一种电网运行能力模拟及分析新方法与流程

1.本发明涉及电网运行管理领域，具体涉及一种电网运行能力模拟及分析方法。


背景技术：

2.在新能源发展的背景下，原有的电网规划方式已经无法满足当代社会发展需求,因而在此背景下，当代电力行业在发展的过程中应提高对其的重视程度，且应注重基于新能源消纳的基础上构建相应的电网规划方法，以期达到良好的系统运行状态，并就此达到规划方案优化目标。
3.通过光伏发电出力序列重构技术和对电力系统详细网络拓扑模型及线路约束的精细化建模，能够实现对未来高比例光伏发电接入电力系统背景下光伏发电消纳能力和故障管理能力的精细化量化评估。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明一种电网运行能力模拟及分析方法，包括。
5.s1.基于故障进行暂态稳定仿真。
6.s2.进行电网网络供电运行分析。
7.s3.故障模型预测控制运行实施。
8.优选地，所述基于故障进行暂态稳定仿真，包括。
9.(1)配置最大迭代次数，计算网络调整前在基准潮流下电网在各故障种类中的暂态稳定裕度。
10.(2)若存在多个故障种类使得电网暂态功率不稳定，则对于同一种类的多个故障，利用稳定机组参与因子在给定候选措施空间设置极限功率调整方式，执行极限计算，输出极限功率计算结果。
11.(3)对于每个种类的多个故障，利用暂态安全性约束，基于极限功率计算结果在给定候选措施空间以控制代价最小为目标进行控制措施的优化求解。
12.(4)把优化求解得到的控制措施应用到基准潮流数据上，获得调整后的潮流数据。
13.优选地，所述把优化求解得到的控制措施应用到基准潮流数据上，获得调整后的潮流数据，包括。
14.在调整后的潮流数据上进行暂态安全性校核，若在每一故障种类下均暂态稳定，则所述控制措施有效；判断是否达到最大迭代次数，是则退出，否则转第(1)步。
15.优选地，所述进行电网网络供电运行分析，包括。
16.1)配置电网网络结构。所述电网网络结构包括电网全接线方式，采用高峰运行模式和最大高峰运行模式。
17.2)进行稳定计算分析。针对电网的网络、发电机数据和负荷数据做电网安全稳定分析，包括三个方面的稳定计算，即功角稳定、热稳定和电压稳定。
18.3)对于环网形式的输电网，判断热稳定限额或暂稳限额是否大于传输功率。如果热稳定限额或暂稳限额不大于传输功率，则输出的稳定限额不满足传输功率的要求，此时转1)调整网络,否则进入4)。
19.4)判断电网是否输出受端电网和热稳定限额，如果输出了受端电网和热稳定限额，则转5)判断电网是否存在结构问题；如果输出的是暂态稳定限额或者是非受端电网，则此时电网已满足限额大于输电功率要求，结束分析。
20.5)在输出受端电网和热稳定限额时，判断传输功率限额是否大于用电负荷，若传输限额大于用电负荷，则结束分析；否则在受端通过电网控制措施进行配置控制；若受端电网通过电网调节手段进行配置控制后，传输功率限额仍小于受端电网用电负荷时，则对电网进行网络优化重新调整网络，然后转1)。
21.优选地，所述故障模型预测控制运行实施，具体步骤如下。
22.(1判断模拟电网支路是否满足机会约束条件，在模拟电网支路满足机会约束时，进入(2，否则退出。
23.(2故障后t0时刻，检测到电压处于较低水平，mpc模型预测控制执行动作，令tk=t0,记录第一个采样时刻。
24.(3在（tk,tk 1）内进行时域仿真，计算tk 1时刻的轨迹灵敏度。判断是否处于第一个采样区间，若是，则根据轨迹灵敏度确定控制变量个数及地点。
25.(4判断采样区间是否超出控制时域，若否则求解简化的二次规划模型，得到tk时刻的估算控制量并施加到系统中，令k=k 1,进入下一个采样区间，返回步骤(3；若是则计算预测时域内其余采样时刻的轨迹灵敏度。
26.(5令tk=t0，回到整个预测时域的第一个采样时刻，在预测时域(tk,tk nts)内进行时域仿真，得到电网的系统轨迹。判断电网的系统电压是否达到要求水平，若是则停止模型预测控制；否则求解模型预测控制滚动优化的二次规划模型。
27.(6在tk时刻将mpc优化结果的第1个控制序列施加到系统中。令k=k l,t0=tk,即整个预测时域向前移动一个采样区间，返回步骤(2,进行下一次的滚动优化，直至所有采样区间遍历完成。
28.优选地，所述判断模拟电网支路是否满足机会约束条件，包括。
