一种基于供电裕度的电网实时风险分析法及其应用*

甘 雯,徐国华,詹锐烽

(国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州 313000）

一种基于供电裕度的电网实时风险分析法及其应用*

甘 雯,徐国华,詹锐烽

(国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州 313000）

提出了一种基于供电裕度的电网实时风险分析方法.通过计算N-1事故预想集下电网主要节点的潮流变化,并与电网所能承受的极限供电能力进行比较,得出当前电网方式各种事故情况下的供电裕度,同时依据《国家电网公司安全事故调查规程》中对事故等级的规定,确定当前电网可能的风险等级,给出避免发生该等级事故和应急处置的辅助决策.

供电裕度;风险分析;事故等级误跳;预控

电网实时风险分析有助于帮助调度运行人员及时掌握电网运行情况和薄弱环节,对保证电网的安全运行意义重大.目前,调度OPEN3000技术支持系统虽然提供了潮流分析的手段,但只给出了分散的计算结果,缺乏对结果的再分析、电网存在风险的评价以及辅助策略的提供.调度人员需经过人工计算和分析才能得到需要的结果,计算耗时长,计算类型单一,不利于调度人员全面、实时地掌握电网情况.

前人在此方面已做了大量研究[1～3],但归纳可以看出无论何种方法,研究的重点在于风险指标的建模和量化,这一量化结果的准确性取决于两个方面：即某一事故发生的概率及引发后果的大小值.由于受到设备运行周期、运行状况、负荷水平、自然、人为等因素的影响,每种事故发生的概率难以估计,使得这种类型的风险评估仍停留在理论阶段.从调度运行角度讲,调度人员关心的问题是各种事故发生时电网潮流的变化是否可能造成失负荷、断面越限等危害电网安全的情况,较少关注某一事故发生的概率性.本文的风险分析主要考虑事故发生的严重性.电网供电裕度是衡量电网供电能力和可靠性水平的一个重要指标.供电裕度越大,电网发生扰动时的风险越小,可靠性越高;反之亦然.且电网供电裕度易量化,便于计算.本文提出通过计算电网供电裕度来评价当前电网发生事故时的风险方法,并通过实例证明了该方法的实用性.

1 供电裕度的计算

电网供电裕度是指电网在当前方式、负荷水平下,还能承受供电能力的大小.从电能质量三要素角度可以分为电压裕度,频率裕度和有功裕度.这几者之间相互关联.对于3-000 MW以下且大装机容量机组少的浙江省湖州电网,当出现大的事故导致有功严重不足时,依靠电网低周减载装置,不易造成电压、频率的大幅度变化,甚至超出规定的范围.本文主要以计算电网主要节点的有功裕度为主评价电网的风险.

1.1 供电裕度的数学表示

根据上述电网供电裕度的定义,其数学计算公式可以表示如下：

其中：r为供电裕度;Pmax为节点最大供电能力;Pr为节点当前实际功率.

当r＜0时,该节点潮流越限,供电能力不足,需要转移或控制负荷;

当0≤r＜1时,该节点供电满足需求;

当=1时,该节点负荷全失;

当r＞1时,该节点潮流出现倒送,相当于小系统运行,适用于中低压侧有小电源的系统,针对本地区保护配置的实际情况,小电源一般均可解列,此种情况不予考虑.

1.2 N 1事件集

正常运行方式下,电网能够稳定运行,因此,供电裕度计算的前提条件是电网发生了一些扰动.本文建立了各元件N-1事故预想集,并形成量化矩阵,通过自动或人工触发事件,进而计算事件发生后主要节点的供电裕度情况.以湖州地区电网常见事故预想为例,建立的量化表(表1）,用户还可自行增加和设置.

表1 量化表Table 1 Quantization table

2 风险分析的实现

2.1 事故等级的划分

国家电网安监[2011]2024号文件“关于印发《《国家电网公司安全事故调查规程》的通知”明确将电网事故划分为8个等级,并详细做了阐述,且将6级及以上的电网事故纳入到考核的范围.本文计算出的风险等级也以此为据.

2.2 风险分析的实现流程图

算法实现的环境：SCADA实时数据库(包括有功潮流、开关量、电网主节点编号等信息）、VB编程工具.具体实现流程如图1所示.通过人工触发或时钟触发事故的发生,同时读取各节点历史潮流和备自投投退信息进行简单的潮流计算,得到当前的有功潮流,根据供电裕度计算公式,计算出供电裕度,同时对失负荷变电站进行风险等级划分,最终得出信息报告.

图1 风险分析实现流程图Fig. 1 Flow sheet of risk analysis

3 实际应用

以220 k V太傅变为例,该变为双主变、220 k V/110kV双母接线、35 k V单母分段方式,主变容量150 MVAR,正常运行时采取并列方式,正常运行潮流如图2.某段时间,#1主变需停役处理相关缺陷,对这种特殊方式下的电网进行风险分析,得到图3的分析报告.从信息报告中可以看出,主变N-1时所有节点供电裕度为1,相当于全失,失电负荷达63.2 MW,构成电网六级风险,可通过太吉1600线或傅金1607线转供太傅变部分负荷,提前做好预控措施,避免该等级风险的发生.

图2 正常运行潮流图Fig. 2 Power flow chart of normal condition

图3 风险分析报告Fig. 3 Risk analysis report

4 结论

本算法充分结合了当前电网的实际情况和风险等级规定,有效地帮助了调度运行人员及时分析、掌握湖州电网存在的安全风险,为调度运行人员做好风险前预控、事故后处理及事故预想提供了辅助工具,且算法简单,易于实现,同时结果以信息报告的形式返回,让人一目了然,对于地区级110kV电压等级电网的风险分析有很大的参考价值.

[1]吴文传,宁辽逸,张伯明,等.电力系统在线运行风险评估与决策[J].电力科学与技术学报,2009,24(2）：28-34.

[2]王守相,张伯明.基于时间裕度的全局电力系统暂态安全风险评估[J].中国电机工程学报,2005,25(15）：5155.

[3]周家启,赵霞.电力系统风险风险评估方法和应用实例研究[J].中国电力,2006,39(8）：77-81.

A Method and Application for the Analysis of Power Grid’s Timely Risk Based on Power Margin

GAN Wen,XU Guohua,ZHAN Ruifeng
(Huzhou Power Company,Zhejiang Electric Power Company of the State Grid,Huzhou 313000,China）

This paper presents a method for the analysis of power grid timely risk based on power margin. By calculating flow change of the power grid nodes for the N-1 contingency set,and comparing with the limits of power supply capacity,the power margin of various accident modes can be obtained.At the same time,according to the risk level provision of“China State Grid Corp.Safety Accident Investigation Procedures”,we can determine the potential risk level of current power grid,and further give the method for avoiding the risk and assistant decision of emergency disposal.

the power margin;risk analysis;accident levels missed hop;pre control

TM732

A

1009-1734(2014）02-0039-03

2013-10-20

甘雯,工程师,研究方向：电网技术及电网调度运行.E-mail：94236589@qq.com