增長特點的基礎(chǔ) 上，充分考慮國家提出的宏偉目標(biāo)以及我國經(jīng)濟發(fā)展所處階段的特點、能源資源供應(yīng)約束、 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、地區(qū)優(yōu)化布局等多種影響因素的變化趨勢，利用中長期經(jīng)濟、能源及電力需 求情景分析模型，對遠景年的電力需求增長趨勢進行情景分析，最終給出未來地區(qū)電網(wǎng)電 力需求預(yù)測結(jié)果。
[0003] 對于北京、上海、京津唐、長三角等大容量受端電網(wǎng)來說，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)密集、負(fù)荷需求 逐年增加，短路電流超標(biāo)問題已成為制約電網(wǎng)安全和發(fā)展的最重要因素。
[0004] 因此有必要在飽和負(fù)荷水平研究中計及短路電流限制這類安全性約束條件，即從 遠景年網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所能承受的最大短路電流出發(fā)，分析短路電流貢獻來源，從而確定本地電 源規(guī)模和外受電規(guī)模，最終理論推導(dǎo)得出電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供的一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方 法，該方法簡單、實用且操作性強，實現(xiàn)了對電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平范圍的確定，得到準(zhǔn)確且可 靠的未來地區(qū)電網(wǎng)電力需求預(yù)測結(jié)果;為保障未來負(fù)荷需求預(yù)測的準(zhǔn)確性提供新的分析手 段，為后續(xù)的電網(wǎng)規(guī)劃提供直接的參考和指導(dǎo)，進而保證了地區(qū)電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方法，所述方法包括如下步 驟：
[0008] 步驟1.對目標(biāo)電網(wǎng)進行標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)；
[0009] 步驟2.確定所述目標(biāo)電網(wǎng)的各分區(qū)的電源特性參數(shù)；
[0010] 步驟3.求取分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的關(guān)系擬合曲線；
[0011] 步驟4.根據(jù)電源增長方式，以短路電流限制為約束條件，求得所述目標(biāo)電網(wǎng)的飽 和負(fù)荷水平。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟1包括：
[0013] 根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)的變電站分布情況，將所述目標(biāo)電網(wǎng)進行標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)；
[0014] 所述標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)包括一帶一型網(wǎng)架分區(qū)、二帶一型網(wǎng)架分區(qū)及三帶一型網(wǎng)架分 區(qū)；
[0015] 所述一帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括一個500kV變電站及以所述500kV變電站為圓心的標(biāo) 準(zhǔn)半徑內(nèi)的全部220kV變電站；
[0016] 所述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括二個500kV變電站及以各所述500kV變電站為圓心的 標(biāo)準(zhǔn)半徑內(nèi)的220kV變電站的并集；
[0017] 所述三帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括三個500kV變電站及以各所述500kV變電站為圓心的 標(biāo)準(zhǔn)半徑內(nèi)的220kV變電站的并集；
[0018] 所述標(biāo)準(zhǔn)半徑為10到100公里。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟2包括：
[0020] 2-1.判斷所述目標(biāo)電網(wǎng)中當(dāng)前所述分區(qū)的類型；
[0021] 若當(dāng)前所述分區(qū)為所述一帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-2;
[0022] 若當(dāng)前所述分區(qū)為所述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-4;
[0023] 若當(dāng)前所述分區(qū)為所述三帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-6;
[0024] 2-2.根據(jù)靜態(tài)等值方法及IEC60909標(biāo)準(zhǔn)，對所述一帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的500kV層 面的電網(wǎng)進行等值處理，得到500kV層面的等值線路，并根據(jù)所述等值線路的結(jié)構(gòu)，確定其 中的某支路阻抗為所述500kV層面的電源特性參數(shù)；
[0025] 2-3.將所述一帶一型網(wǎng)架分區(qū)的中壓母線對地支路的阻抗確定為所述一帶一型 網(wǎng)架分區(qū)中的220kV層面的電源特性參數(shù);進入步驟2-7;
