安全高效配电网方案.pptx

安全高效配电网方案,1,,我的研究发现,,1,,对行动计划的看法,2,,对未来配电网的看法,2/52,3,主要内容,题目：安全高效配电网的秘密 题目的缘起：物尽其用,,,,N-1 安全准则是城市电网规划与运行的普遍准则随着配电自动化普及， 负荷可在不同变电站间灵活快速转移，N-1后转带能力更强基本概念,3/52,满足N-1安全,最大供电能力 Total Supply Capability (TSC)： 准则的最大负荷供应能力最大供电能力指标族,变电站供电能力(substation supply capability，SSC)：变电站容量及 站内联络提供的供电能力，等于无任何站间联络时的最大供电能力 网络转移能力(network transfer capability，NTC)：通过增加站间联 络新获得的供电能力 TSC =SSC + NTC 全联络供电能力(maximum supply capability，MSC)：所有主变两两 互联，即系统达到全联络且联络容量足够大时的TSC，这是不增加变 电容量可扩展到TSC的最大值 可扩展供电能力(Expandable Supply Capability，ESC)是指一定供电区域 内配电网通过增加变电站间联络的数量与容量至全联络且联络容量足够大时所 新获得的供电能力。

供电能力计算结果,现有配电网只利用了SSC，供电能力143MVA 利用NTC后，供电能力能提升68/143=47%，最大可提升80/143=55%,容载比与下一级中压配电网关系的量化分析,基于TSC的容载比取值 计算配电网达到TSC时的容载比； 研究容载比与网络强弱的量化关系； 考虑裕度后容载比由导则的2.0降低至1.6 描述配电网络强弱的指标 联络度： 网络中实际站间联络数与可能的最多站间联络数之比； 加权联络均衡度： 各联络通道间联络线的数量与各联络通道两端主变的,,2016年发表在电力建设,平均容量的匹配程度 7/52,计及用户分级互动后的TSC提升,7/52,2015年发表在电力系统自动化,工作：研究了用户分级与互动对TSC的影响 建立了用户响应模型和计及用户分级与互动的TSC模型 签订IL或EDR协议的三级用户，在N-1后能主动参与削减负荷 考虑用户分级与互动后，能明显提升TSC，TSC大小与三级用户中签订IL与EDR协 议的用户数量及响应程度有关，随着这两个因素的增大而增大，直到达到电网总容 量的限制值为止 结论：算例配电网，计及用户分级互动后TSC提升18% TSC从211MVA 提升到 248MVA,对应容载比降到到1.2以下。

联络对TSC的作用机理（联络的秘密）,,联络位置分布对TSC有显著影响： 当联络分布疏密程度与主变容量大小比例一致时，联络 才能越趋近真正的均衡，TSC值才越大TSC与联络均衡度的关系不同联络次序下联络通道规模的变化规律,8/52,2015年发表在电力系统自动化,,,,,,,,,,,,,,,,,基于TSC的馈线联络建设次序规划方法,,,规划效果 缩减联络规模，联络效率提高 8% 优化馈线与变电站容量匹配， 从1.8降低到1.4 优化联络位置，联络分布均衡 度提高29% 建设各阶段始终保持TSC较大,2014年发表在电力系统自动化,10/5,不同联络对TSC的贡献（有效度）存在明显差异 自动辨识关键瓶颈线路 解决电网改造范围大但效果差的问题,,,,2012年发表在电力系统保护与控制,瓶颈联络识别,,,,,,,,,,,,,,,,,冗余联络辨识与简化 自动识别冗余联络； 在规划改造中简化电网结构； 在运行中简化复杂的负荷转移方案简化,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,11/5,,,,,,,,,,,,,,,4、变电站并列运行对TSC的影响,,,,,在联络较少，主变容量较 大的变电站实行并列运行， 可以较大提升供电能力。

并列运行主变台数越多， 互联变电站座数越多，供 电能力提升的幅度就越大发表在电力系统及其自动化学报,12/5,馈线容量与主变容量匹配 新规划原则,,,,n,m,s. t.,TSC,TSC,i 1, ,,,min, SFi i 1 STi,最优比值aop ,总费用 总费用,,反映单位供电能力 的投资最小,结论：馈线和主变容量最佳 配比应取1.1-1.6,明显低于 现有配电网水平和规划经验 值1.5-2.0的区间2016年发表在电力系统自动化,,无法同时 达到最大,13/5,主变和馈线负载率变化规律,主接线对TSC的影响,结论：增加低压侧母线分段数后, TSC增加5% 原因如下： 1. 母线分段数更多后，主变发生N-1故 障时通过站内优先转带，利用同站内原 来并未利用到的主变备用容量，从而减 轻了其他主变的负荷转移负担，使得N- 1约束条件放宽，其他主变可带的负荷增 大，从而使TSC增大2. 分段数或增加分段数的变电站越多， 同站主变备用容量的利用就越充分，需 要向其他主变转移的负荷就越少，TSC 增大越多变电站低压侧主接线形式,TSC,/MVA,S1、S2、S3用3分段 S1用4分段，S2、S3用3分段 S1用6分段,S2、S3用3分段,182.6 184.0 185.9,,,14/5,1、基于TSC的配电网规划总体思路方法,,,基于TSC的规划,,,TSC总 量校验 与调整,,,TSC分 布校验 与调整,,,负荷再 分配,,,N-1 验证,,,计算 TSC,源自导则的传统规划,TSC规划,VS,站网同时规划 设备负载率较高 适应负荷预测不确定性 适合负荷增长速度放缓的建 成区电网,先规划站，后规划网 对负荷预测准确性要求较高 适合负荷高速发展、大规模 电网建设情况,16/5,基于TSC的规划算例,,,2013年发表在中国电机工程学报,,,强调站 网一体,,,优先挖 掘潜力,,,其次考 虑新建,节约投资,,传统规划,,TSC规划,规划效果 切改线路优化联络提升TSC满足负荷增长； 节省变电站1座，馈线12回，共计2400万元； 容载比由现有导则2.0降低至1.6； 17/5 单位TSC造价由35万/MVA降为30万/MVA。

