[发明专利]解决故障后输电线路过流问题的电网运行优化方法和系统

说明书

本发明提出了解决故障后输电线路过流问题的电网运行优化方法和系统，该方法包括：初始化电网拓扑模型，查找事故预想下的过流问题；获得最短潮流转移路径排序表；将包含过流线路的潮流转移路径中的开关状态设置为寻优问题的变量，在约束条件下，建立第一目标函数和第二目标函数；第一目标函数为过流线路所在最短潮流转移路径的阻抗相对其他潮流转移路径的阻抗增大；第二目标函数为对电网结构的改变程度最小；对第一目标函数和第二目标函数进行运算求取最优解获得电网运行方式调整策略。基于该方法，还提出了解决故障后输电线路过流问题的电网运行系统。本发明通过改变现有输电线路运行状态、变电站母线运行方式等措施提升电网静态稳定性，解决了故障后输电线路过流问题。

技术领域

本发明属于电力技术领域，特别涉及解决故障后输电线路过流问题的电网运行优化方法和系统。

背景技术

电网运行方式优化方法，或叫静态稳定控制方法，是电网规划与风险评估领域中具有挑战性的课题。随着大中型城市用电需求的增长，因输电走廊紧缺等问题，电网建设进度可能跟不上负荷需求增长，导致电网存在薄弱环节，故障情况下可能出现部分元件潮流越限问题，恶劣情况下可能导致连锁故障发生。常态化开展N-1、N-2事故预想。220千伏及以上电网为环网结构，若发生单一元件掉闸(N-1故障)或同塔双回线路故障(N-2故障)，其他线路存在潮流越限风险，电力系统的静态稳定性并非最优。线路过流后执行紧急转移负荷、事故拉路或机组紧急开停机等措施不仅对调度运行人员运行经验要求极高，同时对电网供电可靠程度有破坏性影响。

对上述出现的问题，第一类解决方法为：包括发电重新调度、无功源优化、线路串联补偿、新增过流联切安自装置切除负荷等控制措施。第二类解决方法为：根据电网运行状态，对电网现有资源进行优化的控制措施。将运行方式优化问题转化成基于网络拓扑的非线性混合整数规划问题，寻找全局最优解，即，寻找使得负荷裕度最大的预期最佳网络拓扑，据此调整电网运行方式。第一类方案存在以下缺点：需要额外投资附加设备，经济性差、实时性差，发电重新调度会干扰电力市场正常交易，切除负荷将造成用户停电影响民生。第二类方案存在以下缺点：一是网络拓扑优化问题具有组合特性，对于电力元件众多的大中型城市电网，非线性规划或动态规划等方法的计算量非常庞大，计算速度、鲁棒性和解的质量无法满足实时求解要求；二是以整个电网负荷裕度最大为目标在实际电网运行控制中并不实用，因为电网中绝大部分元件的输送能力能够满足N-1、N-2开断要求，故障发生后这些元件的潮流只要不越限即可，故障发生后薄弱路径上的个别线路过流问题才是需要重点解决的问题，也就是说以其他元件负荷裕度的降低(在不越限的前提下)换取薄弱线路不过流是可行的。现有方案并不能有针对性地弥补电网局部性结构缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了解决故障后输电线路过流问题的电网运行优化方法和系统，解决N-1、N-2故障后线路过流问题，简化了大规模电网网络拓扑优化问题的模型。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

解决故障后输电线路过流问题的电网运行优化方法，包括以下步骤：

初始化电网拓扑模型，基于现有综合稳定分析算法进行潮流计算，在电网拓扑模型中查找事故预想下的过流问题；

将潮流转移路径按权值由小到大排序，获得最短潮流转移路径排序表；

将包含过流线路的潮流转移路径中的开关状态优先设置为寻优的变量，在约束条件下，建立第一目标函数和第二目标函数；所述第一目标函数为过流线路所在最短潮流转移路径的阻抗相对其他潮流转移路径的阻抗增大；第二目标函数为对电网结构的改变程度最小；

通过对第一目标函数和第二目标函数求最优解，获取当前电网运行方式的优化调整策略。

进一步的，所述初始化电网拓扑模型具体包括：根据电网节点总数、线路等效阻抗和变电站内线路开关通断状态，计算节点连接矩阵M和节点等效阻抗矩阵Z；