[0026] 2-4.根據(jù)靜態(tài)等值方法及IEC60909標(biāo)準(zhǔn)，對所述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的220kV層 面和500kV層面的電網(wǎng)分別進行等值處理，得到220kV層面及500kV層面的各等值線路； [0027] 2-5.根據(jù)220kV層面及500kV層面的等值線路的結(jié)構(gòu)，確定其中的某支路阻抗為所 述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)中220kV層面或500kV層面的電源特性參數(shù);進入步驟2-7;
[0028] 2-6.將所述三帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的電源規(guī)模最小的所述500kV變電站等效至其他 兩個所述500kV變電站中，簡化得到所述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)，返回步驟2-4;
[0029] 2-7.整理當(dāng)前所述分區(qū)的電源特性參數(shù)，并返回步驟2-1繼續(xù)判定下一個所述分 區(qū)的類型，直到得到所述目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的各所述電源特性參數(shù)。
[0030]優(yōu)選的，所述步驟3包括：
[0031] 3-1.繪制所述分區(qū)的所述電源特性參數(shù)與對應(yīng)分區(qū)電源量的擬合關(guān)系圖；
[0032] 3-2.根據(jù)所述擬合關(guān)系圖，求得效果參數(shù)；
[0033] 3-3.根據(jù)所述效果參數(shù)判斷擬合效果；
[0034] 3-4.得到分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的函數(shù)關(guān)系曲線y = f(x);
[0035] 其中，x為分區(qū)電源，y為分區(qū)等值對地參數(shù)。
[0036] 優(yōu)選的，所述步驟3-2中的所述效果參數(shù)包括：
[0037] SSE、R_square及RMSE;其中，SSE為誤差平方和;R-square為確定系數(shù);RMSE為均方 根。
[0038] 優(yōu)選的，所述步驟3-3中的所述根據(jù)所述效果參數(shù)判斷擬合效果的依據(jù)包括：
[0039] a.誤差平方和SSE越接近于0，則判定擬合效果越好；
[0040] b.確定系數(shù)R-square越接近1，則判定擬合效果越好；
[0041 ] c.均方根RMSE越小，則判定擬合效果越好。
[0042]優(yōu)選的，所述步驟4包括：
[0043] 4-1.判定所述目標(biāo)電網(wǎng)當(dāng)前的電源增長方式；
[0044] 若所述電源增長方式為電網(wǎng)內(nèi)部自建電廠方式，則進入步驟4-2;
[0045] 若所述電源增長方式為停止內(nèi)部電源建設(shè)且全部依靠外來電方式，則進入步驟4-3；
[0046] 4-2.以所述目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的220kV母線所在分區(qū)為計算起點，求得所 述目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平；
[0047] 4-3.以所述目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的500kV母線所在分區(qū)為計算起點，求得所 述目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。
[0048]優(yōu)選的，所述步驟4-2包括：
[0049] d.選取所述目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的220kV母線所在分區(qū)；
[0050] e.根據(jù)所述短路電流最大的220kV母線的短路電流值，采用二分法求得該分區(qū)的 電源特性參數(shù)值；
[0051 ] f.將所述電源特性參數(shù)值帶入函數(shù)y = f (x)，求得x值，求得該分區(qū)的負(fù)荷增加量；
[0052] g.根據(jù)該分區(qū)負(fù)荷量增加比例，求取所述目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的負(fù)荷增加量;根 據(jù)所述全部分區(qū)的負(fù)荷增加量，求得所述目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。
[0053]優(yōu)選的，所述步驟4-3包括：
[0054] h.選取所述目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的500kV母線所在的分區(qū)；
[0055] i.根據(jù)所述短路電流最大的500kV母線的短路電流值A(chǔ)，采用二分法求取該分區(qū) 500kV節(jié)點并聯(lián)導(dǎo)納值，從而求得對應(yīng)的阻抗值；
[0056] j.根據(jù)所述目標(biāo)電網(wǎng)的實際特點，根據(jù)待增的外來電受入通道的電壓等級、長度、 回路數(shù)、導(dǎo)線截面及單機電源規(guī)模，結(jié)合求取的500kV層面阻抗值，求得該分區(qū)的負(fù)荷增加 量；
[0057] k.根據(jù)該分區(qū)負(fù)荷量增加比例，求取所述目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的負(fù)荷增加量;根 據(jù)所述全部分區(qū)的負(fù)荷增加量，求得所述目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。
