[发明专利]雷电气候下的源网荷储控制和负荷柔性投切方法和系统

说明书

本发明涉及一种雷电气候下的源网荷储控制和负荷柔性投切方法，包括以下步骤：步骤1：对雷电进行探测，并对雷击的地点和时间进行预测，得到雷电预测结果；步骤2：根据雷电预测结果确定电网中可能遭受雷击的输电线路；步骤3：确定负荷转移方案并在雷电发生前，依据负荷转移方案将可能遭受雷击的输电线路上的至少部分负荷转移至备用输电线路和/或分布式微网和/或储能装置上。本发明能够预先针对雷电对电网进行合理的负荷转移，从而减小雷电可能带来的负荷损失，提高电网运行稳定性，且实施成本较低。

技术领域

本发明属于雷电防护和负荷控制领域，是一种结合雷电预测、分布式电源控制和电网负荷快速投切的雷电综合防护策略。

背景技术

雷电一直是危害电网运行安全的重要自然因素。每年美国百分之三十以上停电事故，欧洲一半以上电网扰动及停电事故由雷电引起。在我国，沿海省份有一半以上的停电事故由雷电导致。随着电网规模的不断增大，雷电对于电网的影响也越来越显著。对于我国而言，东南沿海一直是雷电的多发地区，而这些地区又恰好是我国的负荷中心地带。由于电网负荷密度极大，夏季一次雷暴就可以引起一个地区级电网几百条次的供电线路跳闸，造成大量用户失电，带来巨大的经济损失。因此，防雷一直是我国电网需要面临和解决的重大问题。

目前电力系统采用的主要防雷策略是通过安装在设备和输电线路上的各类防雷装置分流雷电能量，以降低电网设备遭受雷击产生跳闸的概率，实现静态防雷。例如，在变电站内和周边安装避雷针，降低雷电击中站内设备的可能性；在输电线路上方架设避雷线，保护其下方的线路；优化输电杆塔接地装置，降低杆塔的接地电阻，减弱雷击杆塔造成的地电位升；强化线路绝缘，使其能够承受雷击造成的过电压等。

从运行效果来看，静态雷击防护设备对于变电站内的设备能够起到较好的保护作用，但对于输电线路的雷击防护效果不佳。由于雷电放电通道的随机性，其绕过避雷线击中下方的相线的情况时有发生。而比绕击更常见的则是由于雷电击中输电杆塔引起的杆塔与线路之间的闪络，由于输电走廊的地质与气候条件的多样性与复杂性，降低接地电阻和强化线路绝缘的效果也不甚明显。

而在雷击事故发生后，目前仍然缺乏有效的手段对受影响的负荷进行处理。尽管线路通常配备有自动重合闸设备和备用电源投切装置，但一方面，由于雷电造成的线路跳闸很大一部分是由于线路绝缘闪络造成的，这种闪络故障并非瞬时性的，重合闸一般无法成功；另一方面，目前变电站中通常不配备专用的备用电源，而使用两台运行中的变压器互为备用，而由于雷电通常发生于夏季负荷高峰期，主变各自处于高负载率状态，若因为其中一台变压器失电而将其符合全部转移到另一台变压器上，则会造成该主变严重超载，可能导致事故的扩大化，因此实际中当线路因雷击而跳闸时，备用电源也很少被投入使用。

目前电网对于雷电的防护和负荷的处理，采取的是一种刚性的处理思路，即若无法保证设备与负荷的正常运行，则将其全部切除。但在实际运行中，即便电网处于重负荷状态下，多数设备和线路也仍然有一定的裕量，能够承载更多的电网负荷。

例如，某地区负荷由A、B两条容量相同的线路承载，在故障前负载率均为70%。此时若线路A遭受雷击跳闸，由于两条线路的总负荷量超出了B线路的最大容量，备用电源自动投切装置不会将线路B投入。但由于B线路仍然有30%的承载余量，这种刚性的投切方式事实上浪费了备用线路上的可用容量，也没有能够充分地发挥各种分布式电源和储能装置的应激作用。

由此可以看出，目前电力系统的被动式防雷措施主要存在以下局限性：1）设备成本较高，且随着电网设备规模的增长而增长；2）对于输电线路的防雷成功率低；3）缺乏预警，几乎没有预留时间处理故障；4）发生跳闸后直接切除负荷，造成大面积停电和经济损失；5）短时间大量负荷解网对于系统的冲击性较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种合理、有效地对电网进行控制，从而降低雷电对电网的影响、提高防雷成功率和电网利用率的雷电气候下的源网荷储控制和负荷柔性投切方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：