[发明专利]一种基于供电能力瓶颈分析的城市电网改造规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网规划技术领域，特别是涉及一种基于供电能力瓶颈分析的城市电网改造规划方法。

背景技术

随着我国城市电网负荷不断增长，除北、上、广、深四大一线城市外，已有佛山、东莞、苏州和天津等多座城市的最高供电负荷超过10000MW，电网规划工作需要进入一个全新的阶段，以适应未来负荷的持续快速增长。现如今，虽然大多数城市的电网规划原则中一般都明确了电网结构的选择、变电站的规划建设规模和线路截面的选取等等，在凭经验选型后对规划电网进行手动潮流计算来校核其对于预测负荷的承载能力，但对于不同的电网接线形式或片区网架结构与变电站/输电线路的规划选型是否协调匹配，则较少进行深入的探讨和研究，缺乏有效的分析方法。由于无法准确掌握不同网络结构的供电能力，使得在对现有网架结构或设备进行改造时存在一定的谜区。

通常情况下，为了保证满足电力系统安全稳定导则，一般是凭经验选择更高一级型号的设备。这样，电网规划的经济性就得不到体现。更重要的是，输电线路和变电站的选型和建设规模相互协调匹配的问题难以解决，使得城市电网在运行中容易出现供电瓶颈。且现有的改造规划方法难以准确考虑如何为远期网架调整预留充足的走廊资源，在城市线路走廊资源日趋紧张的背景下，电网公司可能要为此付出较为沉重的代价。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于供电能力瓶颈分析的城市电网改造规划方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种基于供电能力瓶颈分析的城市电网改造规划方法，具体包括以下步骤：

S1、提取目标电网接线单元或供电片区，构造适合于供电能力瓶颈分析的简化模型；

S2、建立输电线路及主变型号备选库，按其载流能力或额定容量的大小分列排序；

S3、对目标电网接线单元或供电片区进行现有设备投运规模下的供电能力计算及瓶颈分析，找出当前规模下限制供电能力的薄弱环节；

S4、针对薄弱环节进行改造规划，从元件备选库中选择高一级设备替换薄弱环节中的相关设备，重新进行分析，直至目标范围内没有明显薄弱环节为止；标记所有需要改造的目标对象，输出最终的改造规划方案。

所述步骤S1包括：

S11、从完整电网模型中选择所要分析的电网接线单元或供电片区范围，确定其电压等级、节点数和支路数；

S12、以所要分析的电压等级为基准，对于上级变电站和发电机，提取其有功、无功出力以及电压幅值、相角，对于下级供电变电站，提取其有功、无功负荷信息；

S13、对于所要分析的电压等级，提取分析范围内所有输电线路的参数(包括线路回数、电阻、电抗、电纳和热稳电流)以及变电站主变的参数(包括主变型号、主变容量、主变台数和过载系数)；

S14、用上述提取的信息构造适合于供电能力瓶颈分析的简化模型，对节点和支路进行编号，并把下级供电负荷等值到所要分析的电压等级中，成为基准等值负荷。

所述步骤S2包括：

S21、建立架空线路元件备选库，具体型号和排序为：LGJ400<LGJ2×185<LGJ2×240<LGJ2×300<LGJ2×400<LGJ2×500<LGJ2×630<LGJ4×300<LGJ4×400；

S22、建立电缆线路元件备选库，具体型号和排序为：C630<C800<C1000<C1200<C1600<C2000<C2500；

S23、建立主变元件备选库，考虑220kV电压等级的主变，具体型号和排序为：150/150/75MVA<180/180/90MVA<240/240/80MVA<240/240/120MVA。

所述步骤S3包括：

S31、根据所构建的电网简化模型，建立一个考虑电网运行约束以及静态安全约束的供电能力优化数学模型：其中，目标函数为maxf(x_c)，为各负荷节点的有功功率之和(λ为功率因数)，g(x_c,x_s)为等式约束条件，表征电网运行所必须遵从的电路规律，h(x_c,x_s)为不等式约束条件，表征电网运行中变量的波动范围以及其他可在一定范围内变动的量(如线路潮流)；