一种提升受端电网外受电能力的网架优化方法。其包括设定受端电网外受电能力的目标值Pmax；根据受端电网线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构及外受电通道参数，计算外受电能力P；判断P是否大于或等于Pmax；计算受端电网最优潮流模型；判定受端电网元件及外受电通道线路是否满足“N‑1”校验和暂态稳定校验；识别出不满足校验的受端电网中的元件及外受电通道线路；有针对性地安排电网新建、扩建或改造项目等步骤。本发明提供效果：基于受端电网最优潮流，通过“N‑1”校验和暂态稳定校验，能够充分发现制约受端电网外受电能力的薄弱环节，快速有效提升受端电网外受电能力，从而为受端电网网架优化提供指导。
1.一种提升受端电网外受电能力的网架优化方法，其特征在于：所述的提升受端电网外受电能力的网架优化方法包括按顺序执行的下列步骤：步骤1)设定受端电网外受电能力的目标值Pmax,其中Pmax是人为设定的受端电网所要达到的外受电功率值；
步骤2)根据待评估的受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构以及外受电通道参数，计算受端电网的外受电能力P；
步骤3)判断P是否大于或等于Pmax，若是，则本流程结束，否则下一步进入步骤4)；
步骤4)基于容量均衡法增加各个外受电通道的输送功率，并结合受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构，计算受端电网最优潮流模型；
步骤5)根据上述获得的最优潮流模型计算结果，判定受端电网元件及外受电通道线路是否满足“N-1”校验和暂态稳定校验；
步骤6)根据上述“N-1”校验和暂态稳定校验结果，识别出不满足校验的受端电网中的元件及外受电通道线路；
步骤7)针对上述识别出的不满足校验的受端电网中的元件及外受电通道线路，有针对性地安排电网新建、扩建或改造项目，以消除影响受端电网外受电能力的电网薄弱环节；由于受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构以及外受电通道参数会随着电网新建、扩建或改造项目的安排而更新，所以下一步转入步骤2)，以对其外受电能力P重新进行判断。
2.根据权利要求1所述的提升受端电网外受电能力的网架优化方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的计算受端电网的外受电能力P的方法为逐渐增加受端电网各外受电通道的输送功率，并进行潮流计算，直至潮流计算不收敛为止，此时受端电网的外受电能力P等于各外受电通道的输送功率之和。
3.根据权利要求1所述的提升受端电网外受电能力的网架优化方法，其特征在于：在步骤4)中，所述的受端电网最优潮流模型是以受端电网内所有发电机组的发电燃料总耗量最小为目标函数，并结合有功功率平衡约束、无功功率平衡约束、有功电源出力约束、无功电源出力约束、电压约束和支路电流约束进行构造的；所述的受端电网的最优潮流模型包括：最优潮流目标函数和最优潮流约束条件；
其中，SG为受端电网内发电机组集合， ai、bi和ci为发电机组Gi的耗量特性系数，PGi为发电机组Gi发出的有功功率；
其中，n为受端电网总节点数，SB为受端电网节点集合；PLi为节点i的负荷有功功率，Ui和θi分别为节点i的电压幅值和相角，θij＝θi-θj，Gij和Bij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部和虚部， 为节点i和外受电通道k的关联系数，如果节点i和外受电通道k直接相连，则 否则(a2)无功功率平衡约束：
其中，QGi为节点i各类无功源发出的无功功率，QLi为节点i的负荷无功功率；
其中，PGimax和PGimin为节点i发出的有功功率上下限；
其中，SR为受端电网无功源节点集合，QGimax和QGimin为节点i发出的无功功率上下限；
其中，Uimax和Uimin分别为节点i电压幅值的上下限；
其中，Sl为受端电网所有支路集合，Il为支路l上流过的电流，Ilmax为支路l允许的电流上限。
4.根据权利要求1所述的提升受端电网外受电能力的网架优化方法，其特征在于：在步骤4)中，所述的容量均衡法是指以线路所能传输的功率裕度为比例分配所增加的外受电总功率，线路所能传输的功率裕度为线路额定容量减去已输送功率，所增加的外受电总功率等于外受电能力P的0.05倍。
