考虑运行方式安排的大电网在线趋势分析技术

考虑运行方式安排的大电网在线趋势分析技术

黄利飞

（内蒙古电力（集团）有限责任公司乌海电业局内蒙古乌海市016000）

摘要：当前，随着我国社会经济的不断发展，各行各业对于电力的需求也在不断增长，这也就对供电质量提出了更高的要求。在这样的一个大形势下，各地区应不断优化供电方案，根据实际情况，合理地安排电网运行方式。

关键词：动态安全评估；并行计算；数据整合；安全稳定；趋势分析

在线动态安全评估（dynamicsecurityassessment，DSA）技术基于电网实际运行方式，对其安全状态进行综合评价，及时帮助调度人员掌握电网运行情况并给出辅助措施建议。2003年“8•14”美加大停电以来，随着电网运行控制的复杂度提升和非常规性电网事故的频繁发生，DSA技术已经在电网运行中发挥着越来越重要的作用，并在国内外主要大电网中获得了应用。

一、电网运行方式安排应遵循的规定

1.电力系统稳定运行的基本要求及标准。（1）电力系统稳定运行的基本要求。当前，《电力系统安全稳定导则》中对电力运行的安全稳定的基本要求提出了具体的规定：①应可以达到在各种运行方式下的潮流变化的要求，具备一定的灵活性，可以很好地适应系统发展的需要；②当任一元件出现无故障断开的现象时，能够确保电力系统的安全稳定运行，同时不会导致其他的元件超过所规定的事故过负荷与电压偏差的要求；③满足分层以及分区的需要；④能够合理地控制系统中的短路电流。除此之外，《导则》还规定，电网在正常运行方式下，系统中的任一元件出现单一故障的时候，不应出现频率崩溃与电压崩溃。（2）电力系统的安全稳定运行的标准。当前，根据《导则》中的规定，对于电力系统所能承受的大扰动能力的安全稳定的标准分成3级：①确保电力系统的稳定运行以及电网的正常供电；②确保电力系统的稳定运行，但允许出现部分负荷的损失；③当系统不能保证稳定运行的时候，必须防止系统崩溃并尽可能地降低负荷的损失。电网的第一级标准，主要指的是在正常的运行方式下，电力系统遭受扰动之后，保护、开关与重合闸正确动作，不使用稳定控制的措施，可以确保电力系统的稳定运行以及电网的正常供电，其他的元件不超过所规定的事故过负荷能力，不出现联锁跳闸的现象。上述扰动主要包括以下几个方面：①任一线路单相瞬时接地故障重合成功；②同级的电压的双回线或是环网，任一回线的三相永久故障断开不重合；③同级电压的双回线或是环网，任一回线单相永久故障重合不成功以及无故障三相断开不重合；④受端系统任意1台变压器出现故障，并从运行中退出；⑤任一大负荷出现突然的变化；⑥任一发电机出现跳闸或是失磁现象；⑦直流输电线路出现单极故障；⑧任一交流联络线路出现故障或是无故障断开不重合。电网的第二级安全稳定的标准主要指的是正常的运行方式下，电力系统遭受到较严重的故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，应能保持系统的稳定运行，必要时允许采用切机和切负荷等稳定控制措施。

2.电网运行方式安排。电网运行方式安排主要指的是电网在调度运行的过程

中，在满足电网的安全稳定运行以及可靠供电的前提下，对机组发电出力与输变电设备的检修进行合理的安排。一般而言，合理的电网运行方式安排都是通过调整电网结构、潮流，安排机组出力和控制电压等措施来获得离线潮流稳定限额，从而使得电网在任一元件出现故障的情况下，依旧能够保持好暂态稳定、频率稳定、电压稳定和热稳定。值得注意的是，电网的运行人员在对电网运行方式进行安排时，根据《导则》，应达到电网第一级安全稳定的标准，而电网的第一级安全稳定的标准不包含母线的故障。

二、关键技术

1.趋势数据整合。通过趋势数据整合形成的未来态预测潮流是在线趋势分析的数据基础，其正确性和鲁棒性决定了系统运行的整体情况。与DSA不同的是，趋势数据整合面对的对象是一种基于计划、预测的“虚拟”电网运行方式，具有一定程度的不确定性。在整合在线运行方式和计划预测数据的前提下，可靠形成合

