Rel-03-發(fā)輸電系統(tǒng)充裕性評估

第三章

發(fā)輸電系統(tǒng)充裕性評估CompositeGenerationandTransmissionSystemsAdequacyEvaluation3.1

概述3.2

充裕性評估指標(biāo)體系3.3

考慮多重故障充裕性評估算法和軟件3.4

發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)3.1

概述發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性：是指由統(tǒng)一并網(wǎng)后運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)綜合組成的發(fā)輸電系統(tǒng)按可接受標(biāo)準(zhǔn)和期望數(shù)量向供電點(diǎn)供應(yīng)電力和電能量之能力的度量。充裕性：指在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)、輸、變電設(shè)備額定容量和電壓波動允許限度內(nèi)，考慮元件的計(jì)劃停運(yùn)和非計(jì)劃停運(yùn)及運(yùn)行約束條件下連續(xù)地向用戶提供電力和電能量需求的能力。反映在研究期間內(nèi)發(fā)輸電系統(tǒng)在靜態(tài)條件下系統(tǒng)容量滿足負(fù)荷電力和電能量需求的程度。3.1

概述負(fù)荷供應(yīng)能力：是發(fā)輸電系統(tǒng)的發(fā)電容量通過輸電設(shè)施后可能提供給負(fù)荷的最大功率。當(dāng)負(fù)荷供應(yīng)能力值小于負(fù)荷需求時，即屬于系統(tǒng)故障。分析原理：利用元件的可靠性數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。解析法：采用較嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型和有效算法進(jìn)行系統(tǒng)的可靠性計(jì)算，準(zhǔn)確度較高，但計(jì)算量隨著元件數(shù)呈指數(shù)增加。MonteCarlo法：隨機(jī)試驗(yàn)，重復(fù)K次，最后，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及計(jì)算。特點(diǎn)：計(jì)算結(jié)構(gòu)簡單，計(jì)算誤差與K1/2成反比。為了降低誤差，必須增大K，降顯著增加計(jì)算時間。3.1

概述充裕度指標(biāo)：一般用年值表示，包括負(fù)荷點(diǎn)指標(biāo)和系統(tǒng)指標(biāo)兩類：負(fù)荷點(diǎn)充裕度指標(biāo)可分為基本值、最大值和平均值三種，分別反映某種系統(tǒng)故障時供電點(diǎn)基本可靠性特征量、故障嚴(yán)重程度和充裕度平均水平。系統(tǒng)充裕度指標(biāo)反映系統(tǒng)事故對整個發(fā)輸電系統(tǒng)的影響，表明事故的全局影響。包括系統(tǒng)停電指標(biāo)、系統(tǒng)削減電量指標(biāo)、嚴(yán)重性指標(biāo)、每次擾動造成的平均削減負(fù)荷量、每個負(fù)荷點(diǎn)平均值、事故時的削減負(fù)荷與少供電量的最大值等指標(biāo)。3.1概述電力市場對發(fā)輸電系統(tǒng)的新要求降低需求預(yù)測的不確定性。需求≠負(fù)荷，包括：瞬時需求、平均需求、集成需求、需求時段、峰值需求、合同需求、固定需求和定單需求等8類?？煽啃砸鎸Χ鄠€電力公司。要考慮多種傳輸能力。包括6種：總傳輸能力(TTC)、輸電可靠性裕度(TRM)、容量效益裕度(CBM)、可用傳輸容量(ATC)、不可撤消的可用輸電能力(NATC＝TTC－TRM－包括撤消的輸電服務(wù)備用和容量效益裕度)、可撤消的可用輸電能力(RATC＝TTC－TRM－可撤消的輸電服務(wù)備用和容量效益裕度)要求對風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測、監(jiān)視，事先提出防范措施。3.2

充裕性評估指標(biāo)體系切負(fù)荷概率：ProbabilityofLoadCurtailments，PLC＝∑ti

/T切負(fù)荷頻率：ExpectedFrequencyofLoadCurtailments，EFLC＝8760Ni/T(次/a)切負(fù)荷持續(xù)時間：ExpectedDurationofLoadCurtailments，EDLC＝PLC×8760(h/a)每次切負(fù)荷持續(xù)時間：AverageDurationofLoadCurtailments，ADLC＝EDLC/EFLC(h/次)負(fù)荷切除期望值：ExpectedLoadCurtailments，ELC＝8760∑Ci/T(MW/a)電量不足期望值：ExpectedEnergyNotSupplied，EENS＝8760∑Citi