18/5,N-1后的结果的偶然性,从N-1仿真结果看，可能通过N-1校验，也可能 不通过校验 是否通过校验与发生N-1前的工作点状态以及 N-1发生的元件都相关 工作点状态以及N-1发生的元件都存在偶然性 因此，N-1结果看似存在偶然性 事实真的完全如此吗？,,,,,N-1不通过运行点,,,,N-1通过运行点,,,,,,安全边界,,工作点的分界现象 存在一个安全边界，位于 边界一侧的工作点都是安全,的，而另一侧都是不安全的科学问题：N-1 的结果可能存在 某种必然性N-1结果的必然性 安全边界的存在,大量N-1仿真的发现,19/5,,2014年发表在中国电机工程学报 IEEE Trans on Smart Grid录用,,DSSR预测N-1详细结果,电力系统自动化已录用,,,,根据DSSR及其安全边界，不需要仿 真就能够快速得到N-1的详细结果， 包括按照故障严重程度排序的故障集、 过负荷元件集和过负荷大小集19/5,,新发现：配电网安全域DSSR,安全函数 fN-1：,,,i,M,b,R,b,R,i,M b,R,f,N 1,i1,...,m, min(I,Ii) / I,安全函数性质： 连续 单调非增 在零点取得最大值,中国电机工程学报已录用,,证明思路,20/5,边界存在性：数学证明,安全函数 与场的类比,中国电机工程学报已录用,,,21/5,,i,M,b,R,b,R,i,M b,R,i1,...,m, min(I,Ii) / I,安全函数：,网络安全函数与场强的类比：,安全函数/安全域,场强/静电场,配电网安全域的体积,,中国电机工程学报已录用,,22/5,DSSR体积定义：配电网安全域的大小 高效运行区域体积：负荷值高于阀值的DSSR区域的大小 计算方法：基于蒙特卡洛仿真的体积算法 算例验证：比较两个馈线联络不同的配网A和配网B。

结论：体积是反映配电网安全性能的新指标, 体积 较大的电网在各负荷增长方向上的安全裕量更均衡DSSR的形状,,,,,,,,,,,,,,,,,23/5,,基于DSSR的安全防御框架,,,配电网也应建立一个类似于输电系统的DyLiacco安全防御框架,,2015年发表在电力系统自动化,24/5,,,,,,,,,,,,,,,基于DSSR的安全监视与安全控制,,,2013年发表在电力系统自动化,,通过调整电网当前工作点的位置来影响负荷增长在配电网中的分布，将负荷 增长引导到安全裕度更大的位置,25/5,27/5,安全距离,,中国电机工程学报已录用,安全距离：工作点到DSSR有效安全边界的距离，反映安全或 不安全的程度 几何安全距离(GSD)：工作点到DSSR安全边界的欧式 距离，反映了多个相关联负荷同时变化时的最容易突破安 全边界的方向和裕度 馈线安全距离(FSD)：单个负荷增长时延轴线到DSSR安 全边界的距离，反映单个负荷的最大允许增量 用途： 根据安全距离能够预测配电网是否满足N-1安全 根据几何安全距离和工作点位移量能够快速判断位移后新 工作点的安全性，但具有保守性GSD位移法） 根据馈线安全距离和工作点位移量能够精确判断位移后新 工作点的安全性，但在速度上不如前者。

FSD位移法）,,,安全评价新思路：先根据 GSD位移法判断新工作点安 全性，当不能得出安全的结 论时，再根据FSD位移法判断 工作点安全性这样可以兼 顾准确和效率几何安全距离示意图,馈线安全距离示意图,,,,,实例验证,,完全配电自动化覆盖的天津城市核心区配电网的2015年数据，3座变电站、 7台主变、42条馈线，主变容量为140MVA，馈线容量为357.83MVA27/5,,实例验证,28/5,总体TSC结果,馈线TSC结果,,实例验证,,安全边界与实际电网对应关系,161,168,171 A,LF minRF168,LF, RT 2 PT 2,LF,,169,29/5,(h1)。