[發明專利]一種變壓器故障后電網有功潮流快速估算的方法

有效

• 申請號: 201710587665.0
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107196307B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 李元;徐堯宇;劉寧;溫嘉燁;張冠軍;劉曄
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種變壓器故障后電網有功潮流快速估算的方法，屬于電力系統潮流計算技術領域，該方法包括步驟：(1)對變電站節點進行編號；(2)識別變壓器故障停運后變電站電氣連通性，得到變電站母線計算功率變化量；(3)將變電站視為電網潮流計算中的節點，建立電網直流潮流模型；(4)根據變電站母線計算功率變化量修改節點注入有功功率，求解電網中有功潮流的分布。本發明通過識別變電站電氣連通性的方法，將變壓器故障停運后對電網的影響化為變電站節點功率的變化上，有利于快速估算變壓器退出運行后電網有功潮流的分布情況，計算簡單，高效。

技術領域

本發明屬于電力系統潮流計算技術領域，具體涉及一種變壓器故障后電網有功潮流快速估算的方法。

背景技術

電網中變壓器發生故障停運后會可能導致各種電力事故，電力事故的產生很大程度上是由于變壓器故障停運后引起電網潮流變化導致的。快速有效地估算變壓器故障停運后電網有功潮流的變化情況對評估電網運行的可靠性和安全性具有重要意義。

目前，計算變壓器故障停運后電網潮流的方法主要有牛頓拉夫遜法和快速分解法(又稱P-Q分解法)，這兩種方法均屬于交流潮流計算方法。其中，牛頓拉夫遜法把交流潮流非線性方程組的求解過程變成反復對相應的線性方程式的求解過程，進行逐次線性過程化最終得到非線性方程組的解，但牛頓拉夫遜法迭代速度慢，不利于變壓器故障停運后電網潮流的快速估算。在高壓電力系統中有功功率潮流主要與各節點電壓向量的角度有關，無功功率潮流主要受各節點電壓幅值的影響，P-Q分解法利用高壓電力系統的這些特點，對牛頓法的修正方程式進行了有效的改進，把有功功率和無功功率迭代分開來進行，減少了運算量，大大簡化了程序，但是變壓器故障停運可能改變電網的結構，對于這種影響，P-Q分解法需要經過一系列算法的修正，邏輯較復雜，收斂速度也變慢。近年來，國內外很多學者利用高壓電網中節點電壓在額定電壓附近，支路兩端相角差很小，線路電阻遠小于電抗的特點，通過對電網參數的一系列簡化，提出了直流潮流法，該方法關注電網有功潮流的分布，建立了一組線性潮流方程組，能夠較快的估計電網中有功潮流的分布，但對于變壓器停運導致電網結構改變的響應仍然較慢，不利于變壓器故障后有功潮流的快速估算。國內學者在此基礎上進行了優化，建立了基于直流潮流的斷線模型，該方法通過對斷線支路的分析，形成斷線后的節點阻抗矩陣，一定程度上減小了估算潮流的復雜程度，但當變壓器接線較為復雜時，斷線模型的計算速度依然較慢。縱觀已有的潮流計算方法，尚存在以下問題：(1)未充分考慮變壓器在電網中的接線方式，使變壓器故障后電網有功潮流的分析變得復雜；(2)上述方法對估算變壓器故障停運后有功潮流分布的響應較慢，在現場應用中受到時效性限制。

發明內容

本發明的目的在于提出一種變壓器故障后電網有功潮流快速估算的方法，該方法能夠克服現有技術的缺點與不足，可快速估算變壓器故障停運后電網有功潮流的分布，計算簡單、高效，為快速計算變壓器故障后電網有功潮流的分布提供技術支撐，為實現變壓器的運行優化提供理論支持。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案來實現：

一種變壓器故障后電網有功潮流快速估算的方法，包括以下步驟：

1)獲取變電站主接線方式，對變電站所有節點編號；

2)建立變電站編號節點的關聯矩陣A，檢驗變壓器故障停運后變電站電氣連通性，得到變電站母線計算功率變化量±ΔP，+正號表示負荷計算功率變化量，-負號表示發電計算功率變化量；

3)將變電站視為整個電網潮流計算中的節點，建立電網直流潮流模型；

4)將步驟2)中變電站母線計算功率變化量±ΔP作為變電站節點注入有功功率的修改依據，對正常運行時電網變電站節點注入有功功率進行修正，結合電網輸電線路的電抗及每個節點的發電功率和負荷功率代入步驟3)所建立的直流潮流模型中，求解得到變壓器故障停運后電網有功潮流的分布P_ef。