[0058] 從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù) 荷水平的確定方法，對目標(biāo)電網(wǎng)進行標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)；確定目標(biāo)電網(wǎng)的各分區(qū)的電源特性參數(shù)； 求取分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的關(guān)系擬合曲線;根據(jù)電源增長方式，以短路電流限制 為約束條件，求得目標(biāo)電網(wǎng)的飽和負(fù)荷水平。本發(fā)明提出的方法簡單、實用且操作性強，實 現(xiàn)了對電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平范圍的確定，得到準(zhǔn)確且可靠的未來地區(qū)電網(wǎng)電力需求預(yù)測結(jié) 果;為保障未來負(fù)荷需求預(yù)測的準(zhǔn)確性提供新的分析手段，為后續(xù)的電網(wǎng)規(guī)劃提供直接的 參考和指導(dǎo)，進而保證了地區(qū)電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性。
[0059]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：
[0060] 1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，為求取電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平提供新的分析手段和技 術(shù)依據(jù)，該方法具有簡單、實用、操作性強的特點。
[0061] 2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，實現(xiàn)了對電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平范圍的確定，得到準(zhǔn)確 且可靠的未來地區(qū)電網(wǎng)電力需求預(yù)測結(jié)果;為保障未來負(fù)荷需求預(yù)測的準(zhǔn)確性提供新的分 析手段，為后續(xù)的電網(wǎng)規(guī)劃提供直接的參考和指導(dǎo)，進而保證了地區(qū)電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性。 [0062] 3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0063] 圖1是本發(fā)明的一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方法的流程 圖；
[0064] 圖2是本發(fā)明確定方法中步驟2的流程示意圖；
[0065] 圖3是本發(fā)明確定方法中步驟3的流程示意圖；
[0066] 圖4是本發(fā)明確定方法中步驟4的流程示意圖；
[0067]圖5是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中的二帶一型500/220kV分區(qū)中220kV層面等值出來也 為JT型支路的分區(qū)結(jié)構(gòu)圖；
[0068]圖6是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中將圖5做星三角變化后的等值結(jié)構(gòu)圖；
[0069]圖7是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中的北京分區(qū)等值電源參數(shù)與對應(yīng)分區(qū)電源量擬合關(guān) 系圖；
[0070] 圖8是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中負(fù)荷增加依靠內(nèi)部自建電廠，受限于220kV母線短路 電流的電源參數(shù)變化的節(jié)點短路電流與Xg的關(guān)系示意圖；
[0071] 圖9是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中負(fù)荷增加依靠內(nèi)部自建電廠，受限于220kV母線短路 電流的電源參數(shù)變化的節(jié)點短路電流與迭代次數(shù)的關(guān)系示意圖；
[0072]圖10是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中負(fù)荷增加依靠外部來電，受限于500kV母線短路電 流的網(wǎng)架參數(shù)變化的節(jié)點短路電流與Xg的關(guān)系示意圖；
[0073]圖11是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中負(fù)荷增加依靠外部來電，受限于500kV母線短路電 流的網(wǎng)架參數(shù)變化的節(jié)點短路電流與迭代次數(shù)的關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0074]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實 施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0075] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方法， 包括如下步驟：
[0076] 步驟1.對目標(biāo)電網(wǎng)進行標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)；
[0077] 步驟2.確定目標(biāo)電網(wǎng)的各分區(qū)的電源特性參數(shù)；
[0078] 步驟3.求取分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的關(guān)系擬合曲線；
[0079] 步驟4.根據(jù)電源增長方式，以短路電流限制為約束條件，求得目標(biāo)電網(wǎng)的飽和負(fù) 荷水平。
[0080] 其中，步驟1包括：
[0081] 根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)的變電站分布情況，將目標(biāo)電網(wǎng)進行標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)；
