一种短路电流限流措施智能生成方法

技术领域

本发明涉及一种短路电流限流措施智能生成方法，基于江苏电网不同运行方式下的数据智能短路电流限流措施，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

随着电网规模的不断扩大、电网结构的逐步加强，系统中单机容量、发电厂容量、变电所容量、负荷及负荷密度的持续增长，各枢纽站点短路电流水平急剧升高，负荷密集区域的主站点短路电流超标问题已成为电力系统安全运行的瓶颈。因此电力设备面临更高的热稳定和动稳定要求, 限制系统短路电流成为当前电力系统急需解决的问题之一。

目前，江苏电网系统分析人员在对短路电流越限节点采取限流措施时，仍然采用人工经验，主要流程如下：系统分析人员收资手动录入数据、调整短路电流计算典型运行方式，方式建好后依赖于系统分析人员的经验对短路电流越限节点采取限流措施。

上述过程完全依靠人工经验，工作量大、效率低、局限性强、灵活性差，难以满足我国电网未来的发展需求，主要问题体现在以下四个方面：

（1）目前开展短路电流分析计算时，需要每次分批导出电网历史运行数据和相关设备台账，数据导出、整理及处理耗时长；另一方面，目前导出的历史数据仍存在较多的数据缺失、量测错误以及台账错误等问题，极大地制约了电网运行分析工作的开展。

（2）方式生成必须以大量分析计算工作为技术支撑,需要从海量可能的运行方案中筛选出满足各种约束的可行方案,继而形成多目标的优化方案,才能使运行规划具有可操作性。随着电网结构日趋复杂，运行方式的计算量急剧增长。

（3）电网运行不确定性问题增多，传统运行方式局限性愈发明显；而且电网安全稳定裕度逐步减小，运行方式调整精确性面临挑战。

（4）工作流程具有重复性。相同的流程反复进行，只是输入条件有不同程度的变化；每年涉及的范围和基本要求也相同，只是根据电网发展情况的变化在侧重点方面有所区别；年度运行方式报告和专题分析计算报告的篇章结构都已基本固定。

因此，在仿真计算工作任务重、人员紧张的情况下，为将系统分析人员从繁重的重复性、机械性工作中解放出来，从自身内部挖掘潜力，进一步提高提高工作效率和工作质量，更好的服务和支撑江苏电网调度运行，亟需一种智能生成短路电流限流措施的方法。

发明内容

发明目的：本发明针对江苏电网短路电流评估，主要根据系统分析人员在对短路电流越限节点采取限流措施时，上述过程完全依靠人工经验，工作量大、效率低，本发明提供一种智能生成短路电流限流措施的方法。

技术方案：一种智能生成短路电流限流措施的方法，包括以下步骤：

步骤一：基于江苏电网不同运行方式下数据进行短路电流扫描，扫描出短路电流越限的母线节点。

步骤二：根据需要采取的短路电流限流措施自动生成相应的限流措施，可以生成的限流措施有出串出线、拉停线路、安装串抗、陪停调相机、母线分段、变压器中性点安装小电抗等。

步骤三：结合网络约束条件、潮流约束条件、稳定约束条件和短路约束条件进行判断，智能生成满足约束条件的短路电流限流措施。

所述步骤一中，江苏电网的运行方式主要包括夏季高峰、夏季腰荷、夏季低谷、冬季高峰、冬季腰荷、冬季低谷六种运行方式，基于这六种运行方式，通过调用BPA的短路电流计算内核，实现短路电流扫描，扫描出短路电流越限的母线节点。

所述步骤二中，可以生成的短路电流限流措施主要包括出串出线、拉停线路、安装串抗、陪停调相机、母线分段、变压器中性点安装小电抗等措施。

所述步骤三中，结合网络约束条件、潮流约束条件、稳定约束条件和短路约束条件进行判断，智能生成满足约束条件的短路电流限流措施。

附图说明

图1为智能生成短路电流限流措施流程图；

图2为智能生成短路电流限流措施结果图；

图3为2021年夏高运行方式下短路电流扫描结果图；

图4为2021年夏高运行方式下可自动生成措施结果图；

图5为2021年夏高运行方式下满足约束条件智能生成措施结果图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐明本发明，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明建立了一种短路电流限流措施智能生成方法。如图1所示，为智能生成短路电流限流措施流程图。本发明具体实施时，按照以下步骤进行：

步骤一：基于江苏电网不同运行方式下数据进行短路电流扫描，扫描出短路电流越限的母线节点。江苏电网的运行方式主要包括夏季高峰、夏季腰荷、夏季低谷、冬季高峰、冬季腰荷、冬季低谷六种运行方式，基于这六种运行方式，通过调用BPA的短路电流计算内核，实现短路电流扫描，扫描出短路电流越限的母线节点。如图3所示的为江苏电网2021年夏高运行方式下的短路电流扫描结果。