/T(MW.h/a)系統(tǒng)停電指標(biāo)：BulkPowerInterruptionIndex，BPII＝ELC/L

(MW/MW.a)系統(tǒng)削減電量指標(biāo)：BulkPowerEnergyCurtailmentIndex，BPECI＝EENS/L(MW.h/MW.a)嚴(yán)重程度：SeverityIndex，SI＝BPECI×60(系統(tǒng).分)3.3

考慮多重故障充裕性評估算法和軟件主要方法：偶發(fā)事故枚舉法、MonteCarlo模擬法元件狀態(tài)持續(xù)時間抽樣法：假定元件運(yùn)行時間和故障狀態(tài)下修復(fù)時間服從某種概率分布（通常采用指數(shù)分布）；根據(jù)元件的故障率和修復(fù)率確定該元件在給定時間段內(nèi)的狀態(tài)和狀態(tài)持續(xù)時間；當(dāng)給定時間段內(nèi)所有元件的狀態(tài)和狀態(tài)持續(xù)時間確定后，就可以獲得系統(tǒng)狀態(tài)序列和持續(xù)時間。算法流程，如圖3.2所示。3.3

考慮多重故障充裕性評估算法和軟件圖3.2發(fā)輸電系統(tǒng)充裕度評估算法流程圖輸入系統(tǒng)元件數(shù)據(jù)，形成系統(tǒng)信息進(jìn)行MonteCarlo模擬，通過元件狀態(tài)持續(xù)時間抽樣，形成系統(tǒng)狀態(tài)序列按時間順序取系統(tǒng)狀態(tài)序列中的一個系統(tǒng)狀態(tài)讀入本狀態(tài)的評估結(jié)果：導(dǎo)納矩陣、系統(tǒng)參數(shù)、發(fā)電機(jī)調(diào)整和切負(fù)荷情況本狀態(tài)是否已評估過？與前一狀態(tài)進(jìn)行比較元件故障造成系統(tǒng)狀態(tài)改變？發(fā)電機(jī)故障？進(jìn)入單重線路故障評估模塊③進(jìn)入單一狀態(tài)評估模塊進(jìn)行完全評估①進(jìn)入單重發(fā)電機(jī)故障評估模塊②AnynnyyA保存評估結(jié)果，包括將系統(tǒng)解列成電氣島的情況，各電氣島的導(dǎo)納矩陣、系統(tǒng)參數(shù)、發(fā)電機(jī)調(diào)整以及基于各節(jié)點(diǎn)切負(fù)荷值和系統(tǒng)總切負(fù)荷值系統(tǒng)狀態(tài)序列評估完畢？統(tǒng)計(jì)評估結(jié)果，根據(jù)各系統(tǒng)狀態(tài)的次數(shù)、持續(xù)時間、節(jié)點(diǎn)切負(fù)荷值和系統(tǒng)切負(fù)荷值，計(jì)算相應(yīng)的可靠性指標(biāo)輸出可靠性指標(biāo)，計(jì)算結(jié)束ny3.3

考慮多重故障充裕性評估算法和軟件圖中幾個主要模塊包括：單一故障評估模塊：出現(xiàn)這一情況的原因在于某一元件恢復(fù)運(yùn)行，產(chǎn)生的新狀態(tài)尚未評估?？蓪⒃摖顟B(tài)轉(zhuǎn)換為連續(xù)單重故障形成的子狀態(tài)序列并進(jìn)行評估。單重發(fā)電機(jī)故障評估模塊：單重發(fā)電機(jī)故障時，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)沒變，可直接進(jìn)行潮流計(jì)算。此時潮流不收斂的原因在于發(fā)電機(jī)故障引起的較大不平衡功率超過了平衡節(jié)點(diǎn)的平衡能力。首先需要進(jìn)行不平衡功率的調(diào)整。為了使發(fā)電機(jī)功率調(diào)整和切負(fù)荷更合理，可采用靈敏度分析方法進(jìn)行調(diào)整，如圖3.3所示。單重線路故障評估模塊：如果沒有造成系統(tǒng)解列，可采用速度較快的補(bǔ)償法開斷潮流計(jì)算，即采用靈敏度分析調(diào)整發(fā)電機(jī)出力和切負(fù)荷逐步降低開斷線的功率，直至故障后潮流計(jì)算收斂；如果造成系統(tǒng)解列，則需要對所有新形成的電氣島均進(jìn)行電氣島潮流計(jì)算。為了使電氣島潮流收斂，首先應(yīng)該采用靈敏度分析進(jìn)行不平衡功率調(diào)整，降低開斷線路功率至零，如圖3.4所示。3.3