29.a1.给定允许的随机模拟次数nmax。
30.a2.置机会约束成立计数器n=0。
31.a3.获取出现新增电源的全部节点i，获取一个节点i,计算该节点i的支路功率p。
32.a4.当p《=pmax时，置n=n 1。其中，pmax为支路输电容量。否则取下一节点i，返回步骤a3。
33.a5.如果n/nmax》=a，a为线路功率约束的置信水平，则模拟满足机会约束，结束模拟；否则取下一个节点i，返回步骤a3，若此时全部节点i获取完毕，则模拟不满足机会约束，退出模拟。
34.本发明的一种电网运行能力模拟及分析方法，基于故障种类进行稳态功率的优化求解以调整潮流数据；然后配置电网网络结构进行稳定计算分析，进行网络优化重新调整网络，并在满足机会约束条件时，基于采样进行滚动优化，不仅能实现电网运行能力的模拟分析，还能够对电网进行预测控制运行，具有良好的应用场景和技术效果。
附图说明
35.图1为本发明一种电网运行能力模拟及分析方法。
具体实施方式
36.如图1所示，本发明一种电网运行能力模拟及分析方法，包括。
37.s1.基于故障进行暂态稳定仿真。
38.(1)配置最大迭代次数，计算网络调整前在基准潮流下电网在各故障种类中的暂态稳定裕度。所述故障种类包括短路故障、短线故障、负荷过重、线路过载、电压过低、频率震荡等。
39.(2)若存在多个故障种类使得电网暂态功率不稳定，则对于同一种类的多个故障，利用稳定机组参与因子在给定候选措施空间设置极限功率调整方式，执行极限计算，输出极限功率计算结果。
40.(3)对于每个种类的多个故障，利用暂态安全性约束，基于极限功率计算结果在给定候选措施空间以控制代价最小为目标进行控制措施的优化求解。
41.(4)把优化求解得到的控制措施应用到基准潮流数据上，获得调整后的潮流数据，在调整后的潮流数据上进行暂态安全性校核，若在每一故障种类下均暂态稳定，则所述控制措施有效；判断是否达到最大迭代次数，是则退出，否则转第(1)步。
42.其中，暂态稳定仿真的输入数据包括：在线安全稳定评估的输入数据；发电机、负荷、无功补偿候选措施空间；以及联络线或联络断面定义。
43.暂态稳定仿真的输出数据包括：预防性稳定控制措施；调整后的电网运行方式数据；联络线或联络断面的初始功率和极限功率；冲突故障控制信息；以及总控制代价。
44.s2.进行电网网络供电运行分析。
45.1)配置电网网络结构。所述电网网络结构包括电网全接线方式，采用高峰运行模式和最大高峰运行模式。配置机组及负荷数据。所述机组及负荷数据包括当前电网机组和备用电网机组的发电数据，当前电网的高峰负荷、最大高峰负荷数据，备用电网的高峰负荷、最大高峰负荷数据。
46.2)进行稳定计算分析。针对电网的网络、发电机数据和负荷数据做电网安全稳定分析，包括三个方面的稳定计算，即功角稳定、热稳定和电压稳定。对于功角稳定和热稳定，由电网运行人员采用电网控制断面来进行稳定计算分析，所述控制断面包括热稳定和暂态稳定，以所述热稳定和暂态稳定中的限额较大值作为所述稳定控制断面的潮流极限，以使得电网调度运行人员控制电网潮流分布；对于电压稳定，所述电压稳定与无功功率相关联，采用就近安装无功电源的方式来实现，包括就地安装并联电容器、静止补偿器svc等。
47.目前无论从电网规划来说，还是从电网实际调度运行来说，在电网网络结构中并没有将电压稳定作为决定性的因素进行考虑。在制定电网规划时，最重要的考虑暂态稳定和热稳定，因此由于电压稳定对电网结构和规划造成的影响不作详细阐述。
48.3)对于环网形式的输电网，判断热稳定限额或暂稳限额是否大于传输功率。稳定计算的限额既包括输电向受电区的限额，也包括环网之间或区域之间的输电断面传输功率。如果热稳定限额或暂稳限额不大于传输功率，则输出的稳定限额不满足传输功率的要求，此时转1)调整网络,否则进入4)。
49.4)判断电网是否输出受端电网和热稳定限额，如果输出了受端电网和热稳定限额，则转5)判断电网是否存在结构问题；如果输出的是暂态稳定限额或者是非受端电网，则此时电网已满足限额大于输电功率要求，结束分析。
50.5)在输出受端电网和热稳定限额时，判断传输功率限额是否大于用电负荷，若传输限额大于用电负荷，则结束分析；否则在受端通过电网控制措施进行配置控制，所述电网控制措施由步骤s1确定，也可以直接采用默认的控制措施，所述默认的控制措施包括倒负荷、配置低一级电网的网络结构。若受端电网通过电网调节手段进行配置控制后，传输功率限额仍小于受端电网用电负荷时，则对电网进行网络优化重新调整网络，然后转1)。