5.根据权利要求1所述的提升受端电网外受电能力的网架优化方法，其特征在于：在步骤5)中，所述的满足“N-1”校验的要求是指受端电网内的任一元件或外受电通道中的任一线路无故障断开时，能保持受端电网的稳定运行，且不致使其它元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差。
6.根据权利要求1所述的提升受端电网外受电能力的网架优化方法，其特征在于：在步骤5)中，所述的满足暂态稳定校验的要求是指受端电网或外受电通道发生线路三相短路永久故障和单相瞬时故障，且在不采取措施的情况下，系统能够保持稳定。
7.根据权利要求1所述的提升受端电网外受电能力的网架优化方法，其特征在于：在步骤7)中，所述的新建项目包括新建变电站、线路、电厂和外受电通道；扩建项目包括扩建主变、扩建电厂、增加无功补偿装置；改造项目包括主变增容、线路增容。
一种提升受端电网外受电能力的网架优化方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统规划、调度运行技术领域，特别是涉及一种提升受端电网外受电能力的网架优化方法。
背景技术
[0002] 面对日益严重的环境污染问题，我国积极推行大气污染防治行动计划，明确规定要加强工业企业大气污染综合治理，大大限制燃煤电厂建设。由于先天资源禀赋与能源电力需求直接的矛盾，城市电网一般为受端电网。随着城市经济社会的不断发展，电力负荷不断增长，加大外来电力成为城市地区的共性选择。一个城市地区外受电接纳比例影响电网的安全稳定稳定能力，需要尊重科学、尊重客观实际，切忌在电网实际运行中盲目提高。应在城市受端电网的外受电能力范围内接纳外来电力，因此如何识别影响城市受端电网外受电能力的薄弱环节，如何快速有效提升城市受端电网的外受电能力至关重要。然而目前尚无一种通用的提高受端电网外受电能力的优化方法，缺乏对受端电网提升外受电能力的理论指导。
发明内容
[0003] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种提升受端电网外受电能力的网架优化方法。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供的提升受端电网外受电能力的网架优化方法包括按顺序执行的下列步骤：
[0005] 步骤1)设定受端电网外受电能力的目标值Pmax,其中Pmax是人为设定的受端电网所要达到的外受电功率值；
[0006] 步骤2)根据待评估的受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构以及外受电通道参数，计算受端电网的外受电能力P；
[0007] 步骤3)判断P是否大于或等于Pmax，若是，则本流程结束，否则下一步进入步骤4)；
[0008] 步骤4)基于容量均衡法增加各个外受电通道的输送功率，并结合受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构，计算受端电网最优潮流模型；
[0009] 步骤5)根据上述获得的最优潮流模型计算结果，判定受端电网元件及外受电通道线路是否满足“N-1”校验和暂态稳定校验；
[0010] 步骤6)根据上述校验结果，识别出不满足校验的受端电网中的元件及外受电通道线路；
[0011] 步骤7)针对上述识别出的不满足校验的受端电网中的元件及外受电通道线路，有针对性地安排电网新建、扩建或改造项目，以消除影响受端电网外受电能力的电网薄弱环节；由于受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构以及外受电通道参数会随着电网新建、扩建或改造项目的安排而更新，所以下一步转入步骤2)，以对其外受电能力P重新进行判断。
[0012] 在步骤2)中，所述的计算受端电网的外受电能力P的方法为逐渐增加受端电网各外受电通道的输送功率，并进行潮流计算，直至潮流计算不收敛为止，此时受端电网的外受电能力P等于各外受电通道的输送功率之和。
[0013] 在步骤4)中，所述的受端电网最优潮流模型是以受端电网内所有发电机组的发电燃料总耗量最小为目标函数，并结合有功功率平衡约束、无功功率平衡约束、有功电源出力约束、无功电源出力约束、电压约束和支路电流约束进行构造的；所述的受端电网的最优潮流模型包括：最优潮流目标函数和最优潮流约束条件；
