一種用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法，通過直流輸電系統(tǒng)模型方程和線路有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)的建立，得到了可靠性高且簡便的用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法。本發(fā)明只需利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變前電力系統(tǒng)的潮流分布就可以通過有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)快速求出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變后的潮流；當(dāng)電力系統(tǒng)中有很嚴(yán)重的過載發(fā)生時(shí)，為了不使線路因長時(shí)間過載而跳閘，通過本方明的計(jì)算可以很快確定合上哪些線路可以最大限度消除線路過載。本發(fā)明可用于指導(dǎo)電力系統(tǒng)的規(guī)劃和建設(shè)，為直流輸電系統(tǒng)系統(tǒng)線路過載處理提供了有效的工具手段；而且在實(shí)際運(yùn)行操作中，可以給調(diào)度以直觀的理論指導(dǎo)，為實(shí)時(shí)調(diào)度提供直接的理論依據(jù)。
【專利說明】一種用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中直流輸電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流輸電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)越來越明顯。直流輸電系統(tǒng)具有多種運(yùn)行方式并且可以手動(dòng)或自動(dòng)靈活轉(zhuǎn)換，根據(jù)直流輸電系統(tǒng)的狀態(tài)需要，合理選擇最優(yōu)的運(yùn)行方式，可以有效提高直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性、運(yùn)行可靠性和設(shè)備可用率，使其發(fā)揮更大的作用。
[0003]然而，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和電壓等級(jí)的提高，不可避免的出現(xiàn)了線路過載問題，目前處理線路過載問題的方法主要是通過方式計(jì)算再憑實(shí)際經(jīng)驗(yàn)調(diào)整運(yùn)行方式，此類方法耗時(shí)較長，不利于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法，旨在解決目前處理線路過載問題的方法是通過方式計(jì)算再憑實(shí)際經(jīng)驗(yàn)調(diào)整運(yùn)行方式，耗時(shí)較長，不利于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法，該用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法包括以下步驟:
[0006]步驟一，計(jì)算直流輸電系統(tǒng)線路潮流，判斷網(wǎng)絡(luò)中是否存在過載線路；
[0007]直流輸電系統(tǒng)模型方程為:
[0008]P = B Θ
[0009]P1 = B1Φ
[0010]式中，P為節(jié)點(diǎn)注入功率向量，B為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，Θ為節(jié)點(diǎn)電壓相角向量；
[0011]P1為各支路有功功率構(gòu)成的向量，B1為各支路導(dǎo)納組成的對(duì)角矩陣；Φ為各支路兩端相角差向量；
[0012]若線路傳輸功率大于線路本身允許最大的功率，即Pu > Pumax，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中存在過載線路。
[0013]步驟二，若網(wǎng)絡(luò)中有線路發(fā)生過載，則形成過載支路集和待選支路集；
[0014]步驟三，方案比較，消除過載，形成無過載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；從待選支路集中選擇線路加入網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)；根據(jù)計(jì)算的有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變后的各線路有功功率；
[0015]線路有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)為:增加m條支路后第j條支路的潮流:

【權(quán)利要求】
1.一種用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法，其特征在于，該用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法包括以下步驟: 步驟一，計(jì)算直流輸電系統(tǒng)線路潮流，判斷網(wǎng)絡(luò)中是否存在過載線路； 直流輸電系統(tǒng)模型方程為:
P = B Θ
P1 = B1Φ 式中，P為節(jié)點(diǎn)注入功率向量，B為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，Θ為節(jié)點(diǎn)電壓相角向量； P1為各支路有功功率構(gòu)成的向量，B1為各支路導(dǎo)納組成的對(duì)角矩陣；Φ為各支路兩端相角差向量； 若線路傳輸功率大于線路本身允許最大的功率，即Pu > Pumax，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中存在過載線路； 步驟二，若網(wǎng)絡(luò)中有線路發(fā)生過載，則形成過載支路集和待選支路集； 步驟三，方案比較，消除過載，形成無過載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；從待選支路集中選擇線路加入網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)；根據(jù)計(jì)算的有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變后的各線路有功功率； 線路有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)為:增加m條支路后第j條支路的潮流:
式中,增加m條支路后第j條支路的潮流,為基礎(chǔ)潮流，為同時(shí)增加支路k” k2,…，km時(shí)的有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)，為
為虛擬線路與線路j之間的相關(guān)功率；
