[发明专利]一种主网在线安全态势及运行经验的获取方法

说明书

大电网的在线安全态势常处于不确定状态，安全运行越来越困难。本发明“一种主网在线安全态势及运行经验的获取方法”，通过构建电网的有功路径映射弹性网模型，得到了多等级电网功‑角稳定的充要条件以及主网(一般220kV等级及以上的电网)的安全性特征；从适配性和抗噪性角度选择了等效功角指标，基于分钟级时间步长的主网电源及负荷节点相位角、线路有功功率的实测量，求得等效功角的离散值序列；经曲线拟合得到主网的在线安全态势曲线；基于摄动‑安全态势感知，得到主网的安全运行经验。本发明提出的基于单一指标的主网安全态势表征，非常便于运行经验的获取和积累，不仅具有现实意义，也为实现“智能电网”提供了一条有前景的探索途径。

技术领域

电力系统(电网)安全性分析。

背景技术

电网规模的不断扩大和新特性元件的大量接入，导致建模困难及参数不确定，安全稳定分析也难以应对多点随机性变化的情况。故大电网(特别是主网)的在线安全态势常处于不确定状态，安全运行越来越困难。

基于摄动(如操作、故障、电源及负荷功率波动等)与主网安全态势的之间关系感知，以获取运行经验，无论对当前运行控制还是智能电网研究，都迫切需要。但经验获取并不容易，目前的瓶颈主要集中在“安全态势感知”方面。

电网安全态势包含“态”和“势”两方面内容，即电网的安全水平及其变化趋势。电网安全态势感知主要面临三个问题。首要问题是“态势的描述”。电网整体安全性的描述一直是个难题，由于电网元件和状态量众多，为满足全面性要求，导致指标众多且框架体系复杂，难以得到简明的指标；通过归一化加权得到的单一性指标，权系数选取缺乏理论依据。第二个主要问题是“哪种安全性的态势”。在线运行时，随机扰动无法预知，暂、动态稳定校验(定性判断)容易失效；静态安全性表征的是保持状态量耦合关系平衡的能力，即保持稳定的能力，长期运行经验表明，静态安全性好的电网抗扰动能力强；对主网而言，由于无功补偿容量充足且分散控制，故在线安全态势的主要考核对象应该是静态功-角安全性。第三个问题是数据源的利用方法。近年来，基于PMU(Phasor Measurement Unit)实测数据的信息挖掘成为电网安全性研究的热点，但目前大数据分析的主要问题是难以得到电网的恒常规律，而且PMU的测量值存在系统误差与随机误差，影响到安全性分析的可信度。

利用单一量化指标表征主网的在线安全态势，并基于摄动-态势感知以获取运行经验，是一个好的思路，应用前景广阔，但可行性值得深入研究。

电网状态量之间的耦合关系复杂，为直观表征，前期研究中，发明专利(授权号：ZL2011101720542、ZL 2013104713501)基于拓扑及功-角关系映射，提出了电网的映射弹性(力学)网模型构建方法，进而提出了电网功角安全性的定量分析指标——映射弹性势能。但是，该模型是支路混联网络，无法直观表征多电压等级互联电网的功角稳定性特征；映射弹性势能表征的是负荷与映射弹性网形变的积分效果，针对连续运行的、总负荷不断变化的电网，该指标不适合用于在线电网的安全性分析。

另外，电网是分级运行和管理的，主网只是多电压等级互联电网中的局部电网(一般220kV等级及以上)。实际上，有功功率从电源至实际低压用户负荷，一般需穿过500kV、220kV、110kV、10kV等多个电压等级互联电网，分级电网中的有功路径仅仅是完整有功路径中的一段，其功-角稳定并不意味着全电网功-角稳定。故针对主网安全性的量化分析，还需完善基础理论，找到合理的分析方法和理论依据。

所以，应首先研究多等级电网功-角安全性的新的描述方法，以得到主网安全性的特征；通过对量化指标的适配性、抗噪性分析，选择并研究合适的安全态势指标；进而研究基于摄动-安全态势感知的经验获取方法。

发明内容