[0014] 所述的最优潮流目标函数为：
[0015] 其中，SG为受端电网内发电机组集合， ai、bi和ci为发电机组Gi的耗量特性系数，PGi为发电机组Gi发出的有功功率；
[0016] 所述的最优潮流约束条件包括：
[0017] (a1)有功功率平衡约束：
[0018]
[0019] 其中，n为受端电网总节点数，SB为受端电网节点集合；PLi为节点i的负荷有功功率，Ui和θi分别为节点i的电压幅值和相角，θij＝θi-θj，Gij和Bij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部和虚部， 为节点i和外受电通道k的关联系数，如果节点i和外受电通道k直接相连，则 否则
[0020] (a2)无功功率平衡约束：
[0021]
[0022] 其中，QGi为节点i各类无功源发出的无功功率，QLi为节点i的负荷无功功率；
[0023] (a3)有功电源出力约束：
[0024] PGimin≤PGi≤PGimax，i∈SG
[0025] 其中，PGimax和PGimin为节点i发出的有功功率上下限；
[0026] (a4)无功电源出力约束：
[0027] QGimin≤QGi≤QGimax，i∈SR
[0028] 其中，SR为受端电网无功源节点集合，QGimax和QGimin为节点i发出的无功功率上下限；
[0029] (a5)电压约束：
[0030] Uimin≤Ui≤Uimax，i∈SB
[0031] 其中，Uimax和Uimin分别为节点i电压幅值的上下限；
[0032] (a6)支路电流约束：
[0033] Il≤Ilmax，l∈Sl
[0034] 其中，Sl为受端电网所有支路集合，Il为支路l上流过的电流，Ilmax为支路l允许的电流上限。需要说明的是，无功功率一般按分层分区原则配置，在理想情况下，不同区域之间不存在无功功率交换，故受端电网最优潮流约束条件中假定外受电通道仅传输有功功率。
[0035] 在步骤4)中，所述的容量均衡法是指以线路所能传输的功率裕度为比例分配所增加的外受电总功率，线路所能传输的功率裕度为线路额定容量减去已输送功率，所增加的外受电总功率等于外受电能力P的0.05倍。
[0036] 在步骤5)中，所述的满足“N-1”校验的要求是指受端电网内的任一元件或外受电通道中的任一线路无故障断开时，能保持受端电网的稳定运行，且不致使其它元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差。
[0037] 在步骤5)中，所述的满足暂态稳定校验的要求是指受端电网或外受电通道发生线路三相短路永久故障和单相瞬时故障，且在不采取措施的情况下，系统能够保持稳定。
[0038] 在步骤7)中，所述的新建项目包括新建变电站、线路、电厂和外受电通道；扩建项目包括扩建主变、扩建电厂、增加无功补偿装置；改造项目包括主变增容、线路增容。
[0039] 本发明提供的提升受端电网外受电能力的网架优化方法的有益效果：
[0040] 与现有技术相比，本发明基于受端电网最优潮流，通过“N-1”校验和暂态稳定校验，能够充分发现制约受端电网外受电能力的薄弱环节，快速有效提升受端电网外受电能力，从而为受端电网网架优化提供指导。
附图说明
[0041] 图1为本发明提供的提升受端电网外受电能力的网架优化方法实现流程图。
具体实施方式
[0042] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的提升受端电网外受电能力的网架优化方法进行详细说明。
[0043] 如图1所示，本发明提供的提升受端电网外受电能力的网架优化方法包括按顺序执行的下列步骤：
[0044] 步骤1)设定受端电网外受电能力的目标值Pmax,其中Pmax是人为设定的受端电网所要达到的外受电功率值；
[0045] 步骤2)根据待评估的受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构以及外受电通道参数，计算受端电网的外受电能力P；
[0046] 所述的计算受端电网的外受电能力P的方法为逐渐增加受端电网各外受电通道的输送功率，并进行潮流计算，直至潮流计算不收敛为止，此时受端电网的外受电能力P等于各外受电通道的输送功率之和。
