[发明专利]一种适用于特高压电网分层分区的稳定性分析及优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于特高压电网分层分区的稳定性分析及优化方法，具体包括改进的短路电流水平计算方法、基于自适应神经模糊推理系统（Adaptive Neural Fuzzy Inference System，简称ANFIS）的安全域最优潮流分析以及基于改进遗传算法的无功补偿优化方法，属于特高压输电电网安全领域。

背景技术

到2013年，我国计划特高压同步电网典型运行方式为“两纵一环”结构，其中“西纵”为特高压蒙西站至长沙站，“东纵”为锡盟至上海，华东电网形成特高压环网。国内的特高压电网已进入了快速发展的阶段，骨干网架将逐步变为特高压电网与1000/500/220kV电磁环网运行的格局。但特高压引入后，电网运行特性将发生较大改变，也将对受端电网的安全稳定运行、电压无功控制、短路电流控制等方面将带来一系列新的问题，如：系统发生故障时功率大范围转移引发的电压失稳将成为受端电网安全稳定的主要问题之一，尤其在特高压骨干网基本建成后，必将增大系统短路电流水平。

《电力系统安全稳定导则》（DL755-2001，以下简称《导则》）中明确规定：随着高一级电压电网的建设，下级电压电网应逐步实现分区运行，相邻分区之间互为备用，以避免和消除严重影响电网安全稳定运行的不同电压等级的电磁环网，并有效限制短路电流和简化继电保护配置。由此可见，分层分区运行是电网发展的必然趋势，从系统潮流分析、短路电流水平以及无功优化等方面分析特高压分层分区接入受端电网后带来的影响，不仅可以保障电网的安全稳定运行，还可创造可观的技术经济效益和社会效益。

电网输电容量不断增加，系统故障后潮流大范围转移引发的电压失稳将成为受端电网安全稳定的主要问题之一。尤其在特高压骨干网基本建成后，由于500kV分区电网的重要性，它将不可避免地以环网的形式存在，这就削弱了分层分区所能带来的短路电流降低的好处。因而，需要从多个层面共同寻找限制电网短路电流的综合解决方案。另外，为提高电网的电压稳定性，一般会建议加装SVC或STATCOM等动态无功设备。然而，这些动态无功设备的投入将大大增加主网中的短路容量。而在电网末梢的电压薄弱点安装，其效果就会事半功倍。造成目前电网动态无功缺乏的根源在于高电压等级电网承担了大量的低压电网的无功平衡任务。

为了提高电压稳定水平，降低网损，并制定有效短路电流抑制措施，有必要对系统潮流、短路电流水平以及无功补偿进行计算分析，为特高压接入受端电网稳定性研究提供依据。结合特高压电网以及电网分层分区发展的内在规律，针对制约电网发展和安全稳定运行的难点问题进行分析研究，将有利于国家“资源节约型、环境友好型”社会建设战略，更有利于未来国家电网的规划。

发明内容

本发明的目的是研究特高压电网分层分区的稳定性分析及优化方法，具体研究适用于分层分区的短路电流水平计算方法，并从潮流优化以及无功补偿优化着手，改进电网运行效益，在一定程度上提高系统的供电可靠性。

本发明涉及一种适用于特高压电网分层分区的稳定性分析及优化方法，其中包括改进的短路电流水平计算方法、基于ANFIS的安全域最优潮流分析以及基于改进遗传算法的无功补偿优化方法。

一种适用于特高压电网分层分区的稳定性分析方法，该方法含有步骤：

1. 改进的短路电流水平计算方法

改进的短路电流水平计算方法旨在研究如何拓宽短路计算对特高压电网分层分区的适应性。在某些特殊情况下，受端电网中的线路将以单相或两相输电运行，此时系统若发生短路现象，传统的对称分量法是无法计算的。为弥补传统算法在非对称输电计算的不足，引入一种补全虚拟阻抗，将电路特性补充成三相电路的短路电流计算方法。该方法具体步骤如下：

（1）获取节点阻抗矩阵，并根据阻抗矩阵自动分析求解方式；

（2）虚拟阻抗取已知节点阻抗的平均值，虚拟线路的相间阻抗为零；

（3）计算三相线阻矩阵，线路阻抗是由故障点位置占线路长度百分比除以基础线路阻抗再乘以节点阻抗矩阵得到的；

（4）由三个不对称相量与三组对称相量之间的关系，求出三序线阻矩阵；

（5）由三序线路阻抗矩阵求短路电流。

2. 基于ANFIS的安全域最优潮流分析

最优潮流分析旨在研究如何分配系统潮流，使电网在保证电网安全性的条件下，系统运行经济性最优。在实现受端电网分层分区优化方案的前提下，结合特征值分析、连续潮流以及暂态稳定性研究，形成可靠的系统安全域，并结合ANFIS及动态安全域最优潮流模型，对系统潮流进行分析。该方法具体步骤如下：