Rel-03-发输电系统充裕性评估

第三章

发输电系统充裕性评估CompositeGenerationandTransmissionSystemsAdequacyEvaluation3.1

概述3.2

充裕性评估指标体系3.3

考虑多重故障充裕性评估算法和软件3.4

发输电系统可靠性试验系统3.1

概述发输电系统可靠性：是指由统一并网后运行的发电系统和输电系统综合组成的发输电系统按可接受标准和期望数量向供电点供应电力和电能量之能力的度量。充裕性：指在系统内发、输、变电设备额定容量和电压波动允许限度内，考虑元件的计划停运和非计划停运及运行约束条件下连续地向用户提供电力和电能量需求的能力。反映在研究期间内发输电系统在静态条件下系统容量满足负荷电力和电能量需求的程度。3.1

概述负荷供应能力：是发输电系统的发电容量通过输电设施后可能提供给负荷的最大功率。当负荷供应能力值小于负荷需求时，即属于系统故障。分析原理：利用元件的可靠性数据计算系统的可靠性指标。解析法：采用较严格的数学模型和有效算法进行系统的可靠性计算，准确度较高，但计算量随着元件数呈指数增加。MonteCarlo法：随机试验，重复K次，最后，对试验结果进行统计及计算。特点：计算结构简单，计算误差与K1/2成反比。为了降低误差，必须增大K，降显著增加计算时间。3.1

概述充裕度指标：一般用年值表示，包括负荷点指标和系统指标两类：负荷点充裕度指标可分为基本值、最大值和平均值三种，分别反映某种系统故障时供电点基本可靠性特征量、故障严重程度和充裕度平均水平。系统充裕度指标反映系统事故对整个发输电系统的影响，表明事故的全局影响。包括系统停电指标、系统削减电量指标、严重性指标、每次扰动造成的平均削减负荷量、每个负荷点平均值、事故时的削减负荷与少供电量的最大值等指标。3.1概述电力市场对发输电系统的新要求降低需求预测的不确定性。需求≠负荷，包括：瞬时需求、平均需求、集成需求、需求时段、峰值需求、合同需求、固定需求和定单需求等8类。可靠性要面对多个电力公司。要考虑多种传输能力。包括6种：总传输能力(TTC)、输电可靠性裕度(TRM)、容量效益裕度(CBM)、可用传输容量(ATC)、不可撤消的可用输电能力(NATC＝TTC－TRM－包括撤消的输电服务备用和容量效益裕度)、可撤消的可用输电能力(RATC＝TTC－TRM－可撤消的输电服务备用和容量效益裕度)要求对风险进行预测、监视，事先提出防范措施。3.2

充裕性评估指标体系切负荷概率：ProbabilityofLoadCurtailments，PLC＝∑ti

/T切负荷频率：ExpectedFrequencyofLoadCurtailments，EFLC＝8760Ni/T(次/a)切负荷持续时间：ExpectedDurationofLoadCurtailments，EDLC＝PLC×8760(h/a)每次切负荷持续时间：AverageDurationofLoadCurtailments，ADLC＝EDLC/EFLC(h/次)负荷切除期望值：ExpectedLoadCurtailments，ELC＝8760∑Ci/T(MW/a)电量不足期望值：ExpectedEnergyNotSupplied，EENS＝8760∑Citi

/T(MW.h/a)系统停电指标：BulkPowerInterruptionIndex，BPII＝ELC/L

(MW/MW.a)系统削减电量指标：BulkPowerEnergyCurtailmentIndex，BPECI＝EENS/L(MW.h/MW.a)严重程度：SeverityIndex，SI＝BPECI×60(系统.分)3.3

考虑多重故障充裕性评估算法和软件主要方法：偶发事故枚举法、MonteCarlo模拟法元件状态持续时间抽样法：假定元件运行时间和故障状态下修复时间服从某种概率分布（通常采用指数分布）；根据元件的故障率和修复率确定该元件在给定时间段内的状态和状态持续时间；当给定时间段内所有元件的状态和状态持续时间确定后，就可以获得系统状态序列和持续时间。算法流程，如图3.2所示。3.3