[0047] 步骤3)判断P是否大于或等于Pmax，若是，则本流程结束，否则下一步进入步骤4)；
[0048] 步骤4)基于容量均衡法增加各个外受电通道的输送功率，并结合受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构，计算受端电网最优潮流模型；
[0049] 所述的受端电网最优潮流模型是以受端电网内所有发电机组的发电燃料总耗量最小为目标函数，并结合有功功率平衡约束、无功功率平衡约束、有功电源出力约束、无功电源出力约束、电压约束和支路电流约束进行构造的；所述的受端电网的最优潮流模型包括：最优潮流目标函数和最优潮流约束条件；
[0050] 所述的最优潮流目标函数为：
[0051] 其中，SG为受端电网内发电机组集合， ai、bi和ci为发电机组Gi的耗量特性系数，PGi为发电机组Gi发出的有功功率；
[0052] 所述的最优潮流约束条件包括：
[0053] (a1)有功功率平衡约束：
[0054]
[0055] 其中，n为受端电网总节点数，SB为受端电网节点集合；PLi为节点i的负荷有功功率，Ui和θi分别为节点i的电压幅值和相角，θij＝θi-θj，Gij和Bij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部和虚部， 为节点i和外受电通道k的关联系数，如果节点i和外受电通道k直接相连，则 否则
[0056] (a2)无功功率平衡约束：
[0057]
[0058] 其中，QGi为节点i各类无功源发出的无功功率，QLi为节点i的负荷无功功率；
[0059] (a3)有功电源出力约束：
[0060] PGimin≤PGi≤PGimax，i∈SG
[0061] 其中，PGimax和PGimin为节点i发出的有功功率上下限；
[0062] (a4)无功电源出力约束：
[0063] QGimin≤QGi≤QGimax，i∈SR
[0064] 其中，SR为受端电网无功源节点集合，QGimax和QGimin为节点i发出的无功功率上下限；
[0065] (a5)电压约束：
[0066] Uimin≤Ui≤Uimax，i∈SB
[0067] 其中，Uimax和Uimin分别为节点i电压幅值的上下限；
[0068] (a6)支路电流约束：
[0069] Il≤Ilmax，l∈Sl
[0070] 其中，Sl为受端电网所有支路集合，Il为支路l上流过的电流，Ilmax为支路l允许的电流上限。需要说明的是，无功功率一般按分层分区原则配置，在理想情况下，不同区域之间不存在无功功率交换，故受端电网最优潮流约束条件中假定外受电通道仅传输有功功率。
[0071] 所述的容量均衡法是指以线路所能传输的功率裕度为比例分配所增加的外受电总功率，线路所能传输的功率裕度为线路额定容量减去已输送功率，所增加的外受电总功率等于外受电能力P的0.05倍。
[0072] 步骤5)根据上述获得的最优潮流模型计算结果，判定受端电网元件及外受电通道线路是否满足“N-1”校验和暂态稳定校验；
[0073] 所述的满足“N-1”校验的要求是指受端电网内的任一元件或外受电通道中的任一线路无故障断开时，能保持受端电网的稳定运行，且不致使其它元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差。
[0074] 所述的满足暂态稳定校验的要求是指受端电网或外受电通道发生线路三相短路永久故障和单相瞬时故障，且在不采取措施的情况下，系统能够保持稳定。
[0075] 步骤6)根据上述校验结果，识别出不满足校验的受端电网中的元件及外受电通道线路；
[0076] 步骤7)针对上述识别出的不满足校验的受端电网中的元件及外受电通道线路，有针对性地安排电网新建、扩建或改造项目，以消除影响受端电网外受电能力的电网薄弱环节；由于受端电网的线路参数、负荷大小、电源参数、网络拓扑结构以及外受电通道参数会随着电网新建、扩建或改造项目的安排而更新，所以下一步转入步骤2)，以对其外受电能力P重新进行判断。
[0077] 所述的新建项目包括新建变电站、线路、电厂和外受电通道；扩建项目包括扩建主变、扩建电厂、增加无功补偿装置；改造项目包括主变增容、线路增容。
[0078] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
