微机继电保护测试仪新资讯

传统电网中, 输电网的能量管理(EMS)与配电网的能量管理(DMS)是分开运行的, 并由不同的运行人员独立调控。随着智能电网技术的快速发展, 输、配电网的相互作用也变得越来越显著, 传统输配割裂的能量管理模式也随之受到挑战。例如, 快速发展的分布式发电、负荷响应、电动汽车、分布式储能和配电自动化技术等,  六相继电保护测试仪 增加了配电网的控制手段, 使得配电网运行方式呈现出更加灵活多变的趋势。这种多变的运行方式也使得配电网对输电网的影响变得更加显著。例如, 在美国加州地区, 2013年底光伏发电量已经达到1200万千瓦。随着光伏的大量接入, 美国加州的净负荷曲线在日出和日落时刻爬坡速率惊人, 3小时内负荷变化可达13000 MW之巨, 对输电网的经济调度造成挑战。而在2011年美国南加州大停电事故中, 事故时配电网恰好处于环网运行, 但是输电网安全分析程序中依然将之当成默认的辐射状运行状态, 从而导致了安全分析中的结果与输电网实际的潮流分布不符, 造成了调度员的错误操作, 使得事故扩大。由此可见, 如果缺乏对输配电网影响的合理评估, 缺乏对输配电网运行的协同管理, 电网运行的经济性、安全性就很难得到保证, 甚至可能出现十分严重的停电事故。

1.为什么要研究GTCA?

众所周知, 输电网预想事故分析具有提前预警的功能, 如果预警准确及时, 可为输电网安全运行保驾护航, 犹如电网安全运行的保镖。那么, 在未来输配协同能量管理技术中, 输电网预想事故分析应该是什么样子?是否可以继续沿用现有的模式——将配电网视为挂靠在输电网母线上的负荷注入, 忽略配电潮流在预想事故中的变化?

现场对此投出了否定票。虽然现有的输电网预想事故分析(TCA)算起来很方便, 但很可惜, 随着未来输、配电网的影响更加显著, 这种输配割裂的安全分析模式将会变得不安全。 六相继电保护测试仪 例如, 对于2011年美国南加州大停电事故, 由美国联邦能源管理委员会(FERC)和北美电力可靠性公司(NERC)撰写的调查报告就曾明确指出, 事故扩大的一个重要原因就在于现有的TCA没有考虑输电网事故中配电潮流的变化, 没有考虑这一变化带来的输电网潮流转移, 从而导致了预警不当, 调度员误操作, 进而造成了事故的扩大。这一过程如图1所示。图中, 事故时红色框内的配电网恰好处于环网运行, 右侧区域的输电潮流通过转移到了左侧区域, 进而引发了左侧区域内出现线路过载等现象。但是由于缺乏协同, 输电网安全分析程序中依然将框中的配电网默认为辐射状运行, 从而导致了安全分析中的结果与输电网实际的潮流分布不符, 造成了调度员的错误操作。

这就提醒我们: 传统的方法并非一成不变的, 为了避免安全分析不安全, 我们有必要另辟蹊径, 研究一种新的输电网安全分析方法, 能够考虑配电潮流的变化影响(称之为配电潮流响应)。这种新方法就是GTCA。

GTCA指的是考虑配电潮流响应的输电网预想事故分析, 对于每一个输电网预想事故(线路开断, 机组开断), 在分析中同时考虑输电网和配电网的潮流变化, 进而评估全局系统的安全性。显然, 随着新能源入网和配电自动化技术的普及, 输配电网的联系愈发紧密, 传统的TCA在现场应用中将面临越来越多的否定票。而GTCA由于在评估时充分考虑了配电潮流响应, 有望接替TCA, 为未来智能电网的安全运行保驾护航。

由于考虑了配电潮流响应, GTCA具有如下特点:

特点1: 面向输配全局电网进行评估。传统的TCA只是根据输电网的运行约束是否越界来评估安全性, 但在GTCA中, 由于考虑了配电网潮流, 因而可以对输、配电网的运行约束同时进行检查, 六相继电保护测试仪  进而评估全局电网的安全性。这显然比传统方法更加全面、准确。

特点2: 评估结果更加准确。GTCA基于输配全局潮流进行评估, 充分考虑了配电网潮流的响应, 因此它比将配电网简单视为负荷注入的传统方法更加准确。

特点3: 通信负担有限。GTCA采用了主从分裂法计算全局潮流, 无需传递网络模型和参数, 只需交互边界电压和功率量就可完成计算。加之主从分裂算法通常可以在10次迭代内收敛, 所以GTCA只对输、配控制中心造成有限的通信负担, 该负担通常可被现场接受。

特点4: 由于只需交互边界量, 所以GTCA也保护了输、配控制中心的数据隐私。

3.如何计算GTCA?

3.1计算GTCA面临哪些问题?

表面上看, GTCA只需要在传统的TCA方法中加入配电网的潮流计算即可。但实际上, 为了使GTCA具有实用性, 必须进一步解决如下问题:

问题1: 如何确定评估指标?

问题2: 如何降低计算量?

问题3: 如何在通信环境欠佳的情况下进行计算?

下面分别对这些问题进行说明。

问题1: 如何确定评估指标?

由于输电网预想事故也影响了配电网潮流,  六相继电保护测试仪 所以配电网的运行也有可能变得不安全, 因此有必要对输、配电网的运行约束同时进行检查, 从而对全局电网的安全性进行准确评估。

具体做法为: 对于每个预想事故, 计算输配全局潮流, 根据潮流结果检查输、配电网中是否存在电压越界和线路功率越界的问题。若有, 则认为系统安全性不足, 进行预警。

问题2: 如何降低计算量?

GTCA对于每个预想事故都需要进行输配全局潮流计算,  六相继电保护测试仪 如果系统中预想事故较多, 可能会带来较大的计算负担。对这一问题有两种解决方案:

方案一: 采用预想事故筛选, 仅对筛选出的重要预想事故进行全局潮流分析。具体的筛选方法将在本系列第三篇微文进行介绍。

方案二: 如果仅关注线路是否过载, 那么可以采用基于直流潮流的近似计算方法。对于每个预想事故, 仍然按照主从分裂格式迭代, 只是输电网采用直流潮流, 配电网采用交流潮流(根节点电压幅值设为1 p.u.), 二者交互边界处的有功功率和电压相角。显然, 由于输电网采用直流潮流, 整个计算量大幅降低, 同时由于近似考虑了配电潮流响应, 计算精度通常也可以满足现场要求。