基于线路负载率特征的主网源-网-荷协调性评估方法技术

源

【技术实现步骤摘要】
基于线路负载率特征的主网源
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网
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荷协调性评估方法


[0001]大电网运行与规划

技术介绍

[0002]在220Kv及以上等级的主网中，各负荷不断变化，电源侧的随机性也因间歇性新能源的大量接入而增大，潮流大范围随机转移将导致安全稳定校验计算量大且难以通过，运行方式难以制定。故提出了源
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网
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荷协调的概念，即三者间通过多种交互形式，经济、高效和安全地提高电力系统功率动态平衡能力，实现能源资源最大化利用。其中的核心要素和难点是维持连续潮流的合理分布，保持电网安全水平。由于主网线路及变压器支路的阻抗角都较大，无功补偿对电压调节敏感，故有功潮流分布合理是主网源
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网
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荷协调的关键。
[0003]源
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网
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荷协调性评估有不同视角，从电网安全性角度，潮流分布是三者共同作用的结果，也是制约功率平衡能力的主要因素。实践经验表明，主网中线路有功负载率较均衡时静态、动态稳定性一般较好，故关键是针对连续变化的潮流如何评估。评估“源
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荷”协调和“源
‑
源”协调相对容易，当前的研究也主要集中在此，如多种分布式电源和储能元件大量接入后的协调、节能环保发电等。但评估源
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网
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荷三者的协调性时复杂性就极大提升，这是对高维随机对象的评估问题。
[0004]目前，有功潮流的合理分布特征仍未形成共识，其理论难点是潮流分布与安全稳定的关系。但工程实际表明，主网中线路有功负载率较均衡的潮流分布一般静态、动态稳定性较好，此时线路功角大体相当。本课题组此前将主网映射成弹性力学网络模型，发现当有功路径的功角均衡时，主网的静态功角稳定性最好。由于主网拓扑的复杂性，有功路径的功角与线路功角并不总是相等，如环网中。但在各等级电网中，线路数量远大于串级路径的数量，故线路负载率(或功角)的均衡性与该网的静态稳定性是基本对应的。
[0005]由于主网总负荷是连续变化的，为“提高电力系统功率动态平衡能力”，各线路有功负载率也应该是“动态均衡”的。此前由映射弹性势能得到的等效功角指标，可反映各时刻主网的静态安全性，也可表征连续的安全态势。但该指标毕竟是主网整体性安全指标，不便识别主网的问题所在，如重载线路、不协调线路及其时序差异特征等，而这些都是主网运行、规划的关键信息。
[0006]线路的数量较多，运行状态数据量大。本专利技术为基于大数据的源
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荷协调性评估提供了实用方法，可为大电网的运行与规划提供关键信息，具有较大的理论和实际意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术“基于线路负载率特征的主网源
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荷协调性评估方法”，构建了主网线路的有功负载率时序矩阵，并对其进行奇异值分解。分析发现，分解后的主导阵蕴含主导动态均衡的关键信息，而次要阵蕴含不协调线路的负载率时序特征。故根据主导阵的奇异值及左奇异向量，构建了源
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网
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荷的总体协调性指标，提出了重载线路识别方法；根据主要的次要阵的左、右奇异向量，提出了主要不协调线路及时序差异特征的识别方法。针对IEEE39系
统的三种运行方式，展示了分析过程，验证了所提指标及方法的可行性。本专利技术针对高维随机的主网潮流分布，从总体和局部角度，提出了利用大数据的源
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网
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荷协调性评估实用方法，可为大电网安全运行与规划提供关键信息。
附图说明
[0008]图1IEEE39系统节点有功负荷及总负荷曲线
[0009]图2IEEE39系统三种运行方式的机组出力时序曲线，a)原始方式的机组有功出力，b)发电经济优化方式的机组有功出力，c)主网安全优化方式的机组出力
[0010]图3三种运行方式的线路功角时序矩阵T
34
×
48
的奇异值序列
[0011]图4原始方式T
34
×
48
的分解结果，a)原始方式T
34
×
48
的线路功角时序曲线，b)主导阵的时序曲线，c)次要阵的时序曲线
[0012]图5发电经济优化方式T
34
×
48
的分解结果，a)发电经济优化方式T
34
×
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的线路功角时序曲线，b)主导阵的时序曲线，c)次要阵的时序曲线
[0013]图6主网安全优化方式T
34
×
48
的分解结果，a)主网安全优化方式T
34
×
48
的线路功角时序曲线，b)主导阵的时序曲线，c)次要阵的时序曲线
[0014]图7三种运行方式的主要不协调线路的时序曲线
[0015]图8三种运行方式下的重载及不协调线路拓扑分布
[0016]图9三种运行方式的等效功角曲线
具体实施方式
[0017]1.主网的线路有功负载率时序矩阵
[0018]设主网交流线路j电抗为X
j
，忽略电阻，设无功补偿良好，两端节点电压接近1pu.，则线路有功功率P
j
可简化为
[0019][0020]其中，θ
j
为该线路功角。
[0021]若以功角90
°
对应的线路有功为基准值，则该线路的负载率约为：
[0022]T
j
≈P
j
X
j
≈sinθ
j
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)上式可见，线路负载率可作为静态功角稳定分析的状态量。
[0023]设某主网有m条线路，日平均间隔采样n个点，构建主网的线路有功负载率时序矩阵
[0024][0025]其中，T
m
×
n
矩阵的各行，对应着各线路的负载率时序；各列对应着各时刻主网中所有线路的负载率分布。
[0026]2.线路有功负载率时序矩阵的信息挖掘
[0027]2.1负载率时序矩阵奇异值分解
[0028]奇异值分解可视为矩阵主成分分析，在统计学中广泛应用。该数据分析方法可从大量数据模式中找到其隐含的特征。
[0029]主网中，各线路的负载率时序特征并非完全相同。类似于傅里叶变换，通过奇异值分解，可将式(3)矩阵分解为各种时序特征的子矩阵，得到该矩阵的各种成分，即
[0030][0031]上式中，r＝min(m,n)；σ1、σ2、
…
、σ
r
称为奇异值，都为正实数且从大到小快速衰减；u
i
＝[u
1i
,u
2i
,
…
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线路负载率特征的主网源
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网
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荷协调性评估方法，该方法特征在于，包括如下步骤：1)在220Kv及以上等级的交流主网中，设线路j的有功功率为P
j
，功角为θ
j
，电抗为X
j
，忽略电阻，设无功补偿良好，两端节点电压接近1pu.，则该线路的有功负载率T
j
≈P
j
X
j
≈sinθ
j
≈θ
j
；2)设主网有m条线路，日平均间隔采样n个点，构建某典型日该网的线路有功负载率时序矩阵该矩阵的各行对应着各线路的负载率时序，各列对应着各采样时刻的所有线路负载率；3)通过奇异值分解，得到该矩阵的各种成分，即其中，r＝min(m,n)，奇异值σ1、σ2、
…
、σ
r
都为正实数且从大到小快速衰减，u
i
＝[u
1i
,u
2i

【专利技术属性】
技术研发人员：竺炜，
申请(专利权)人：竺炜，
类型：发明
国别省市：