[发明专利]一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法

权利要求书

1.一种含电气化铁路的薄弱电网供电能力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、根据薄弱电网的地理接线图获取节点、元件信息；

A1、节点信息包括：节点总数n、节点i的电压等级、节点i，i＝1,2,…,n上的有功负荷D_i、节点i上的发电机注入有功功率P_gi、节点i上的发电机出力上限P_gimax、节点i上的发电机出力下限P_gimin、节点重要度等级类别DM、节点i的重要度权重系数α；

节点重要度等级DM分为：1)重要：所有接牵引负荷的节点；2)次要：500kV节点、220kV节点；3)普通：110kV节点；

A2、元件信息包括：线路总数NL、线路k，k＝1,2,…,NL的电抗x_k、线路k的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR、线路k的最大传输容量T_kmax、发电机台数NG，发电机g，g＝1,2,…,NG的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR；

B、获取电气化铁路沿线牵引变电站接入薄弱电网的节点位置信息：即某牵引变电站接至薄弱电网的第i个节点，此时节点i接有牵引负荷；

C、将薄弱电网所有的线路、发电机编号；设置薄弱电网运行年限N₀；根据所述线路和发电机的平均无故障工作时间MTTF和平均维修时间MTTR计算线路和发电机的故障率λ和修复率μ；根据λ和μ，基于序贯蒙特卡洛状态持续时间采样法仿真生成薄弱电网的N个状态运行序列{x₁,x₂,…,x_ii,…x_m}，其中，m＝NL+NG，x_ii为1或0；

故障率和修复率公式为：

D、根据薄弱电网的状态运行序列{x₁,x₂,…,x_ii,…x_m}调整系统参数，计算系统所有线路潮流；若线路潮流越限，则利用基于节点重要度负荷削减模型对系统节点进行负荷削减；

D1、系统参数调整原则为：状态运行序列中出现x_ii＝0时，若元件ii为线路，则该线路断开，调整线路电导为0；若元件ii为发电机，则该发电机故障，调整发电机出力为0；

D2、基于节点重要度负荷削减模型的目标函数为：

其中，α_j代表针对节点重要程度削减原则的权重系数；C_i为薄弱电网故障时节点i的有功负荷削减量；下标i代表薄弱电网节点编号；j代表薄弱电网节点重要度等级编号；

权重系数设置：重要节点α＝1.2；次要节点α＝1.1；普通节点α＝1；

D3、基于节点重要度负荷削减模型的约束条件包括节点有功功率平衡约束、节点负荷削减约束、发电机有功出力约束、输电线路传输容量约束：

其中，D_i为薄弱电网节点i上的有功负荷；P_g、D和C分别为薄弱电网节点发电机有功功率合集、有功负荷合集和有功负荷削减量合集；L(Z)为故障状态下薄弱电网线路有功潮流与节点注入功率的关系矩阵；T_k(Z)为薄弱电网输电线路k的有功潮流矢量；

故障状态下薄弱电网线路有功潮流与节点注入功率的关系矩阵为：

L(Z)＝bA^T(AbA^T)^-1

其中，b为薄弱电网线路导纳矩阵；A为节点线路关系矩阵；

E、针对薄弱电网的N个状态运行序列，分别统计在薄弱电网的每一个状态运行序列下，系统所有节点负荷削减情况，包括：

所有节点上牵引负荷削减次数N_LC、所有节点负荷削减总量LT；

F、计算薄弱电网各个节点供电能力评估指标，并根据指标评估各个节点的供电能力强弱；

薄弱电网供电能力评估指标包括：节点负荷转移率、牵引负荷削减率；

F1、节点负荷转移率公式为：

其中，LTR为负荷转移率，其大小表示在对系统节点进行负荷削减时，采用基于节点重要度负荷削减模型与常规负荷削减模型相比，该节点供电能力强弱变化的程度；其正负表示考虑节点重要度削减原则与常规负荷削减原则相比，某节点的削负荷量增加或减少，该节点供电能力增强或减少；

F2、牵引负荷削减率公式为：

其中，LCR为牵引负荷削减率，表示某节点牵引负荷削减程度，反映了该节点为所接牵引变电站供电的可靠程度。