[0082] 標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)包括一帶一型網(wǎng)架分區(qū)、二帶一型網(wǎng)架分區(qū)及三帶一型網(wǎng)架分區(qū)； [0083] 一帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括一個500kV變電站及以500kV變電站為圓心的標(biāo)準(zhǔn)半徑內(nèi) 的全部220kV變電站；
[0084] 二帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括二個500kV變電站及以各500kV變電站為圓心的標(biāo)準(zhǔn)半徑 內(nèi)的220kV變電站的并集；
[0085] 三帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括三個500kV變電站及以各500kV變電站為圓心的標(biāo)準(zhǔn)半徑 內(nèi)的220kV變電站的并集；
[0086] 標(biāo)準(zhǔn)半徑為10到100公里。
[0087] 如圖2所示，步驟2包括：
[0088] 2-1.判斷目標(biāo)電網(wǎng)中當(dāng)前分區(qū)的類型；
[0089] 若當(dāng)前分區(qū)為一帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-2;
[0090] 若當(dāng)前分區(qū)為二帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-4;
[0091] 若當(dāng)前分區(qū)為三帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-6;
[0092] 2-2.根據(jù)靜態(tài)等值方法及IEC60909標(biāo)準(zhǔn)，對一帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的500kV層面的 電網(wǎng)進行等值處理，得到500kV層面的等值線路，并根據(jù)等值線路的結(jié)構(gòu)，確定其中的某支 路阻抗為500kV層面的電源特性參數(shù)；
[0093] 2-3.將一帶一型網(wǎng)架分區(qū)的中壓母線對地支路的阻抗確定為一帶一型網(wǎng)架分區(qū) 中的220kV層面的電源特性參數(shù);進入步驟2-7;
[0094] 2-4.根據(jù)靜態(tài)等值方法及IEC60909標(biāo)準(zhǔn)，對二帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的220kV層面和 500kV層面的電網(wǎng)分別進行等值處理，得到220kV層面及500kV層面的各等值線路；
[0095] 2-5.根據(jù)220kV層面及500kV層面的等值線路的結(jié)構(gòu)，確定其中的某支路阻抗為二 帶一型網(wǎng)架分區(qū)中220kV層面或500kV層面的電源特性參數(shù);進入步驟2-7;
[0096] 2-6.將三帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的電源規(guī)模最小的500kV變電站等效至其他兩個 500kV變電站中，簡化得到二帶一型網(wǎng)架分區(qū)，返回步驟2-4;
[0097] 2-7.整理當(dāng)前分區(qū)的電源特性參數(shù)，并返回步驟2-1繼續(xù)判定下一個分區(qū)的類型， 直到得到目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的各電源特性參數(shù)。
[0098] 如圖3所示，步驟3包括：
[0099] 3-1.繪制分區(qū)的電源特性參數(shù)與對應(yīng)分區(qū)電源量的擬合關(guān)系圖；
[0100] 3-2.根據(jù)擬合關(guān)系圖，求得效果參數(shù)；
[0101 ] 3-3.根據(jù)效果參數(shù)判斷擬合效果；
[0102] 3-4.得到分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的函數(shù)關(guān)系曲線y = f(x);
[0103] 其中，x為分區(qū)電源，y為分區(qū)等值對地參數(shù)。
[0104] 其中，步驟3-2中的效果參數(shù)包括：
[0105] SSE、R_square及RMSE;其中，SSE為誤差平方和;R-square為確定系數(shù);RMSE為均方 根。
[0106]其中，步驟3-3中的根據(jù)效果參數(shù)判斷擬合效果的依據(jù)包括：
[0107] a.誤差平方和SSE越接近于0，則判定擬合效果越好；
[0108] b.確定系數(shù)R-square越接近1，則判定擬合效果越好；
[0109] c.均方根RMSE越小，則判定擬合效果越好。
[0110] 如圖4所示，步驟4包括：
[0111] 4-1.判定目標(biāo)電網(wǎng)當(dāng)前的電源增長方式；
[0112] 若電源增長方式為電網(wǎng)內(nèi)部自建電廠方式，則進入步驟4-2;
[0113] 若電源增長方式為停止內(nèi)部電源建設(shè)且全部依靠外來電方式，則進入步驟4-3;
[0114] 4-2.以目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的220kV母線所在分區(qū)為計算起點，求得目標(biāo)電 網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平；
[0115] 4-3.以目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的500kV母線所在分區(qū)為計算起點，求得目標(biāo)電 網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。
[0116] 其中，步驟4-2包括：
[0117] d.選取目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的220kV母線所在分區(qū)；
