電網的有功承載能力取決于電網結構、支路承載能力、電源和負荷的大小及分布等諸多因素，其定量分析指標仍然是電網安全性分析中的難點。本發明專利技術“基于映射彈性勢能的電網有功承載能力定量分析指標”基于電網的映射彈性力學網絡模型，通過支路狀態映射，得到了電網支路的映射彈性勢能；采用勢能疊加思路，得到電網映射彈性勢能的求取方法。分析發現并算例驗證，該映射彈性勢能可作為電網有功承載能力的定量分析指標：在一定的總有功負載情況下，其值越大，則電網總體有功承載裕度越小，支路有功承載越不均衡。本發明專利技術充實了電網安全性分析的理論基礎，可廣泛應用于電網的規劃、運行方式分析、在線調度等方面。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】電網的有功承載能力取決于電網結構、支路承載能力、電源和負荷的大小及分布等諸多因素，其定量分析指標仍然是電網安全性分析中的難點。本專利技術“基于映射彈性勢能的電網有功承載能力定量分析指標”基于電網的映射彈性力學網絡模型，通過支路狀態映射，得到了電網支路的映射彈性勢能；采用勢能疊加思路，得到電網映射彈性勢能的求取方法。分析發現并算例驗證，該映射彈性勢能可作為電網有功承載能力的定量分析指標：在一定的總有功負載情況下，其值越大，則電網總體有功承載裕度越小，支路有功承載越不均衡。本專利技術充實了電網安全性分析的理論基礎，可廣泛應用于電網的規劃、運行方式分析、在線調度等方面。【專利說明】基于映射彈性勢能的電網有功承載能力定量分析指標
電力系統(電網)安全性分析。
技術介紹
電網的最基本功能是有功功率(以下簡稱有功)傳輸，因此有功承載能力(或稱有功傳輸能力)，是電網安全性分析的主要指標，其取決于電網結構、支路承載能力、電源和負荷的大小及分布等諸多因素。目前，實際工作中一般采用N-1 (甚至N-2)支路限載校驗的定性分析，電網有功承載能力的定量分析方法及指標仍然是電網安全性分析中的難點。統計發現上世紀末十五年，美國大停電事故符合復雜系統的自組織臨界特性。受到啟發，采用復雜網絡理論分析評估大電網的安全性成為當前的研究熱點。但復雜網絡模型是基于接線拓撲的圖論模型，不包含電網的元件參數，更不能自然體現電網節點、支路狀態量及之間的物理關系，很難建立同時包含電網狀態量和結構信息的綜合性指標。局部指標的構建相對容易，但由此構建全網指標卻不容易，理想的途徑是由局部指標疊加而成。目前滿足疊加性的有勢能指標，如節點勢能、支路勢能等，但這些指標都是電網暫態穩定直接法中的概念，在靜態分析中沒有明確的物理概念；也未能證明元件勢能疊加后可以描述電網的有功承載能力。故其表征電網安全性的理論依據不足。相比電網中的定義，“勢能”在力學中具有明確、嚴格的物理概念，且具唯一性。與電網的有功承載能力相似，彈性網的承載能力也取決于網架結構、支路強度、受力大小及分布。此前申請的專利“電網一彈性力學網絡拓撲映射方法”(申請公布號:CN 102227084 A),將電網映射成縱向受力的彈性力學網絡(以下簡稱彈性網)模型，由于映射彈性網中支路方向相同，同向受力也滿足疊加性，故總勢能與總負載之間關聯。所以，可通過映射彈性網的勢能，分析對應電網的有功承載能力。
技術實現思路
本專利技術“基于映射彈性勢能的電網有功承載能力定量分析指標”，基于電網的映射彈性網模型，通過電網支路和彈性網支路的狀態映射，分析了電網支路的映射彈性勢能，采用勢能疊加思路，得到電網映射彈性勢能的求取方法。分析發現并算例驗證，該映射彈性勢能可表征電網的總體有功承載裕度和支路有功承載的均衡性:在一定的總有功負載情況下，其值越大，則電網的總體有功承載裕度越小，支路有功承載越不均衡；其值越小，則相反。所以可作為電網有功承載能力的定量分析指標。本專利技術充實了電網安全性分析的理論基礎，可廣泛應用于電網的規劃、運行方式分析、在線調度等方面。【專利附圖】【附圖說明】圖1電網一彈性網拓撲映射，⑴電網，⑵映射彈性網圖2等效映射彈性支路圖3縱向等效映射彈性網圖4新英格蘭10機39節點系統圖5新英格蘭10機39節點系統的映射彈性網結構圖6新英格蘭10機39節點系統切斷線路21-22后的映射彈性網結構圖7新英格蘭10機39節點系統切斷線路15-16后的映射彈性網結構圖8 7節點系統結構圖9 4種負荷分配方案的映射彈性網結構，(I)出線負荷分配方案一，(2)出線負荷分配方案二，(3)出線負荷分配方案三，(4)出線負荷分配方案四【具體實施方式】1.電網支路和彈性網支路的狀態映射忽略電阻，設交流電網支路L兩端節點為1、j，節點電壓的相位差為Θ u，電抗為\。當電網無功充沛時，U1、％變化較小，可令【權利要求】1.