步驟四，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，比較增加不同支路時(shí)新增支路對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其它支路潮流的影響，確定無過載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法，其特征在于，該用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法的具體步驟為: 步驟一:計(jì)算直流輸電系統(tǒng)線路潮流，判斷網(wǎng)絡(luò)中是否存在過載線路； 直流輸電系統(tǒng)模型方程為:
P = B Θ
P1 = B1Φ 式中，P為節(jié)點(diǎn)注入功率向量，B為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，Θ為節(jié)點(diǎn)電壓相角向量；P1為各支路有功功率構(gòu)成的向量，B1為各支路導(dǎo)納組成的對(duì)角矩陣；φ為各支路兩端相角差向量； 若線路傳輸功率大于線路本身允許最大的功率，即Pu > Pumax，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中存在過載線路； 步驟二:若網(wǎng)絡(luò)中有線路發(fā)生過載，則形成過載支路集Btl和待選支路集Bn ； 過載支路集Btl:將所有Pij > Pijmax的線路1-j放入Btl中； 待選支路集Bn:一個(gè)具有η個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，總共有η X (η-1) /2條支路，除去網(wǎng)絡(luò)中原有的支路，剩余的支路集合即為待選支路集Bn ； 步驟三:方案比較，消除過載，形成無過載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； 線路有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)為:增加m條支路后第j條支路的潮流:
式中，增加m條支路后第j條支路的潮流，為基礎(chǔ)潮流，為同時(shí)增加支路k” k2，…，km時(shí)的有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)，為及
，= 為虛擬線路與線路j之間的相關(guān)功率；
第一步，從待選支路集Bn中選擇線路加入網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)； 第二步，根據(jù)第一步中計(jì)算的有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變后的各線路有功功率; 第三步，根據(jù)第一步、第二步中的計(jì)算結(jié)果，比較增加不同支路時(shí)新增支路對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其它支路潮流的影響，確定無過載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法，其特征在于，該用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法中直流輸電系統(tǒng)模型方程的獲取方法:電力系統(tǒng)有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，b條支路，令第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入功率為Pi，線路ij的有: 功功率為Pu，則有:
寫成矩陣形式，為:P = B θ (3) P1 = B1Φ (4) 式中:P為節(jié)點(diǎn)注入功率向量，B為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，Θ為節(jié)點(diǎn)電壓相角向量； P1為各支路有功功率構(gòu)成的向量，B1為各支路導(dǎo)納組成的對(duì)角矩陣；Φ為各支路兩端相角差向量。
4.如權(quán)利要求1所述的用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法，其特征在于，該用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法中線路有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)增加一條支路功率影響系數(shù)的計(jì)算包括: 由式P = B Θ可得: Θ = XP (5) B是用l/xu為支路參數(shù)建立的電納矩陣，X是B的逆； 令在網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)1、j之間增加一阻抗值為的線路1，支路加入前后節(jié)點(diǎn)注入有功功率不變，則有支路增加后的節(jié)點(diǎn)電壓相角列矢量為:
利用矩陣求逆輔助定理有:
式中: η! = XM1
C1 = (χ^Χη1
X1-1 = ΜχΤ η I
θ χ = M11 θ (8) 求出增加支路I后的節(jié)點(diǎn)電壓相角，就利用直流潮流公式求出增加支路I后網(wǎng)絡(luò)中支路k的有功潮流:
式(9)中:
Xk-1 = Mjn1 (?ο) 式(10)中Xlrf是端口 k和端口 I兩個(gè)端口之間的互阻抗；為了和節(jié)點(diǎn)的自阻抗、互阻抗相區(qū)分，在下標(biāo)中k和I之間加一短橫線；
H Q 定SUU = i為虛擬線路與線路k之間的相關(guān)功率，它只是一個(gè)具有功率單位的數(shù)學(xué)量; 這時(shí)有:
Pk — Pk-Dk-A-k
Dh = Xk_lCl (12) 稱Dlrf是支路k和支路I之間的有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法，其特征在于，該用于直流輸電系統(tǒng)的線路過載處理方法中線路有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)增加m條有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算包括: 網(wǎng)絡(luò)中欲增加m條支路Ii1, k2,…，km，求支路j上的有功潮流分布；增加支路前后電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)注入有功功率不變，支路b k2,…，<之間無互感耦合，則有:
增加m條支路后第j條支路的潮流是:
定義
為虛擬線路與線路j之間的相關(guān)功率，是具有功率單位的數(shù)學(xué)量； 則式(16)寫成:
其中
是同時(shí)增加支路Ik1,k2,…，<時(shí)的有功功率關(guān)聯(lián)系數(shù)；定義了同時(shí)增加叉路k1,k2,…，km時(shí)，這m條支路上的有功潮流在網(wǎng)絡(luò)支路j上的分布系數(shù)。
【文檔編號(hào)】H02J1/00GK104078969SQ201410342321
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】陳培育, 袁世強(qiáng), 李國棟, 李樹青, 王瑤, 杜明, 韓磊, 劉亞麗 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司