甘 雯,徐國(guó)華,詹銳烽

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司,浙江湖州 313000）

一種基于供電裕度的電網(wǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)分析法及其應(yīng)用*

甘 雯,徐國(guó)華,詹銳烽

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司,浙江湖州 313000）

提出了一種基于供電裕度的電網(wǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)分析方法.通過(guò)計(jì)算N-1事故預(yù)想集下電網(wǎng)主要節(jié)點(diǎn)的潮流變化,并與電網(wǎng)所能承受的極限供電能力進(jìn)行比較,得出當(dāng)前電網(wǎng)方式各種事故情況下的供電裕度,同時(shí)依據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司安全事故調(diào)查規(guī)程》中對(duì)事故等級(jí)的規(guī)定,確定當(dāng)前電網(wǎng)可能的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),給出避免發(fā)生該等級(jí)事故和應(yīng)急處置的輔助決策.

供電裕度;風(fēng)險(xiǎn)分析;事故等級(jí)誤跳;預(yù)控

電網(wǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)分析有助于幫助調(diào)度運(yùn)行人員及時(shí)掌握電網(wǎng)運(yùn)行情況和薄弱環(huán)節(jié),對(duì)保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行意義重大.目前,調(diào)度OPEN3000技術(shù)支持系統(tǒng)雖然提供了潮流分析的手段,但只給出了分散的計(jì)算結(jié)果,缺乏對(duì)結(jié)果的再分析、電網(wǎng)存在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)以及輔助策略的提供.調(diào)度人員需經(jīng)過(guò)人工計(jì)算和分析才能得到需要的結(jié)果,計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng),計(jì)算類型單一,不利于調(diào)度人員全面、實(shí)時(shí)地掌握電網(wǎng)情況.

前人在此方面已做了大量研究[1～3],但歸納可以看出無(wú)論何種方法,研究的重點(diǎn)在于風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的建模和量化,這一量化結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于兩個(gè)方面：即某一事故發(fā)生的概率及引發(fā)后果的大小值.由于受到設(shè)備運(yùn)行周期、運(yùn)行狀況、負(fù)荷水平、自然、人為等因素的影響,每種事故發(fā)生的概率難以估計(jì),使得這種類型的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估仍停留在理論階段.從調(diào)度運(yùn)行角度講,調(diào)度人員關(guān)心的問(wèn)題是各種事故發(fā)生時(shí)電網(wǎng)潮流的變化是否可能造成失負(fù)荷、斷面越限等危害電網(wǎng)安全的情況,較少關(guān)注某一事故發(fā)生的概率性.本文的風(fēng)險(xiǎn)分析主要考慮事故發(fā)生的嚴(yán)重性.電網(wǎng)供電裕度是衡量電網(wǎng)供電能力和可靠性水平的一個(gè)重要指標(biāo).供電裕度越大,電網(wǎng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)越小,可靠性越高;反之亦然.且電網(wǎng)供電裕度易量化,便于計(jì)算.本文提出通過(guò)計(jì)算電網(wǎng)供電裕度來(lái)評(píng)價(jià)當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)方法,并通過(guò)實(shí)例證明了該方法的實(shí)用性.

1 供電裕度的計(jì)算

電網(wǎng)供電裕度是指電網(wǎng)在當(dāng)前方式、負(fù)荷水平下,還能承受供電能力的大小.從電能質(zhì)量三要素角度可以分為電壓裕度,頻率裕度和有功裕度.這幾者之間相互關(guān)聯(lián).對(duì)于3-000 MW以下且大裝機(jī)容量機(jī)組少的浙江省湖州電網(wǎng),當(dāng)出現(xiàn)大的事故導(dǎo)致有功嚴(yán)重不足時(shí),依靠電網(wǎng)低周減載裝置,不易造成電壓、頻率的大幅度變化,甚至超出規(guī)定的范圍.本文主要以計(jì)算電網(wǎng)主要節(jié)點(diǎn)的有功裕度為主評(píng)價(jià)電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn).

1.1 供電裕度的數(shù)學(xué)表示

根據(jù)上述電網(wǎng)供電裕度的定義,其數(shù)學(xué)計(jì)算公式可以表示如下：

其中：r為供電裕度;Pmax為節(jié)點(diǎn)最大供電能力;Pr為節(jié)點(diǎn)當(dāng)前實(shí)際功率.

當(dāng)r＜0時(shí),該節(jié)點(diǎn)潮流越限,供電能力不足,需要轉(zhuǎn)移或控制負(fù)荷;

當(dāng)0≤r＜1時(shí),該節(jié)點(diǎn)供電滿足需求;

當(dāng)=1時(shí),該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷全失;

當(dāng)r＞1時(shí),該節(jié)點(diǎn)潮流出現(xiàn)倒送,相當(dāng)于小系統(tǒng)運(yùn)行,適用于中低壓側(cè)有小電源的系統(tǒng),針對(duì)本地區(qū)保護(hù)配置的實(shí)際情況,小電源一般均可解列,此種情況不予考慮.

