發電機組降壓運行備選方案的選擇方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電氣工程自動化領域，具體設及一種發電機組降壓運行方案的選擇方 法。
【背景技術】
[0002] 我國是資源大國，但是也存在著資源分布嚴重不均衡的現象。正因如此，我國各個 地區電源裝機容量與負荷的發展不平衡，即電源主要集中在我國中西部、西北部地區，該類 地區發出的電力除被本地消耗外，還有大量的剩余電能外送;而中東部地區由于自然資源 相對不足，該類地區裝機容量偏少，部分地區近年來負荷增長迅速，而電源增長則相對較 緩，甚至為0。^湖南為例，電源主要集中在常德、益陽、張家界、類底、懷化等西北部地區，約 一半的電力在本地區消納后，有大量的剩余電能外送;湘東地區作為湖南電網的負荷中屯、， 其裝機容量偏少，特別是湘南地區近年來負荷發展迅速，電源增長卻幾乎為0,因此該地區 電能供不應求，一半W上的電力需靠外界支援，已完全不能滿足該地區負荷增長的需要。因 此，區域電源裝機容量與負荷發展的不平衡是當前湖南電源接入電網，甚至是我國電源接 入電網的基本特點。
[0003] 目前，電網中大型同步發電機組根據其周邊電力負荷發展情況，可接入不同電壓 等級電網。而大型發電機組選擇哪級電壓等級接入不只對機組運行經濟性，還將對電力系 統的安全穩定性產生重大的影響。同時，大型發電機組接入不同電壓等級，其開停機的調度 權將屬于不同層級電力調度中屯、（網調、省調）。
[0004] 受國家宏觀政策和發電企業提高運行效益等因素的影響，電力系統新投運的機組 多為600MW及W上機組，未來5~10年1000MW級機組也將大量投運。目前我國600MW及W上裝 機容量發電機組大多W超高壓接入電網。采用超高壓接入有利于提高系統的暫態穩定性， 減少高壓系統網絡的短路電流水平。但是隨著超高壓電網特別是特高壓電網的發展，網架 結構逐漸加強，超高壓電網短路電流水平也不斷攀升。另一方面隨著國家節能減排工作的 不斷推進，電廠"上大壓小"計劃逐步落實，200兆瓦及W下的小火電機組已逐漸關停，大容 量機組逐步替代小容量機組，高壓電網機組投運比例明顯下降，增大了超高壓變電、輸電容 量需求。與此同時，負荷中屯、地區受站點選址等外部因素的影響，超高壓電網建設遲緩，超 高壓變電、輸電能力不足的問題愈加嚴重。緩解運種情況的可行方法之一是將高一級電壓 等級的發電機組降壓接入低一級電壓等級電網，即為機組降壓運行。
[0005] 部分地區高壓電網網架堅強、分區負荷規模大。可考慮在此類分區中將大容量機 組接入高壓電網，可W節約或延后新增超高壓降壓容量的投資，帶來明顯的經濟效益，也可 W使得電廠所發電能就地消納，減少潮流迂回及電力二次變壓產生的損耗，符合國家提出 的"節能減排"政策，還可W降低超高壓電網短路電流水平。
[0006] 現階段有關機組降壓運行的研究，都是W實際機組降壓運行工程為依托，確定此 工程中機組降壓運行方案，分析機組降壓后對電網的影響;該類方法無法適用于所有機組， 通用性差，而且該類方法均單一僅僅W經濟性指標確定降壓方案，安全性僅用來校核，其考 慮的影響因素較少，往往忽視了一些較為重要的影響因素。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于提供一種通用性好、并且綜合考慮運行方式改變前后電網系統 的安全性和經濟性的發電機組降壓運行方案選擇方法。
[0008] 本發明提供的運種發電機組降壓運行方案選擇方法，包括如下步驟：
[0009] S1.通過發電機組的電壓等級和電源負荷的匹配度確定機組降壓運行的候選方案 集合；
[0010] S2.針對步驟S1得到的候選方案，分別計算各個候選方案的經濟指標、線路潮流過 載率、電壓偏移率、靜態電壓穩定裕度、靜態靈敏度和短路電流的指標；