[0118] e.根據(jù)短路電流最大的220kV母線的短路電流值，采用二分法求得該分區(qū)的電源 特性參數(shù)值；
[0119] f.將電源特性參數(shù)值帶入函數(shù)y = f (x)，求得x值，求得該分區(qū)的負(fù)荷增加量；
[0120] g.根據(jù)該分區(qū)負(fù)荷量增加比例，求取目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的負(fù)荷增加量;根據(jù)全 部分區(qū)的負(fù)荷增加量，求得目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。
[0121] 其中，步驟4-3包括：
[0122] h.選取目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的500kV母線所在的分區(qū)；
[0123] i .根據(jù)短路電流最大的500kV母線的短路電流值A(chǔ)，采用二分法求取該分區(qū)500kV 節(jié)點并聯(lián)導(dǎo)納值，從而求得對應(yīng)的阻抗值；
[0124] j.根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)的實際特點，根據(jù)待增的外來電受入通道的電壓等級、長度、回路 數(shù)、導(dǎo)線截面及單機電源規(guī)模，結(jié)合求取的500kV層面阻抗值，求得該分區(qū)的負(fù)荷增加量；
[0125] k.根據(jù)該分區(qū)負(fù)荷量增加比例，求取目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的負(fù)荷增加量;根據(jù)全 部分區(qū)的負(fù)荷增加量，求得目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。
[0126] 本發(fā)明提供一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方法的具體應(yīng)用 例，如下：
[0127] 步驟1:標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)。
[0128] 通過對全國各地網(wǎng)架分析和研究，可以把500/220kV的網(wǎng)架分成如下三種類型：
[0129] 一帶一型網(wǎng)架，即一個500kV變電站帶一片220kV變電站；
[0130] 二帶一型網(wǎng)架，即兩個500kV變電站帶一片220kV變電站；
[0131] 三帶一型網(wǎng)架，即三個500kV變電站帶一片220kV變電站。
[0132] 將目標(biāo)電網(wǎng)分成多個一帶一型、二帶一型、三帶一型500/220kV分區(qū)。
[0133] 步驟2:按分區(qū)等值，求取電源特性參數(shù)。
[0134] 采用靜態(tài)等值方法，對各分區(qū)220kV層面和500kV層面電網(wǎng)分別作等值處理，等值 條件仍然采用IEC60909標(biāo)準(zhǔn)。
[0135] 以二帶一型500/220kV分區(qū)為例進行分析，500kV層面等值出來為JT型支路，兩個對 地支路代表分區(qū)外部電源特性；220kV層面等值出來也為JT型支路，其電源特性同500kV母 線，分區(qū)結(jié)構(gòu)圖如圖5,將其做星三角變化，可等值為圖6,支路a、b代表了相應(yīng)分區(qū)負(fù)荷對應(yīng) 的網(wǎng)絡(luò)特性， c對應(yīng)的阻抗體現(xiàn)了分區(qū)220kV層面的電源特性。其中，
[0137] 對于一帶一型500/220kV分區(qū)，中壓母線對地支路的阻抗直接體現(xiàn)了分區(qū)220kV層 面的電源特性。
[0138] 對于三帶一型500/220kV分區(qū)，將其中一個500kV變電站收縮到其余兩個500kV變 電站中，進而變?yōu)槎б恍?00/220kV分區(qū)，再行簡化。與被保留的500kV變電站相比，被收 縮的500kV變電站所帶的電源規(guī)模較小、負(fù)荷站的功能更顯著，且不影響目標(biāo)電網(wǎng)的主網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)。
[0139] 步驟3:求取分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的關(guān)系擬合曲線。
[0140] 經(jīng)過步驟2等效變換得出的c值，可用來表征分區(qū)中電源的大小，采用函數(shù)關(guān)系表 示二者的數(shù)量關(guān)系。
[0141] 繪出分區(qū)等值電源參數(shù)與對應(yīng)分區(qū)電源量擬合關(guān)系圖，并求取相應(yīng)參數(shù)55￡、1?-square、RMSE。其中，SSE誤差平方和，SSE越接近于0，說明擬合效果越好;R-square確定系 數(shù)，越接近1，說明擬合效果越好;RMSE均方根，越小，說明擬合效果越好。
[0142] 結(jié)合參數(shù)判斷擬合效果，從而得到分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的函數(shù)關(guān)系曲線 y = f (x)。其中，x表示分區(qū)電源，y表示分區(qū)等值對地參數(shù)。
[0143] 步驟4:考慮不同的電源增長方式，以短路電流限制為約束條件，求取目標(biāo)電網(wǎng)的 飽和負(fù)荷水平范圍。
[0144] 考慮2種電源增長方式:①電網(wǎng)內(nèi)部自建電廠;②停止內(nèi)部電源建設(shè)，全部依靠外 來電。
