电力系统节点及线路评估与骨干网架规划_肖乔华.pdf
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1、262023.06.DQGYCHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRYPRODVCT AND TECHNIC产品与技术电力系统节点及线路评估与骨干网架规划肖乔华 汤真荣(杭州鸿晟电力设计咨询有限公司)摘要:电力系统可靠性是衡量电力系统运行可靠性的重要指标,近年来随着区域间、城市间互济电网的发展以及各电网之间互联程度的不断提高,对电网进行优化规划是提高供电可靠性的有效途径。本文提出一种基于节点和线路的评价方法,综合考虑静态和动态故障下节点和线路的状态;同时,结合对骨干网架规划中多目标优化问题的研究,以提高电力系统运行可靠性评估效率。关键词:电力系统;线路评估;骨干网架
2、规划0 引言电力系统的可靠性评估是研究电力系统可靠性理论、分析电力系统运行状况的基础,也是制定电网规划方案和提高电网运行经济效益的重要依据。可靠性评估涉及多个领域,如网络拓扑结构、元件状态、负荷水平等,这些因素都会影响到电力系统的可靠性评估结果。目前对静态和动态两种故障情况下节点和线路状态以及综合可靠性指标的研究已较为深入。但在实际中,由于配电网络存在拓扑结构、负荷水平等不确定性因素,电力系统中往往存在多个不同等级的配电网络,使得节点和线路具有较强的状态选择性。因此,考虑静态、动态两种故障模式下节点和线路状态以及综合可靠性指标是解决实际问题所需要解决的关键问题。1 节点和线路状态评估方法对于一
3、个节点,如果能够通过自修复达到稳定运行的目的,则认为该节点是一个安全的,在该点上不应该发生故障。同样对于线路也是如此。当电网发生静态故障时,系统的静态稳定性已被破坏,因此可以认为该线路是不可恢复的。此外,在动态故障中会出现线路与节点同时失去供电状态这一情况。如果只有一个元件被切除(即只有一条线路被断开),则认为该元件是不可恢复的。本文提出了一种节点和线路状态评估方法:对于节点状态可直接采用常规算法进行评估,即通过计算元件与节点之间的潮流关系来计算各元件与节点之间的潮流关系。而对于线路可直接采用网络分析法来进行评估,即将负荷、母线等元素与该线路进行连接关系以及各个支路之间的拓扑关系计算该线路所经
4、过线路上所有元件与各个节点之间的潮流关系,来计算该线路的可恢复程度。1.1 网络拓扑当负荷和母线都位于电网中时,整个网络可以看作一个拓扑图。对于一个节点来说,该节点的两2023-06期电器工业杂志排版设计和印刷发排2.indd 262023-06期电器工业杂志排版设计和印刷发排2.indd 262023/7/5 下午1:462023/7/5 下午1:46272023.06.DQGYCHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRYPRODVCT AND TECHNIC产品与技术个输入为负荷和母线的信息,而输出则是节点电压的信息。在此基础上,可得到系统中所有负荷点、母线、支路
5、与所经过的节点之间的潮流关系,对同一母线而言,不同节点可得到不同类型的潮流关系。对于一个网络来说,如果满足条件处于最优状态时该节点可以得到最大潮流关系。由于不同节点通常只存在一个潮流方向,因此不同节点所得到的潮流关系具有一致性。可以用下图中求出各种类型潮流关系和最优潮流关系作为网络分析中评估系统状态及线路可恢复程度的指标。1.2 节点与线路故障类型的识别节点故障包括网络单相接地、短路和缺相等;线路故障包括短路、断线和节点缺线。对于故障类型的识别,目前已提出很多方法。根据上述定义,可将输电线路分为孤立、不饱和两种类型。对于孤立类线路,需要对每一条线路进行潮流计算并对每条线路进行频率分析;而对于不
6、饱和类线路,则需要在所有线路上进行频率分析。由于识别故障类型是基于元件之间的潮流关系来实现的,所以该方法在应用中具有一定的局限性:在计算电网各元件和母线之间的潮流关系时,都假定其经过元件的支路电流为常数。然而实际电网中往往存在元件运行方式随负荷变化而改变的情况,使计算结果与实际情况不符;由于没有考虑各个节点之间潮流关系之间的耦合度,因此该方法无法完全正确识别出短路、断线及缺相等故障类型。针对上述问题,本文提出了一种基于潮流计算和频率分析原理来实现故障类型识别的方法。该方法主要包括以下几个步骤:将电网中所有节点编号表示;对每一个节点进行潮流计算并对每条线路进行频率分析;根据各节点的潮流值和频率值
7、计算出网络总阻抗值(或电压相角)并与实际情况进行比较;通过以上步骤得到实际电网中各线路上负荷电流大小和变化趋势来识别故障类型。针对上述提出的方法,本文采用 Matlab 仿真软件对 IEEE30 节点系统、IEEE118 节点系统以及 IEEE30 和 118 两个 10MW 机组系统进行验证。1.3 可靠性评估在电网规划中,可靠性指标是指某一时间段内系统可靠运行的概率。要获得一个地区的可靠运行概率,需要对该地区的负荷分布情况、电源出力情况、电网结构等方面进行统计分析。对于电力系统来说,由于各种故障可能会导致用户停电,所以用户的可靠性指标很难直接获得。采用最大负荷节点平均停电时开始给定原始电网
8、的相关参数,形成电网原始图G对电网节点重要度、线路脆弱度进行评估根据节点重要度评估结果,选择必须留存的节点节点对之间最短路径计算,形成图G最小树搜寻,形成初步骨干网架G最终骨干网架GB电源容量与负荷容量匹配判别电网安全运行校验结束调整运行方式或添加合适线路增加合适电源节点否否是是图 骨干网架识别流程图2023-06期电器工业杂志排版设计和印刷发排2.indd 272023-06期电器工业杂志排版设计和印刷发排2.indd 272023/7/5 下午1:462023/7/5 下午1:46282023.06.DQGYCHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRYPRODVC
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