1.2 N 1事件集

正常運(yùn)行方式下,電網(wǎng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行,因此,供電裕度計(jì)算的前提條件是電網(wǎng)發(fā)生了一些擾動(dòng).本文建立了各元件N-1事故預(yù)想集,并形成量化矩陣,通過(guò)自動(dòng)或人工觸發(fā)事件,進(jìn)而計(jì)算事件發(fā)生后主要節(jié)點(diǎn)的供電裕度情況.以湖州地區(qū)電網(wǎng)常見(jiàn)事故預(yù)想為例,建立的量化表(表1）,用戶還可自行增加和設(shè)置.

表1 量化表Table 1 Quantization table

2 風(fēng)險(xiǎn)分析的實(shí)現(xiàn)

2.1 事故等級(jí)的劃分

國(guó)家電網(wǎng)安監(jiān)[2011]2024號(hào)文件“關(guān)于印發(fā)《《國(guó)家電網(wǎng)公司安全事故調(diào)查規(guī)程》的通知”明確將電網(wǎng)事故劃分為8個(gè)等級(jí),并詳細(xì)做了闡述,且將6級(jí)及以上的電網(wǎng)事故納入到考核的范圍.本文計(jì)算出的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也以此為據(jù).

2.2 風(fēng)險(xiǎn)分析的實(shí)現(xiàn)流程圖

算法實(shí)現(xiàn)的環(huán)境：SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)(包括有功潮流、開(kāi)關(guān)量、電網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)編號(hào)等信息）、VB編程工具.具體實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示.通過(guò)人工觸發(fā)或時(shí)鐘觸發(fā)事故的發(fā)生,同時(shí)讀取各節(jié)點(diǎn)歷史潮流和備自投投退信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的潮流計(jì)算,得到當(dāng)前的有功潮流,根據(jù)供電裕度計(jì)算公式,計(jì)算出供電裕度,同時(shí)對(duì)失負(fù)荷變電站進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分,最終得出信息報(bào)告.

圖1 風(fēng)險(xiǎn)分析實(shí)現(xiàn)流程圖Fig. 1 Flow sheet of risk analysis

3 實(shí)際應(yīng)用

以220 k V太傅變?yōu)槔?該變?yōu)殡p主變、220 k V/110kV雙母接線、35 k V單母分段方式,主變?nèi)萘?50 MVAR,正常運(yùn)行時(shí)采取并列方式,正常運(yùn)行潮流如圖2.某段時(shí)間,#1主變需停役處理相關(guān)缺陷,對(duì)這種特殊方式下的電網(wǎng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,得到圖3的分析報(bào)告.從信息報(bào)告中可以看出,主變N-1時(shí)所有節(jié)點(diǎn)供電裕度為1,相當(dāng)于全失,失電負(fù)荷達(dá)63.2 MW,構(gòu)成電網(wǎng)六級(jí)風(fēng)險(xiǎn),可通過(guò)太吉1600線或傅金1607線轉(zhuǎn)供太傅變部分負(fù)荷,提前做好預(yù)控措施,避免該等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生.

圖2 正常運(yùn)行潮流圖Fig. 2 Power flow chart of normal condition

圖3 風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告Fig. 3 Risk analysis report

4 結(jié)論

本算法充分結(jié)合了當(dāng)前電網(wǎng)的實(shí)際情況和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)規(guī)定,有效地幫助了調(diào)度運(yùn)行人員及時(shí)分析、掌握湖州電網(wǎng)存在的安全風(fēng)險(xiǎn),為調(diào)度運(yùn)行人員做好風(fēng)險(xiǎn)前預(yù)控、事故后處理及事故預(yù)想提供了輔助工具,且算法簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),同時(shí)結(jié)果以信息報(bào)告的形式返回,讓人一目了然,對(duì)于地區(qū)級(jí)110kV電壓等級(jí)電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)分析有很大的參考價(jià)值.

[1]吳文傳,寧遼逸,張伯明,等.電力系統(tǒng)在線運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào),2009,24(2）：28-34.

[2]王守相,張伯明.基于時(shí)間裕度的全局電力系統(tǒng)暫態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005,25(15）：5155.

[3]周家啟,趙霞.電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和應(yīng)用實(shí)例研究[J].中國(guó)電力,2006,39(8）：77-81.

A Method and Application for the Analysis of Power Grid’s Timely Risk Based on Power Margin

GAN Wen,XU Guohua,ZHAN Ruifeng
(Huzhou Power Company,Zhejiang Electric Power Company of the State Grid,Huzhou 313000,China）

This paper presents a method for the analysis of power grid timely risk based on power margin. By calculating flow change of the power grid nodes for the N-1 contingency set,and comparing with the limits of power supply capacity,the power margin of various accident modes can be obtained.At the same time,according to the risk level provision of“China State Grid Corp.Safety Accident Investigation Procedures”,we can determine the potential risk level of current power grid,and further give the method for avoiding the risk and assistant decision of emergency disposal.

the power margin;risk analysis;accident levels missed hop;pre control

TM732

A

1009-1734(2014）02-0039-03

2013-10-20

甘雯,工程師,研究方向：電網(wǎng)技術(shù)及電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行.E-mail：94236589@qq.com