步骤二：根据需要采取的短路电流限流措施自动生成相应的限流措施，可以生成的限流措施有出串出线、拉停线路、安装串抗、陪停调相机、母线分段、变压器中性点安装小电抗等。每个措施具体效果如下。

（1）出串出线措施

变电站两侧出线通过在站外搭接或出串的方式，减少分支短路电流，以达到限制短路电流的目的。该措施工程实施简单、成本低、限流效果显著，在电网中广泛应用；但会减弱系统网架联系，导致部分设备存在越限风险，降低了周围电网的安全裕度。

（2）拉停线路措施

拉停线路通过减小分支短路电流，以达到限制短路电流的目的，该措施简单易行，不需配套工程。但拉停线路会减弱网架联系，与规划电网的不断发展相悖，同时投产的线路被拉停，经济性差。因此，拉停线路需综合考虑对系统网架、潮流和稳定等方面的影响，不能带来新的安全稳定问题。在实际电网运行中，拉停线路通常选择线路潮流较小且对近区超标变电站母线短路电流灵敏度较高的线路，开断支路不宜过多。

（3）安装串抗措施

限流电抗器通常串接在故障电流限制回路中，以增加阻抗，达到限制短路电流的目的。限流电抗器可装设在输电线路和母线上，输电线路装设串联电抗器，等同于增加了线路的电气距离，阻抗增大，在超高压、长距离输电线路应用较多，但正常运行会产生较大的电压损失，增加网损，降低稳态性能；母线处装设串联电抗器与母线分段道理是一样的，适用于母线出线回路较多但考虑系统供电可靠性又不适合采用母线分列运行的变电站。

（4）陪停调相机措施

同步调相机作为旋转设备，具有补偿容量大、可进相运行、快速强励、电压恢复速度快及使用寿命长等优点，既可为系统提供短路容量，又具有良好的无功出力特性，在降低直流送端暂态过电压、抑制直流受端换相失败、利用强励提高系统稳定性等方面具备独特优势，在电力系统中得到广泛应用。落地江苏的直流换流站均已安装调相机，总容量为3000Mvar，可有效提高江苏电网电压支撑能力、接受直流功率能力、改善直流换相失败特性等，但调相机对短路电流有一定的助增作用。在控制500kV短路电流水平问题上，华东在不开断省际联络线路及有效限制短路电流上考虑，提出了拉停调相机的措施，该方法简单有效，但不能发挥调相机对系统有利的调节作用，且调相机投入成本较大，陪停调相机经济性较差。

（5）母线分段措施

母线分段运行是最经济、简单和有效的限制短路电流的手段。母线分列运行有两种改变系统结构的方式：高压母线分列运行和低压母线分列运行。但在某些情况下，为保证系统运行的裕度，正常运行下母线仍需并列运行，需在母线断路器上安装自动快速解列装置，在故障发生后，快速开断分段开关，母线转为分列运行状态，使得系统阻抗明显增加，从而限制短路电流。

（6）变压器中性点安装小电抗措施

国内500kV变电站中大都采用自耦变压器，其中压侧零序阻抗通常很小甚至接近于零，而中性点直接接地造成220kV母线单相短路电流迅速升高，甚至超过三相短路电流。在中性点安装小电抗，可增加零序等值阻抗，可有效限制单相短路电流，且造价低。

如图4所示为2021夏高运行方式下，对岷珠分区短路电流越限节点自动生成的限流措施。

步骤三：结合网络约束条件、潮流约束条件、稳定约束条件和短路约束条件进行判断，智能生成满足约束条件的短路电流限流措施。其中网络约束条件通过判断采取措施后潮流计算是否收敛来实现；潮流约束条件通过判断采取措施后线路是否过载、主变是否越限来实现；稳定约束条件通过判断采取措施后系统是否处于稳定状态来判断；短路电流约束条件通过判断采取措施后短路电流是否越限来实现。

其中电力系统处于稳定状态需要满足以下条件：

（1）电力系统受到扰动后，保护开关正确动作后的动态过程中，换流母线电压在故障清除后仅允许跌落至0.85pu以下一次、且持续时间不超过200ms。

（2）电力系统受扰动后的暂态过程中，负荷母线电压能够在10s以内恢复到0.8pu以上，中长期过程电压恢复至0.9 pu。

如图5所示，为2021年夏高运行方式下岷珠分区内同时满足网络约束条件、潮流约束条件、稳定约束条件和短路约束条件的限流措施结果。