[0145] 第①種方式：電網(wǎng)內(nèi)部自建電廠后，對應(yīng)等值參數(shù)c值變動，該分區(qū)220kV及500kV 母線短路電流會隨之變動，主要影響分區(qū)的220kV母線短路電流，而220kV母線短路電流值 應(yīng)低于斷路器的遮斷電流50kA。選取目標(biāo)網(wǎng)架中短路電流最大的220kV母線所在的分區(qū)，假 設(shè)其220kV母線短路電流為50kA，采用二分法求取對應(yīng)該分區(qū)c值，帶入函數(shù)y = f(x)，可求 出x值，即對應(yīng)的該分區(qū)220kV電源總規(guī)模，減去原有電源，可求得該分區(qū)新增電源規(guī)模，也 即是負(fù)荷增加量。通過該分區(qū)負(fù)荷量增加比例，以此類推，可求得目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量， 從而求得其飽和負(fù)荷水平。
[0146] 第②種方式:依靠外來交流通道受入后，對應(yīng)高壓層面等值參數(shù)中500kV節(jié)點的并 聯(lián)導(dǎo)納值變動，該分區(qū)500kV及220kV母線短路電流會隨之變動，主要影響分區(qū)的500kV母線 短路電流，而500kV母線短路電流值應(yīng)低于斷路器的遮斷電流63kA。選取目標(biāo)網(wǎng)架中短路電 流最大的500kV母線所在的分區(qū)，假設(shè)其500kV母線短路電流為63kA，采用二分法求取該分 區(qū)500kV節(jié)點并聯(lián)導(dǎo)納值，從而求得對應(yīng)的阻抗值。根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)的實際特點，假設(shè)遠景年 可能增加的外來電受入通道的電壓等級、長度、回路數(shù)、導(dǎo)線截面、單機電源規(guī)模，結(jié)合求取 的500kV層面阻抗值，求得該分區(qū)新增電源規(guī)模，也即是負(fù)荷增加量。通過該分區(qū)負(fù)荷量增 加比例，以此類推，可求得目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量，從而求得其飽和負(fù)荷水平。
[0147]以北京電網(wǎng)為例，驗證所提方法的有效性。
[0148] 北京電網(wǎng)具有典型的雙環(huán)網(wǎng)特點，分為9個供電分區(qū)，其中7個二帶一型分區(qū)（安定 ~通州分區(qū)、安定~興都分區(qū)、昌平~城北分區(qū)、昌平~海淀分區(qū)、海淀~門頭溝分區(qū)、房山 ~門頭溝分區(qū)、房山~興都分區(qū)），2個三帶一型分區(qū)（城北~順義~朝陽分區(qū)、順義~通州 ~朝陽分區(qū)）。采用靜態(tài)等值方法，求取北京9分區(qū)的等值參數(shù)，如表1~表9所示。
[0149] 表1安定~通州等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
[0152] 注:表中電源為總裝機電源，下同
[0153] 表2安定~興都等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
[0155]表3昌平~城北等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
[0157]表4昌平~海淀等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
[0160]表5海淀~門頭溝等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
[0162]表6房山~門頭溝等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

[0165] 表7房山~興都等倌網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
[0167]表8城北~順義~朝陽等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
[0169]表9順義~通州~朝陽等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
[0171]根據(jù)以上求得的各分區(qū)等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，可以得到各分區(qū)c值與電源的對應(yīng)列表，如 表10所示。
[0172] 表10等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與電源負(fù)荷對應(yīng)列表
[0174] 經(jīng)過等效變換，得出的c值，可用來表征分區(qū)中電源的大小，二者存在負(fù)相關(guān)關(guān)系， 可采用反比例函數(shù)表示其數(shù)量關(guān)系。
[0175] 將表中電源為0的點其舍去，取其余8點如下：
[0176] x=[ 1398 1080 640 2540 2868 410 2860 2345];
[0177] y = [0.2862 0.3154 0.8622 0.1469 0.097 0.8307 0.1611 0.1338]；
[0178] 擬合曲線如圖7所示。
[0179] 其中，a = 391.6，b = 0.003611，
[0180] SSE:0?08361，R_square:0?8782，Adjusted R-square:0?8579，RMSE:0?118〇
[0181] 可以看出曲線較為平滑，結(jié)合參數(shù)判斷，擬合效果較好。
[0182] 至此，得到分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的關(guān)系曲線:y = 391.6/x+0.003611。
[0183] 下面求取北京電網(wǎng)受短路電流水平限制的飽和負(fù)荷
[0184] 遠期隨著北京電網(wǎng)負(fù)荷的發(fā)展，考慮2種電源增長方式:①北京內(nèi)部自建燃氣電 廠;②停止內(nèi)部電源建設(shè)，全部依靠外來電。