一種基于映射彈性勢能的電網有功承載能力定量分析指標，該指標特征在于，包括如下步驟: 1)忽略電阻，設交流電網支路L兩端節點為1、j，節點電壓、c>7的相位差為Qij，電抗 為\，當電網無功充沛時，Ui, Uj變化較小，可令 【文檔編號】G06F19/00GK103474993SQ201310471350【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年9月2日【專利技術者】竺煒 申請人:竺煒本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于映射彈性勢能的電網有功承載能力定量分析指標，該指標特征在于，包括如下步驟：1)忽略電阻，設交流電網支路L兩端節點為i、j，節點電壓的相位差為θij，電抗為XL，當電網無功充沛時，Ui、Uj變化較小，可令則傳輸的有功為PL=Csinθij，令kL=dPL／dθij，取名為L的映射彈性系數，可得kL=Ccosθij=PL／tanθij；2)設彈性網支路l的作用力和伸長分別為Fl、xl，彈性系數為kl＝dFl／dxl，建立L和l的狀態量映射關系，即PL=Fl，θij=xl，kL=kl，根據步驟1)，l的狀態量關系為Fl＝Csinxl，kl＝Ccosxl=Fl／tanxl；3)若θij較小，L的狀態量關系可近似線性化，根據步驟1)，可得PL＝kL·θij，kL=C，根據步驟2)，對應的線性l的狀態量關系為Fl=kl·xl，kl＝C；4)l拉伸后，彈性勢能為外力對其做的功，即El=∫Fldxl，根據步驟2)中l的狀態量關系，得到彈性勢能根據步驟2)中L和l的狀態量映射關系，得到L的映射彈性勢能EL=PLtanθij2=kL1-cosθijcosθij=cosθijcosθij=cosθij1+cosθij·PL2kL,且El=EL；5)若θij較小，l、L的狀態量都近似為線性關系，根據步驟3)、4)，得到l的彈性勢能根據步驟2)中的狀態量映射關系，得到L的映射彈性勢能EL=12PLθij=12kLθij2=PL22kL,且El=EL；6)將電網映射成垂直受力的彈性網，且保持節點、支路的關聯關系不變，設映射彈性網由n條支路構成，El∑和Eli分別為彈性網和其中第i條支路的勢能，無論其支路是否為線性彈性支路，其總勢能都滿足疊加特性，即故電網的映射彈性勢能為EL∑和ELi分別為電網和其中第i條支路的映射彈性勢能；7)若映射彈性網中所有支路都為線性彈性支路，由于支路同向垂直，支路長度即為兩端節點的高度差，節點高度對應電網節點電壓的相位，設Ftopi、xtopi為彈性網頂端節點的受力大小及高度，Fbotj、xbotj為負載節點的受力大小及高度，根據步驟5)、6)中的El、El∑公式，得到線性映射彈性網的勢能為故線性電網的映射彈性勢能為Ptopi、θtopi為電網中電源母線節點的注入有功和相位，Pbotj、θbotj為負荷節點的有功負荷和相位；8)由于映射彈性網中所有支路受力方向相同，故可用1條與該網勢能El∑和總負載Fl∑都相等 的彈性支路等效，設等效支路的長度為xleq，根據步驟4)，得到設EL∑、PLΣ和θLeq為對應電網的映射勢能、總有功負載和等效支路相位差，根據狀態量映射關系，得到ELΣ=PLΣtanθLeq2,若等效支路為線性特性，根據步驟5)，得到ElΣ=12FlΣxlep,ELΣ=12PLΣ·θLeq;9)步驟8)表明，在相同的總有功負載情況下，不同電網或同一電網在不同運行方式下，若EL∑較大，則θLeq也較大，電網總體的有功承載裕度較小，承載能力較差，功角安全性較差；10)將電源側和負荷側的關聯節點以及之間的路徑進行合并和等效，簡化成縱向等效映射彈性網，設有n條支路，第i條支路對應的映射彈性系數、相位差和有功分別為kLi、θLi和PLi，總有功負荷為發現并證明規律，即若PL∑=const.，當支路有功分配滿足PL1：Pl2：...：PLn=kL1：kL2：..：kLn時，總映射彈性勢能EL∑最小；11)電網有功承載的均衡，是指映射彈性系數較大的線路，應承載較大的有功，步驟10)表明，映射彈性勢能可表征電網支路有功承載均衡性，即當總有功負荷不變時，映射彈性勢能越小，電網支路有功承載均衡性越好；12)步驟9)、11)分別從總體和內部角度表明，映射彈性勢能可以定量衡量電網的有功承載裕度以及電網支路有功承載的均衡性，且映射彈性勢能變化時，總體承載裕度和內部承載均衡性的變化趨勢一致，因此，映射彈性勢能可作為電網有功承載能力的定量分析指標，在一定的總有功負載情況下，映射彈性勢能越大，電網有功承載能力越弱。FSA0000096009920000011.tif,FSA0000096009920000012.tif,FSA0000096009920000013.tif,FSA000009600992...
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：竺煒，
申請(專利權)人：竺煒，
類型：發明
國別省市：
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