考慮多重故障充裕性評估算法和軟件單重發(fā)電機(jī)故障計(jì)算故障發(fā)電機(jī)支路功率，即發(fā)電機(jī)故障引起的不平衡功率不平衡功率＝0？n形成以發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)為中心的按廣度搜索的關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)集確定故障發(fā)電機(jī)支路，可以選擇發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的變壓器支路或在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間添加阻抗很小的連接支路yABA按照廣度搜索的關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)順序增加發(fā)電機(jī)出力無發(fā)電機(jī)可加？y按照廣度搜索的關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)順序切第三級負(fù)荷無負(fù)荷可切？y按照廣度搜索的關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)順序切第二級負(fù)荷無負(fù)荷可切？y按照廣度搜索的關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)順序切第一級負(fù)荷nnnB線路過負(fù)荷？潮流計(jì)算無發(fā)電機(jī)可加？n將故障發(fā)電機(jī)分成幾個故障的小發(fā)電機(jī)重新進(jìn)行發(fā)電機(jī)出力調(diào)整和切負(fù)荷計(jì)算，保證在每個小發(fā)電機(jī)故障狀態(tài)下潮流收斂靈敏度分析調(diào)整發(fā)電機(jī)出力和切負(fù)荷潮流計(jì)算輸出發(fā)電機(jī)調(diào)整量和切負(fù)荷量nyy圖3.3單重發(fā)電機(jī)故障評估算法流程框圖3.3

考慮多重故障充裕性評估算法和軟件故障后潮流計(jì)算是否收斂？靈敏度分析調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力和切負(fù)荷，逐步降低開斷線路的功率，直至降到零故障后潮流計(jì)算n線路過負(fù)荷？靈敏度分析調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力和切負(fù)荷故障后潮流計(jì)算y輸出發(fā)電機(jī)調(diào)整量和切負(fù)荷量yn單重線路故障形成電氣島并初始化其參數(shù)，如果無平衡節(jié)點(diǎn)，還需形成平衡節(jié)點(diǎn)是否解列？n靈敏度分析調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力和切負(fù)荷，逐步降低開斷線路的功率，直至降到零yA故障前潮流計(jì)算線路功率為零？y電氣島潮流計(jì)算nA恢復(fù)潮流計(jì)算結(jié)果，標(biāo)志潮流發(fā)散是否收斂？nyn線路過負(fù)荷？靈敏度分析調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力和切負(fù)荷電氣島潮流計(jì)算y是否收斂？n輸出發(fā)電機(jī)調(diào)整量和切負(fù)荷量y圖3.4單重線路故障評估算法流程圖3.4

發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)表3.3IEEE發(fā)輸電測試系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)序號項(xiàng)目名稱IEEE－RTS79IEEE－RTS961發(fā)表年份197919962單機(jī)容量/MW4004003發(fā)電機(jī)臺數(shù)32964總裝機(jī)容量/MW3405102155母線條數(shù)24736線路條數(shù)331047變壓器臺數(shù)5168電抗器臺數(shù)139年最大負(fù)荷/MW2850855010電壓等級/kVAC：138/230AC：138/230＋DC輸電線RTS96是RTS79的規(guī)模擴(kuò)展3倍，并加入DC聯(lián)絡(luò)線；年小時持續(xù)負(fù)荷曲線相同；機(jī)組容量較小，未能反映現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)；地區(qū)間電力交換不明顯。3.4

發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)表3.9IEEE－RTS79評估結(jié)果比較項(xiàng)目指標(biāo)本章方法及結(jié)果R.Billinton方法及結(jié)果方法MonteCarlo法解析法計(jì)算特點(diǎn)模擬時間7×105h，考慮到9重以上的故障，交流計(jì)算潮流，基于直流潮流切負(fù)荷線路故障計(jì)算到3重，發(fā)電機(jī)故障計(jì)算到5重，交流計(jì)算潮流，基于直流潮流切負(fù)荷計(jì)算環(huán)境PH4000微機(jī)，WindowsNTVax－6330小型機(jī)系統(tǒng)切負(fù)荷率0.09850.0814系統(tǒng)切負(fù)荷持續(xù)時間/(h/a)863.1948711.2897切負(fù)