[发明专利]降低电压越限风险的冲击负荷消纳方法

说明书

技术领域

本发明涉及降低电压越限风险技术领域，具体涉及降低电压越限风险的冲击负荷消纳方法。

背景技术

近年来，经济生产快速发展同时，带来的诸种形式如陶瓷厂工业、石材工业、炼钢工业等具有短时间内功率发生骤变的冲击性工业负荷数量和容量也不断地增加。此外，高速电气化铁路的发展，高压牵引站的相继接入，无疑也大大增加了对电网带来的冲击性，给电网带来造成电压波动、有功无功冲击等方面的影响，也给电气设备的正常运行带来了一定危害。冲击负荷接入后的电压情况分析，对能采取有效的应对措施和电网规划方案设计具有重要的意义。

为了充分了解和防范冲击负荷带来的危害，长时间以来人们对冲击负荷的机理和规律做了大量研究。曾有学者基于实测参数建立了冲击负荷模型，分析了冲击负荷对附近发电机组电磁转矩和注入点电压的影响。也有文献提及冲击负荷会导致临近电厂机组励磁系统电压/频率保护动作跳开的实例。有文献分析了电弧炉冲击引起的发电机组内部谐振，得出冲击负荷造成机组长期疲劳损伤的结论。电力变压器则会在冲击负荷等非常规负荷影响下，带来更多温升，严重时破坏绝缘，导致设备寿命下降，如冲击负荷的热冲击和谐波对牵引变压器绝缘的破坏，会造成牵引变寿命的损失等。上述研究可知，冲击负荷对电力系统影响不容忽视，它不仅威胁到电网安全稳定运行，也会破坏电力设备，加速绝缘老化，导致设备强迫停运率提高。

此外，由于冲击负荷电气特性对于电网所呈现的随机性和间歇性特点，电网规划需考虑其外特性，对冲击负荷对电网冲击影响进行仿真分析。而电力系统的仿真与运行实际结合的紧密程度，与负荷模型的实用性息息相关。结合地区典型冲击负荷的实测数据进行建模，研究冲击负荷的随机过程，采用新方法进行负荷预测是目前学者主要研究方向。而工作量大，某些负荷模型参数无法获得是目前有待解决的研究问题。

据相关文献报道，当前由于缺乏准确反映冲击负荷动态的模型，规划中往往将冲击负荷当做一个稳定负荷，采用静态模型代替，如电弧炉作为恒阻抗负荷，电解铝作为恒电流负荷等。而对冲击负荷的实测分析，则是建立负荷动态模型的基础。

对冲击负荷的实测分析，可以发现冲击负荷的有功无功曲线具有数据集的周期性，可以用特征值，即上升速率、持续时间、峰值、尖峰个数、平均值、下降速率等来描述。需要注意的是如果对冲击负荷进行详细拟合，充分刻画其数值特性的话，存在2个问题：

（1）工作量大，需要对较为长期的负荷数据进行分析，同时由于准确刻画数值特性会使得模型较为复杂，加重计算负担；

（2）有些负荷的模型参数无法获得，同时由于配电网规划需根据满足负荷增长的要求进行规划，还需对负荷未来发展进行预估，详细建模的工程价值存疑。

因此，结合实测数据，针对冲击负荷的外特性，即其对系统的冲击，提出简单易行而又反映冲击负荷动态的实用建模，对于电网规划无疑将更具理论意义和工程价值。

目前，已有文献的仿真研究表明，当网络结构发生变化时，有功无功冲击对配电网的影响也将有改变。冲击负荷对配电网的影响主要体现在，冲击负荷距离相关母线和发电机的电气距离，冲击负荷所在接入点的短路容量，相关母线和发电机的短路容量。因此，在电网规划和运行时应予以重视。

本发明将基于反应短路容量特性的短路阻抗等值系统，为降低冲击负荷接入后的电压越限风险问题的解决提供了有效的依据。

发明内容

本发明的目的是提供降低电压越限风险的冲击负荷消纳方法，适用于工程应用和规划精度要求，通过采用短路容量这个可以反映节点特性的主要参数，可量化分析冲击负荷接入后对节点电压的影响，可在电网规划中对节点能消纳的冲击负荷进行定量快效的分析和计算，进而还可得到馈线或者片网接纳冲击负荷的能力。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

降低电压越限风险的冲击负荷消纳方法，其包括步骤如下：

（1）获取要分析电网的网架资料，包括线路阻抗Z_L和变压器现有配置容量S_T；采集电网运行数据，即节点母线的电压V，变压器负载率γ，冲击负荷比例χ，和冲击负荷冲击量S_i，各节点负荷S_L；

（2）根据步骤（1）得到Z_L、V、S_L计算所述电网的短路容量和短路阻抗；

（3）根据得到的短路容量，应用短路环规律将所述电网节点分为同环节点和异环节点：所述短路环指馈线上短路容量相同或者相近的节点的集合，一个短路环上节点的短路容量大小为短路环半径；