理的预测潮流数据是其关键技术难题。趋势数据整合的基本算法采用了多断面控制潮流算法，该算法能在解电网潮流方程的同时将多个断面功率控制在指定位置，并在计算大电网时具备良好的收敛性。趋势数据整合采用实时发电计划、短期负荷预报、新能源发电预测等数据作为潮流计算的数据源之一，目标是形成尽量匹配这些计划、预测数据的潮流解。由于具备理论上必然存在收敛解的在线潮流方式作为基础，趋势整合数据采用多步控制的方法逐步逼近计划、预测值，即以在线数据为基础出发点，采用连续潮流的思路，通过逐步调整发电负荷，让潮流解中的发电负荷量不断逼近目标值，最终求得符合计划、预测数据的潮流解。在应用于实际大电网运行的情况下，为了提高趋势潮流计算的鲁棒性，趋势数据整合可以采取以下措施。（1）由于潮流计算的非线性特性，如果计划、预测数据覆盖了大部分甚至全部发电机、负荷，将很难找到完全符合这些数据的潮流解。因而在实际工程中，往往会对发电、负荷数据进行匹配优先度排序，在潮流调整过程中出现无法调整或循环调整时，放弃部分优先度低的数据匹配要求继续求解，以确保整体算法的鲁棒性。（2）实际大电网应用是多级调度的协调运行，各个环节坏数据的产生不可避免，可以采用多断面控制潮流算法把大电网拆分为若干个小电网进行多步迭代计算，有效降低坏数据的扩散效应，提升算法对坏数据的适应能力。

2.运行方式安排。大电网运行方式安排主要依靠各类运行规定和全控制策略表实现，原有的大电网运行方式采用人工可理解的文本方式描述，由于其描述规范性较差，无法直接被各类电子化软件所使用。因此，基于实际电网运行方式约束和安全控制策略，提出了运行规定和安全控制策略的电子化表述和解析方法。运行方式安排采用电子化描述和解析后，可以被DSA、综合智能告警、计划安全校核等多类应用使用，在线趋势分析技术也在方式识别、越限判断和安全控制策略模拟三个方面应用了该技术。其中，方式识别基于当前电网的运行状态，对于运行规定中的各类方式要求进行匹配，找到其对应的运行规定条目。越限判断依据方式识别的结果，结合潮流数据对其中规定的各类电网控制要求进行判断，判断的范围包括断面/线路功率限额、电压上下限、开机台数规定等要求。安全控制策略模拟依据方式识别的结果，结合潮流数据和分析计算中使用的假想故障集，判断各个故障条件下的安全控制动作情况，对仿真计算的故障动作设置进行重新生成，使得电网仿真能够正确模拟安全控制装置的动作策略。

3.趋势综合分析。对于电网运行趋势的判断主要依据DSA和趋势分析结论进行综合判断，按照电力系统安全和不安全状态的划分，与变化趋势可能性进行组合，一共有8种组合，如图所示。

考虑到电网实际运行，需要重点关注的是其中1，2，3，4，6，7，8等7种情况。如果从变化趋势的角度出发，需要解决的问题是1，2，6，7，8等5种趋势恶化或没有改善的情况。趋势分析的基本出发点是通过当前电网的安全状态（起点）以及未来电网的安全状态（终点），判断这段时间内电网变化的安全趋势。出于电网运行控制要求、可用计算资源和当前电网规模的综合考虑，趋势分析计算时间间隔设为15min，即电网运行的间隔点时间密度为15min。

安排运行方式时，对专业人员的素质要求较高，要求其对系统潮流稳定分析、水库调度、相关政策、生产经营等方面都要比较了解，才能在保证系统安全稳定的前提下，保证各方面经济效益的最大化。为提高电网运行方式安排的灵活性，应进一步加强网络结构建设，为电力市场的运作提供良好的物质基础。

参考文献：

[1]蒋朵.送端电网规划研究.2014

[2]丁海.变压器并列运行造成全厂停产事故分析.2014

[3]周超.变故障引发的非正常运行方式分析处理.2014