考虑多重故障充裕性评估算法和软件图3.2发输电系统充裕度评估算法流程图输入系统元件数据，形成系统信息进行MonteCarlo模拟，通过元件状态持续时间抽样，形成系统状态序列按时间顺序取系统状态序列中的一个系统状态读入本状态的评估结果：导纳矩阵、系统参数、发电机调整和切负荷情况本状态是否已评估过？与前一状态进行比较元件故障造成系统状态改变？发电机故障？进入单重线路故障评估模块③进入单一状态评估模块进行完全评估①进入单重发电机故障评估模块②AnynnyyA保存评估结果，包括将系统解列成电气岛的情况，各电气岛的导纳矩阵、系统参数、发电机调整以及基于各节点切负荷值和系统总切负荷值系统状态序列评估完毕？统计评估结果，根据各系统状态的次数、持续时间、节点切负荷值和系统切负荷值，计算相应的可靠性指标输出可靠性指标，计算结束ny3.3

考虑多重故障充裕性评估算法和软件图中几个主要模块包括：单一故障评估模块：出现这一情况的原因在于某一元件恢复运行，产生的新状态尚未评估。可将该状态转换为连续单重故障形成的子状态序列并进行评估。单重发电机故障评估模块：单重发电机故障时，系统结构没变，可直接进行潮流计算。此时潮流不收敛的原因在于发电机故障引起的较大不平衡功率超过了平衡节点的平衡能力。首先需要进行不平衡功率的调整。为了使发电机功率调整和切负荷更合理，可采用灵敏度分析方法进行调整，如图3.3所示。单重线路故障评估模块：如果没有造成系统解列，可采用速度较快的补偿法开断潮流计算，即采用灵敏度分析调整发电机出力和切负荷逐步降低开断线的功率，直至故障后潮流计算收敛；如果造成系统解列，则需要对所有新形成的电气岛均进行电气岛潮流计算。为了使电气岛潮流收敛，首先应该采用灵敏度分析进行不平衡功率调整，降低开断线路功率至零，如图3.4所示。3.3

考虑多重故障充裕性评估算法和软件单重发电机故障计算故障发电机支路功率，即发电机故障引起的不平衡功率不平衡功率＝0？n形成以发电机节点为中心的按广度搜索的关联节点集确定故障发电机支路，可以选择发电机与系统之间的变压器支路或在发电机与系统间添加阻抗很小的连接支路yABA按照广度搜索的关联节点顺序增加发电机出力无发电机可加？y按照广度搜索的关联节点顺序切第三级负荷无负荷可切？y按照广度搜索的关联节点顺序切第二级负荷无负荷可切？y按照广度搜索的关联节点顺序切第一级负荷nnnB线路过负荷？潮流计算无发电机可加？n将故障发电机分成几个故障的小发电机重新进行发电机出力调整和切负荷计算，保证在每个小发电机故障状态下潮流收敛灵敏度分析调整发电机出力和切负荷潮流计算输出发电机调整量和切负荷量nyy图3.3单重发电机故障评估算法流程框图3.3

考虑多重故障充裕性评估算法和软件故障后潮流计算是否收敛？灵敏度分析调整发电机的出力和切负荷，逐步降低开断线路的功率，直至降到零故障后潮流计算n线路过负荷？灵敏度分析调整发电机的出力和切负荷故障后潮流计算y输出发电机调整量和切负荷量yn单重线路故障形成电气岛并初始化其参数，如果无平衡节点，还需形成平衡节点是否解列？n灵敏度分析调整发电机的出力和切负荷，逐步降低开断线路的功率，直至降到零yA故障前潮流计算线路功率为零？y电气岛潮流计算nA恢复潮流计算结果，标志潮流发散是否收敛？nyn线路过负荷？灵敏度分析调整发电机的出力和切负荷电气岛潮流计算y是否收敛？n输出发电机调整量和切负荷量y图3.4单重线路故障评估算法流程图3.4

发输电系统可靠性试验系统表3.3IEEE发输电测试系统的原始数据序号项目名称IEEE－RTS79IEEE－RTS961发表年份197919962单机容量/MW4004003发电机台数32964总装机容量/MW3405102155母线条数24736线路条数331047变压器台数5168电抗器台数139年最大负荷/MW2850855010电压等级/kVAC：138/230AC：138/230＋DC输电线RTS96是RTS79的规模扩展3倍，并加入DC联络线；年小时持续负荷曲线相同；机组容量较小，未能反映现代电力系统的特点；地区间电力交换不明显。3.4

发输电系统可靠性试验系统表3.9IEEE－RTS79评估结果比较项目指标本章方法及结果R.Billinton方法及结果方法MonteCarlo法解析法计算特点模拟时间7×105h，考虑到9重以上的故障，交流计算潮流，基于直流潮流切负荷线路故障计算到3重，发电机故障计算到5重，交流计算潮流，基于直流潮流切负荷计算环境PH4000微机，WindowsNTVax－6330小型机系统切负荷率0.09850.0814系统切负荷持续时间/(h/a)863.1948711.2897切负