[0185] ①第一種方式:根據(jù)短路電流校核結(jié)果，順義的220kV短路電流最大，遠期，若各分 區(qū)負(fù)荷電源等比例增長，其母線短路電流最易達到遮斷電流，故設(shè)順義~通州~朝陽分區(qū) 的220kV母線短路電流為50kA，采用二分法，求取對應(yīng)于9分區(qū)的c值，可求得對應(yīng)該分區(qū)c值 為0.1050」，帶入7 = 391.6八+0.003611，可求出1值此時為3816.9麗，即對應(yīng)的2201^新增電 源為3816.9-2345 = 1471.9MW，該區(qū)負(fù)荷增加量為1471.9MW，占該區(qū)負(fù)荷量的28.53%。以此 比例類推，北京負(fù)荷增加量為674.70麗，北京飽和負(fù)荷為30396麗。上述二分法具體求解過 程如圖8及圖9所示。
[0186] ②第二種方式:根據(jù)短路電流校核結(jié)果，順義的500kV短路電流最大，遠期，若各分 區(qū)負(fù)荷電源等比例增長，其母線短路電流最易達到遮斷電流，故設(shè)順義~通州~朝陽分區(qū) 的500kV母線短路電流為63kA，采用二分法，求取對應(yīng)于9分區(qū)的順義500kV節(jié)點并聯(lián)導(dǎo)納 值，可求得對應(yīng)的阻抗值為〇. 0222 j (原值為0.00248 j)。
[0187] 如果外來電力由500kV層面受入，設(shè)受入通道為100km長4*500雙回線，則求得對應(yīng) 的新增電源為3(2.25)*600 = 1800麗，該區(qū)負(fù)荷增加量為1800麗，占該區(qū)負(fù)荷量的34.89%。 以此比例類推，北京負(fù)荷增加量為825.10麗，北京飽和負(fù)荷為31900麗。
[0188] 如果外來電力由1000kV層面受入，設(shè)受入通道為200km長的特高壓雙回線（以錫盟 ~北京東含串補為例），則求得對應(yīng)的新增電源為4(3.59)*1000 = 4000MW，該區(qū)及相關(guān)區(qū)域 (北京東部分區(qū)）的負(fù)荷增加量為4000MW，占北京東部分區(qū)負(fù)荷總量（23649/2 = 11825)的 33.83%。按此比例類推，北京負(fù)荷增加量為8000MW，北京飽和負(fù)荷為31650MW。
[0189] 上述二分法具體求解過程如圖10及圖11所示。
[0190] 綜上所述，北京電網(wǎng)的飽和負(fù)荷為30396~31900MW。
[0191] 根據(jù)華北電網(wǎng)公司負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果，2030年北京地區(qū)供電負(fù)荷約為33000MW，與本 發(fā)明所提方法求得的飽和負(fù)荷水平基本一致，進一步驗證了該方法的有效性。
[0192] 示例給出了利用本發(fā)明所提方法對電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平推導(dǎo)的過程。
[0193] 以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對 本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進 行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在 申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于短路電流約束的電網(wǎng)飽和負(fù)荷水平的確定方法，其特征在于，所述方法包 括如下步驟： 步驟1.對目標(biāo)電網(wǎng)進行標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)； 步驟2.確定所述目標(biāo)電網(wǎng)的各分區(qū)的電源特性參數(shù)； 步驟3.求取分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的關(guān)系擬合曲線； 步驟4.根據(jù)電源增長方式，以短路電流限制為約束條件，求得所述目標(biāo)電網(wǎng)的飽和負(fù) 荷水平。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1包括： 根據(jù)目標(biāo)電網(wǎng)的變電站分布情況，將所述目標(biāo)電網(wǎng)進行標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)； 所述標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)包括一帶一型網(wǎng)架分區(qū)、二帶一型網(wǎng)架分區(qū)及三帶一型網(wǎng)架分區(qū)； 所述一帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括一個500kV變電站及以所述500kV變電站為圓心的標(biāo)準(zhǔn)半 徑內(nèi)的全部220kV變電站； 所述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括二個500kV變電站及以各所述500kV變電站為圓心的標(biāo)準(zhǔn) 半徑內(nèi)的220kV變電站的并集； 所述三帶一型網(wǎng)架分區(qū)包括三個500kV變電站及以各所述500kV變電站為圓心的標(biāo)準(zhǔn) 半徑內(nèi)的220kV變電站的并集； 所述標(biāo)準(zhǔn)半徑為10到100公里。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括： 2-1.判斷所述目標(biāo)電網(wǎng)中當(dāng)前所述分區(qū)的類型； 若當(dāng)前所述分區(qū)為所述一帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-2; 若當(dāng)前所述分區(qū)為所述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-4; 若當(dāng)前所述分區(qū)為所述三帶一型網(wǎng)架分區(qū)，則進入步驟2-6; 2-2.根據(jù)靜態(tài)等值方法及IEC60909標(biāo)準(zhǔn)，對所述一帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的500kV層面的 電網(wǎng)進行等值處理，得到500kV層面的等值線路，并根據(jù)所述等值線路的結(jié)構(gòu)，確定其中的 某支路阻抗為所述500kV層面的電源特性參數(shù)； 2-3.