[发明专利]基于动态安全域的电力系统线路过负荷预防控制方法

权利要求书

1.基于动态安全域的电力系统线路过负荷预防控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、利用潮流计算，依次模拟目标电力系统中各条线路开断，计算各条的功率，采集各条线路的环境温度及线路温度，执行步骤S102；

S102、比较各条线路功率与其最大允许长期运行功率的大小，若任一线路的功率大于其最大允许长期运行功率，判断所述线路为过负荷线路，执行步骤S103，否则，执行步骤S106；

S103、根据目标电力系统潮流方向以及其中的可控设备接入位置，将可控设备划分为所述过负荷线路的送端可控设备或受端可控设备，执行步骤S104；

S104、计算各送端可控设备及受端可控设备的最大功率调节量计算目标电力系统中可控设备对所述过负荷线路的最大功率调节量，执行步骤S105；步骤S104中，当所述过负荷线路为第r条线路时，目标电力系统中可控设备在任一时间段Δt内对所述过负荷线路的最大功率调节量可由下式计算：

且满足：

式中，分别表示Δt时间内目标电力系统中同步发电机、燃气轮机和电转气设备对第r条线路功率调节量的限值；为目标电力系统中同步发电机和燃气轮机对所述过负荷线路r功率的综合最大调节速度；

按下式计算：

按下式计算：

式中，Η_sh,o、Η_gj,o和Η_ck,o分别为送端可控设备中第h台同步发电机、第j台燃气轮机和第k台电转气设备与所述过负荷线路功率的灵敏度；Η_sh,i、Η_gj,i和Η_ck,i分别为受端可控设备中第h台同步发电机、第j台燃气轮机和第k台电转气设备与所述过负荷线路功率的灵敏度；P_s0h,o和P_s0h,i分别为t₀时刻送端可控设备和受端可控设备中第h台同步发电机输出的有功功率；P_shd,o为送端可控设备中第h台同步发电机维持运行的最小有功功率；P_g0j,o和P_g0j,i分别为t₀时刻送端可控设备和受端可控设备中第j台燃气轮机输出的有功功率；P_guj,i(t_m)为受端可控设备中第j台燃气轮机在t_m时刻的功率上限；P_c0k,o和P_c0k,i分别为t₀时刻送端可控设备和受端可控设备中第k台电转气设备输出的有功功率；为送端可控设备中第k台电转气设备的最大输出有功功率；n_s,o和n_s,i分别为送端可控设备和受端可控设备中同步发电机的数量；n_g,o和n_g,i分别为送端可控设备和受端可控设备中燃气轮机的数量；n_c,o和n_c,i分别为送端可控设备和受端可控设备中电转气设备的数量；Γ_o和Γ_i分别为送端可控设备和受端可控设备功率调节量的分配系数；和分别为第h台同步发电机的最大滑坡和爬坡速率；和分别为第j台燃气轮机最大爬坡和滑坡速率；t_m＝t₀+Δt，t₀为所述过负荷线路发生过负荷的时刻；

S105、构建所述过负荷线路的动态安全域，判断所述过负荷线路的初始过负荷功率是否满足对应的动态安全域，若满足，执行步骤S101，否则执行步骤S106；其中，当所述过负荷线路为第r条线路时，第r条线路的动态安全域P_L0r按以下公式构建：

式中，系数C按如下公式计算：

式中，T_max,Lr为第r条线路的最大允许温度；T_a,Lr为第r条线路的环境绝对温度；T_0,Lr为第r条线路正常运行时的温度；ρ_Lr、U_Lr、Q_Lr分别为第r条线路的电阻率、电压、半径以及无功功率；M_Lr、N_Lr分别为第r条线路的对流散热系数和辐射散热系数，B₁、B₂、B₃、B₄为与线路r自身参数有关的常数：

式中，χ_Lr为第r条线路的密度，c_Lr为第r条线路的比热容；

S106、根据线路过负荷预防控制优化模型，计算能够确保过负荷线路安全恢复的设备功率，并调整所有设备功率与计算值相等，从而预防线路过负荷；步骤S106中，线路过负荷预防控制优化模型为：

其中，a_sh、b_sh、c_sh为目标电力系统中第h个同步发电机的成本系数，d_gj为目标电力系统中第j个燃气轮机的成本系数，P_sh、P_gj、P_ck为目标电力系统中第h个同步发电机、第j个燃气轮机、第k个电转气设备的功率，n_s为目标电力系统中同步发电机的总数，n_g为目标电力系统中燃气轮机的总数，n_c为目标电力系统中电转气设备的总数，μ为单位电价，σ为天然气单位成本，为目标电力系统中第k个电转气设备的效率；

各同步发电机、燃气轮机和电转气设备的有功功率满足以下条件：

其中，为目标电力系统第y个节点负荷吸收的功率，y＝1,2,…,n_y,n_y为目标电力系统的节点个数，Re代表实部，Y为目标电力系统导纳矩阵，U为目标电力系统节点电压矩阵；

为保证过负荷线路安全，由同步发电机、燃气轮机和电转气设备所决定的综合最大调节速度、对过负荷线路调节量限值以及初始过负荷功率始终满足动态安全域：

电力系统的节点电压应满足：

U_y,min≤U_y≤U_y,max

其中，U_y为第y个节点的电压，U_y,max、U_y,min分别为节点y电压的上下限；

电转气设备的功率应满足天然气系统的约束，即：

其中，F_q为第q个天然气源的输出流量，n_q为天然气源的数量，F_load为燃气轮机以外天然气负荷消耗的流量，φ_ck为第k台电转气设备的转化效率，φ_gj分别为第j台燃气轮机的转化效率；

天然气源的输出流量受到限制，满足：

F_q,min≤F_q≤F_q,max

其中，F_q,max、F_q,min分别为第q个气源输出流量的上下限；

为保证天然气的正常稳定的输送，天然气系统节点气压范围如下：

π_m,min≤π_m≤π_m,max

其中，π_m,max、π_m,min分别为第m个节点气压的上下限，m＝1,2,…,n_m，n_m为天然气系统节点个数。