[0011] S3.針對步驟S2得到的各個候選方案的指標，建立線性加權評價模型，確定評價模 型中各個指標的加權系數，計算各個候選方案的得分，得分越高表明候選方案的性能越好；
[0012] S4.將步驟S2中得到的各個候選方案依次進行安全性能校驗，候選方案通過安全 性能校驗表明候選方案的施行不會影響電網的安全性能；
[0013] S5.根據步驟S3得到的各個候選方案的得分和步驟S4得到的校驗結果，選取得分 最高且通過安全性能校驗的備選方案作為最終的機組降壓運行方案。
[0014] 步驟S1所述的電源負荷的匹配度，為采用W下公式進行匹配度計算：
[0015]
[0016] 電源負荷匹配度反映出擬降壓機組所發電力是否能在擬接入供區更好地消納：電 源負荷匹配度越小，則擬降壓機組所發電力能更好地在該地區進行消納，機組運行效益更 高，同時機組出力波動對地區電網影響更小，風險水平越低。
[0017] 步驟S2所述的計算各個候選方案的指標，包括如下步驟：
[001引1)計算經濟指標：
[0019] 所述的經濟指標為基于系統網損和線路投資成本的經濟指標，采用如下算式進行 經濟指標的計算：
[0020] Ip = 8760 X Pld X T X C+Xi X Ei
[0021] 式中為Pld系統網損;Τ為規劃周期，取為10年;C為電價;&為新建線路的長度;El為 每千米線路投資費用；
[0022] 2)計算電壓偏移率指標：
[0023]
[0024] 式NB為節點總數;Vi為節點i的實際電壓;V為節點i的額定電壓；
[0025] 3)計算線路潮流過載率指標：
[0026]
[0027] 式中NC為系統線路數；為線路潮流;tSf"為線路潮流限值；
[0028] 4)計算靜態電壓穩定裕度指標：
[0029] 用功率儲備系數ΚΡ和電壓儲備系數KV來反映系統的靜態電壓穩定裕度：
[0030]
[0031] 式中Kp為功率儲備系數;Pmax為系統極限有功功率;P為正常運行系統有功功率;Κν 為電壓儲備系數;Vo為正常運行電壓;Vcr為臨界電壓；
[0032] 5)計算靜態靈敏度指標：
[0033]
[0034] 式中L為靜態靈敏度;dV為電壓幅值產生的變化;dQ為系統內某節點的無功補償的 變化；
[0035] 6)計算短路電流指標：
[0036]
[0037] 式中Im為主要母線短路電流;Iz為母線遮斷電流。
[0038] 步驟S3所述的線性加權評價模型為：
[0039] F(x) = ω ifi(x)+ω 2f2(x)+ω 3f3(x)+ω 江4(x)+ω 5f5(x)+ω 6f6(x)
[0040] 式中F(x)為候選方案的得分;fi(x)~f6(x)分別為方案的經濟指標、節點電壓、支 路潮流過載率、靜態電壓穩定裕度、靜態靈敏度及短路電流指標;相應的ω 1~ω 6為上述指 標的權重。
[0041 ]步驟S3所述的線性加權評價模型，還包括約束條件，具體約束條件如下：
[0045] 式中化i、化i分別為發電機組的有功出力和無功出力;PDi、Q〇i分別為系統的總有功 和無功負荷；|Vi巧節點i的電壓幅值;Gu、Bi^別為連接節點i、j的電導和電納；θι功不同 節點間電壓相角；Vimax、Vimin分別為第i個節點的最大允許電壓值和最小允許電壓值； 尸cT、分別為發電機的最小有功和無功出力，巧分別為發電機的最大有功 和無功出力。
[0046] 步驟S3所述的加權系數，為采用變異系數法確定，具體包括如下步驟：
[0047] 1)建立評價矩陣：
[004引評價矩陣:Υ=[ΥιΥ2...Υη]
[0049] 評價向量指標:Yj=[yij y2r'Tmj]T
[0050] 權重向量：ω =[ ωι c02... ωη]τ;
[0051] 式中Yj為第j個機組的降壓方案評價指標;m為評價指標數量;η為機組降壓方案編 號；