將所述一帶一型網(wǎng)架分區(qū)的中壓母線對地支路的阻抗確定為所述一帶一型網(wǎng)架 分區(qū)中的220kV層面的電源特性參數(shù);進入步驟2-7; 2-4.根據(jù)靜態(tài)等值方法及IEC60909標(biāo)準(zhǔn)，對所述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的220kV層面和 500kV層面的電網(wǎng)分別進行等值處理，得到220kV層面及500kV層面的各等值線路； 2-5.根據(jù)220kV層面及500kV層面的等值線路的結(jié)構(gòu)，確定其中的某支路阻抗為所述二 帶一型網(wǎng)架分區(qū)中220kV層面或500kV層面的電源特性參數(shù);進入步驟2-7; 2-6.將所述三帶一型網(wǎng)架分區(qū)中的電源規(guī)模最小的所述500kV變電站等效至其他兩個 所述500kV變電站中，簡化得到所述二帶一型網(wǎng)架分區(qū)，返回步驟2-4; 2- 7.整理當(dāng)前所述分區(qū)的電源特性參數(shù)，并返回步驟2-1繼續(xù)判定下一個所述分區(qū)的 類型，直到得到所述目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的各所述電源特性參數(shù)。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟3包括： 3- 1.繪制所述分區(qū)的所述電源特性參數(shù)與對應(yīng)分區(qū)電源量的擬合關(guān)系圖； 3-2.根據(jù)所述擬合關(guān)系圖，求得效果參數(shù)； 3-3.根據(jù)所述效果參數(shù)判斷擬合效果； 3- 4.得到分區(qū)等值對地參數(shù)與分區(qū)電源的函數(shù)關(guān)系曲線y = f(x); 其中，X為分區(qū)電源，y為分區(qū)等值對地參數(shù)。5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟3-2中的所述效果參數(shù)包括： SSE、R-square及RMSE;其中，SSE為誤差平方和;R-square為確定系數(shù);RMSE為均方根。6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟3-3中的所述根據(jù)所述效果參數(shù)判 斷擬合效果的依據(jù)包括： a. 誤差平方和SSE越接近于O，則判定擬合效果越好； b. 確定系數(shù)R-square越接近1，則判定擬合效果越好； c. 均方根RMSE越小，則判定擬合效果越好。7. 如權(quán)利要求4至6任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟4包括： 4- 1.判定所述目標(biāo)電網(wǎng)當(dāng)前的電源增長方式； 若所述電源增長方式為電網(wǎng)內(nèi)部自建電廠方式，則進入步驟4-2; 若所述電源增長方式為停止內(nèi)部電源建設(shè)且全部依靠外來電方式，則進入步驟4-3; 4-2.以所述目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的220kV母線所在分區(qū)為計算起點，求得所述目 標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平； 4-3.以所述目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的500kV母線所在分區(qū)為計算起點，求得所述目 標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟4-2包括： d. 選取所述目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的220kV母線所在分區(qū)； e. 根據(jù)所述短路電流最大的220kV母線的短路電流值，采用二分法求得該分區(qū)的電源 特性參數(shù)值； f. 將所述電源特性參數(shù)值帶入函數(shù)y=f (X)，求得X值，求得該分區(qū)的負(fù)荷增加量； g. 根據(jù)該分區(qū)負(fù)荷量增加比例，求取所述目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的負(fù)荷增加量;根據(jù)所 述全部分區(qū)的負(fù)荷增加量，求得所述目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟4-3包括： h. 選取所述目標(biāo)電網(wǎng)中短路電流最大的500kV母線所在的分區(qū)； i .根據(jù)所述短路電流最大的500kV母線的短路電流值A(chǔ)，采用二分法求取該分區(qū)500kV 節(jié)點并聯(lián)導(dǎo)納值，從而求得對應(yīng)的阻抗值； j. 根據(jù)所述目標(biāo)電網(wǎng)的實際特點，根據(jù)待增的外來電受入通道的電壓等級、長度、回路 數(shù)、導(dǎo)線截面及單機電源規(guī)模，結(jié)合求取的500kV層面阻抗值，求得該分區(qū)的負(fù)荷增加量； k. 根據(jù)該分區(qū)負(fù)荷量增加比例，求取所述目標(biāo)電網(wǎng)中全部分區(qū)的負(fù)荷增加量;根據(jù)所 述全部分區(qū)的負(fù)荷增加量，求得所述目標(biāo)電網(wǎng)負(fù)荷增加總量及飽和負(fù)荷水平。
【文檔編號】H02J3/00GK105958473SQ201610262772
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】覃琴, 張玉紅, 秦曉輝, 韓家輝, 賀海磊, 張馳, 張一馳, 韓奕, 趙珊珊, 高超
【申請人】中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司