51.所述电网网络的优化为现有技术，在此不再赘述。
52.s3.故障模型预测控制运行实施，具体步骤如下。
53.(1判断模拟电网支路是否满足机会约束条件，在模拟电网支路满足机会约束时，进入(2，否则退出。
54.(2故障后t0时刻，检测到电压处于较低水平，mpc模型预测控制执行动作，令tk=t0,记录第一个采样时刻。
55.(3在（tk,tk 1）内进行时域仿真，计算tk 1时刻的轨迹灵敏度。判断是否处于第一个采样区间，若是，则根据轨迹灵敏度确定控制变量个数及地点。
56.(4判断采样区间是否超出控制时域，若否则求解简化的二次规划模型，得到tk时刻的估算控制量并施加到系统中，令k=k 1,进入下一个采样区间，返回步骤(3；若是则计算预测时域内其余采样时刻的轨迹灵敏度。
57.(5令tk=t0，回到整个预测时域的第一个采样时刻，在预测时域(tk,tk nts)内进行时域仿真，得到电网的系统轨迹。判断电网的系统电压是否达到要求水平，若是则停止模型预测控制；否则求解模型预测控制滚动优化的二次规划模型。
58.(6在tk时刻将mpc优化结果的第1个控制序列施加到系统中。令k=k l,t0=tk,即整个预测时域向前移动一个采样区间，返回步骤(2,进行下一次的滚动优化，直至所有采样区间遍历完成。
59.所述判断模拟电网支路是否满足机会约束条件，包括。
60.a1.给定允许的随机模拟次数nmax。
61.a2.置机会约束成立计数器n=0。
62.a3.获取出现新增电源的全部节点i，获取一个节点i,计算该节点i的支路功率p。
63.a4.当p《=pmax时，置n=n 1。其中，pmax为支路输电容量。否则取下一节点i，返回步骤a3。
64.a5.如果n/nmax》=a，a为线路功率约束的置信水平，则模拟满足机会约束，结束模拟；否则取下一个节点i，返回步骤a3，若此时全部节点i获取完毕，则模拟不满足机会约束，退出模拟。
65.所述方法还包括，利用具备单向加密的卫星通信技术来传输电力信息，具体步骤如下。
66.b1.获取卫星通信系统的用户信息。
67.b2.请求并接受卫星用户机的授时。
68.b3.请求卫星用户机的id及地理位置信息。
69.b4.按照设定模式进行有选择地将数据信息上传给卫星用户机。
70.b5.厂站端卫星用户机通过卫星单向加密通道，将电力信息数据加密封装后送至卫星指挥中心，指挥中心对接收到的用户机发送的数据进行安全性检查，确认数据安全完整后转发至调度主站端的卫星指挥机。
71.b6.调度主站端指挥机对收到的信息进行解密，并按照标准格式存储到平台数据库中。整个数据传输过程中采用vpn的加密技术和卫星指挥中心的数据安全性检查来确保传输数据的安全性。
72.通过调度主站端信息管理平台对整个电网的系统进行集中配置管理。所述配置管理包括：厂站数据采集管理、用户机和指挥机管理和接口管理。厂站数据采集管理用于设置各个智能采集终端编号、有功、无功(遥测点、系数、偏移量)、电表参数等。用户机和指挥机管理用于配置用户机ic卡编码、指挥机ic卡编码等。接口管理包括设置互联系统的服务器1p地址、对应信息类型、对象地址等信息。
73.调度主站端信息管理平台向电网的调度控制系统提供数据，实现对非统调电厂的运行监控以及全网网损的统计分析。平台与智能电网的调度控制系统采用以下两种交互方式。
74.c1.响应总召，当接收到总召命令时.将平台上所有需要上传到电网的调度控制系统的数据以响应总召的方式全部上传。
75.c2.触发上传，即当信息平台接收到变化数据时，通过触发数据库触发器，向电网的调度控制系统发送变化数据，同时平台也定期自动检测数据库的数据变化，将变化的数据通过触发上传的方式发送到智能电网调度控制系统。
76.本发明的一种电网运行能力模拟及分析方法，基于故障种类进行稳态功率的优化求解以调整潮流数据；然后配置电网网络结构进行稳定计算分析，进行网络优化重新调整网络，并在满足机会约束条件时，基于采样进行滚动优化，不仅能实现电网运行能力的模拟分析，还能够对电网进行预测控制运行，具有良好的应用场景和技术效果。
77.以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。