甘 雯,徐國華,詹銳烽

(國網(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)實時風險分析法及其應用*

甘 雯,徐國華,詹銳烽

(國網(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)實時風險分析方法.通過計算N-1事故預想集下電網(wǎng)主要節(jié)點的潮流變化,并與電網(wǎng)所能承受的極限供電能力進行比較,得出當前電網(wǎng)方式各種事故情況下的供電裕度,同時依據(jù)《國家電網(wǎng)公司安全事故調(diào)查規(guī)程》中對事故等級的規(guī)定,確定當前電網(wǎng)可能的風險等級,給出避免發(fā)生該等級事故和應急處置的輔助決策.

供電裕度;風險分析;事故等級誤跳;預控

電網(wǎng)實時風險分析有助于幫助調(diào)度運行人員及時掌握電網(wǎng)運行情況和薄弱環(huán)節(jié),對保證電網(wǎng)的安全運行意義重大.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算結(jié)果,缺乏對結(jié)果的再分析、電網(wǎng)存在風險的評價以及輔助策略的提供.調(diào)度人員需經(jīng)過人工計算和分析才能得到需要的結(jié)果,計算耗時長,計算類型單一,不利于調(diào)度人員全面、實時地掌握電網(wǎng)情況.

前人在此方面已做了大量研究[1～3],但歸納可以看出無論何種方法,研究的重點在于風險指標的建模和量化,這一量化結(jié)果的準確性取決于兩個方面：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)備運行周期、運行狀況、負荷水平、自然、人為等因素的影響,每種事故發(fā)生的概率難以估計,使得這種類型的風險評估仍停留在理論階段.從調(diào)度運行角度講,調(diào)度人員關(guān)心的問題是各種事故發(fā)生時電網(wǎng)潮流的變化是否可能造成失負荷、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.本文的風險分析主要考慮事故發(fā)生的嚴重性.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重要指標.供電裕度越大,電網(wǎng)發(fā)生擾動時的風險越小,可靠性越高;反之亦然.且電網(wǎng)供電裕度易量化,便于計算.本文提出通過計算電網(wǎng)供電裕度來評價當前電網(wǎng)發(fā)生事故時的風險方法,并通過實例證明了該方法的實用性.

1 供電裕度的計算

電網(wǎng)供電裕度是指電網(wǎng)在當前方式、負荷水平下,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).對于3-000 MW以下且大裝機容量機組少的浙江省湖州電網(wǎng),當出現(xiàn)大的事故導致有功嚴重不足時,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.本文主要以計算電網(wǎng)主要節(jié)點的有功裕度為主評價電網(wǎng)的風險.

1.1 供電裕度的數(shù)學表示

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

其中：r為供電裕度;Pmax為節(jié)點最大供電能力;Pr為節(jié)點當前實際功率.

當r＜0時,該節(jié)點潮流越限,供電能力不足,需要轉(zhuǎn)移或控制負荷;

當0≤r＜1時,該節(jié)點供電滿足需求;

當=1時,該節(jié)點負荷全失;

當r＞1時,該節(jié)點潮流出現(xiàn)倒送,相當于小系統(tǒng)運行,適用于中低壓側(cè)有小電源的系統(tǒng),針對本地區(qū)保護配置的實際情況,小電源一般均可解列,此種情況不予考慮.

1.2 N 1事件集

正常運行方式下,電網(wǎng)能夠穩(wěn)定運行,因此,供電裕度計算的前提條件是電網(wǎng)發(fā)生了一些擾動.本文建立了各元件N-1事故預想集,并形成量化矩陣,通過自動或人工觸發(fā)事件,進而計算事件發(fā)生后主要節(jié)點的供電裕度情況.以湖州地區(qū)電網(wǎng)常見事故預想為例,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 風險分析的實現(xiàn)

2.1 事故等級的劃分

國家電網(wǎng)安監(jiān)[2011]2024號文件“關(guān)于印發(fā)《《國家電網(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個等級,并詳細做了闡述,且將6級及以上的電網(wǎng)事故納入到考核的范圍.本文計算出的風險等級也以此為據(jù).

2.2 風險分析的實現(xiàn)流程圖

算法實現(xiàn)的環(huán)境：SCADA實時數(shù)據(jù)庫(包括有功潮流、開關(guān)量、電網(wǎng)主節(jié)點編號等信息）、VB編程工具.具體實現(xiàn)流程如圖1所示.通過人工觸發(fā)或時鐘觸發(fā)事故的發(fā)生,同時讀取各節(jié)點歷史潮流和備自投投退信息進行簡單的潮流計算,得到當前的有功潮流,根據(jù)供電裕度計算公式,計算出供電裕度,同時對失負荷變電站進行風險等級劃分,最終得出信息報告.

圖1 風險分析實現(xiàn)流程圖Fig. 1 Flow sheet of risk analysis

3 實際應用

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,正常運行時采取并列方式,正常運行潮流如圖2.某段時間,#1主變需停役處理相關(guān)缺陷,對這種特殊方式下的電網(wǎng)進行風險分析,得到圖3的分析報告.從信息報告中可以看出,主變N-1時所有節(jié)點供電裕度為1,相當于全失,失電負荷達63.2 MW,構(gòu)成電網(wǎng)六級風險,可通過太吉1600線或傅金1607線轉(zhuǎn)供太傅變部分負荷,提前做好預控措施,避免該等級風險的發(fā)生.

圖2 正常運行潮流圖Fig. 2 Power flow chart of normal condition

圖3 風險分析報告Fig. 3 Risk analysis report

4 結(jié)論

本算法充分結(jié)合了當前電網(wǎng)的實際情況和風險等級規(guī)定,有效地幫助了調(diào)度運行人員及時分析、掌握湖州電網(wǎng)存在的安全風險,為調(diào)度運行人員做好風險前預控、事故后處理及事故預想提供了輔助工具,且算法簡單,易于實現(xiàn),同時結(jié)果以信息報告的形式返回,讓人一目了然,對于地區(qū)級110kV電壓等級電網(wǎng)的風險分析有很大的參考價值.

[1]吳文傳,寧遼逸,張伯明,等.電力系統(tǒng)在線運行風險評估與決策[J].電力科學與技術(shù)學報,2009,24(2）：28-34.

[2]王守相,張伯明.基于時間裕度的全局電力系統(tǒng)暫態(tài)安全風險評估[J].中國電機工程學報,2005,25(15）：5155.

[3]周家啟,趙霞.電力系統(tǒng)風險風險評估方法和應用實例研究[J].中國電力,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)度運行.E-mail：94236589@qq.com