网格化规划系统中电气计算核心算法的实现

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20100

摘要/Abstract

摘要：

为解决目前国内外电气计算方法对规划电网输入参数要求过高的难题，将地块预测负荷转变成电气计算负荷，提出对地块未来负荷进行空间分配的实现方法；并在研究经典可靠性公式的基础上提出综合故障率的概念，给出了更具实用性的可靠性工程计算公式，简化了经典公式的使用条件。将电气一体化计算(含潮流、短路、可靠性及 $N - 1$ 校验)、负荷预测和负荷空间分配等核心算法应用在德州晶华网格化规划项目中，结果表明，该工程化实现方法准确、快速，能满足电网规划工作的需要。

关键词: 电网规划, 负荷预测, 负荷空间分配, 潮流计算, 短路计算, 可靠性计算, $N - 1$ 校验

Abstract:

In order to solve the problem that the current domestic and foreign electrical calculation methods have too high requirements for the input parameters of the planning power grid, the predicted load of the plot was transformed into the electrical calculation load, and the realization method of spatial distribution of the future load of the plot was proposed. On the basis of studying the classical reliability formula, the concept of comprehensive failure rate was proposed. Moreover, a more practical reliability engineering calculation formula was given, which simplifies the use conditions of the classical formula. The core algorithms of electrical integration calculation (including power flow, short circuit, reliability and $N - 1$ verification), load forecasting and load space allocation algorithm were applied in the grid planning project of Dezhou Jinghua. The results show that the engineering implementation method is accurate and fast, and can meet the needs of power grid planning.

Key words: power grid planning, load forecasting, load space allocation, power flow calculation, short circuit calculation, reliability calculation, $N - 1$ check

中图分类号:

TM 711

迟福建, 孙阔, 张章, 张媛, 吴倩. 网格化规划系统中电气计算核心算法的实现[J]. 发电技术, 2022, 43(6): 860-868.

Fujian CHI, Kuo SUN, Zhang ZHANG, Yuan ZHANG, Qian WU. Implementation of Core Algorithm of Electrical Calculation in Grid Planning System[J]. Power Generation Technology, 2022, 43(6): 860-868.

图/表 6

参考文献 15

1	李本新，韩学山，蒋哲，等．计及网损的快速经济调度方法[J]．发电技术，2018，39(1)：90-95．
	LI B X， HAN X S， JIANG Z，et al ．A fast analytical method for economic dispatch considering network losses[J]．Power Generation Technology，2018，39(1)：90-95．
2	柴淑云．电力系统中长期负荷预测方法的研究与软件开发[D]．北京：华北电力大学，2005．
	CHAI S Y ．Research and software development of medium and long term load forecasting method in power system[D]．Beijing：North China Electric Power University，2005．
3	WILLIS H L ．配电系统规划参考手册[M]．范明天，刘健，张毅威，译．2版．北京：中国电力出版社，2013：560-570．
	WILLIS H L ．Distribution system planning reference manual[M]．Translated by FAN M T，LIU J，ZHANG Y W．2nd ed ．Beijing：China Electric Power Press，2013：560-570．
4	谷文卓．配电网最大供电能力的定义、模型与计算方法[D]．天津：天津大学，2012．
	GU W Z ．Definition，model and calculation method of maximum power supply capacity of distribution network[D]．Tianjin：Tianjin University，2012．
5	何跃辉．基于配电网网格化的负荷预测方法[D]．郑州：郑州大学，2019．
	HE Y H ．Load forecasting method based on grid of distribution network[D]．Zhengzhou：Zhengzhou University，2019．
6	申超群．基于负荷密度法与LOGISTIC模型法的饱和负荷预测研究[D]．郑州：郑州大学，2016．
	SHEN C Q ．Research on saturated load forecasting based on load density method and LOGISTIC model method[D]．Zhengzhou：Zhengzhou University，2016．
7	王艺婷．基于最大供电能力的配电网负荷分配优化算法[D]．大庆：东北石油大学，2018．
	WANG Y T ．Load distribution optimization algorithm based on maximum power supply capacity[D]．Daqing：Northeast Petroleum University，2018．
8	王天华．空间负荷预测中不确定性因素的处理方法[J]．电网技术，2001，25(1)：22-25．
	WANG T H ．The method of dealing with uncertain factors in spatial load forecasting[J]．Power System Technology，2001，25(1)：22-25．
9	王振．配电网潮流分析计算方法及数据库的开发研究[D]．福州：福州大学，2006．
	WANG Z ．Research and development of power flow analysis and calculation method and database in distribution network[D]．Fuzhou：Fuzhou University，2006．
10	丁腾波，刘宏波，吴聘．智慧能源体系信息通信技术构架及实施方案[J]．发电技术，2020，41(2)：150-159． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19163
	DING T B， LIU H B， WU P ．Information communications technology architecture and implementation scheme of smart energy system[J]．Power Generation Technology，2020，41(2)：150-159． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19163
11	国网江苏省电力有限公司．配电网单元制规划[Z]．南京：国网江苏省电力有限公司，2018：115-170．
	State Grid Jiangsu Electric Power Co.，Ltd. ．Unit system planning of distribution network[Z]．Nanjing：State Grid Jiangsu Electric Power Co.，Ltd.，2018：115-170．
12	龚大德．电力设备故障率统计方法的探讨[J]．吉林电力技术，1983，20(6)：1-11．
	GONG D D ．Discussion on the statistical method of power equipment failure rate[J]．Jilin Electric Power，1983，20(6)：1-11．
13	何沁春，杨秀媛．泛在电力物联网中将家电可控负荷转化成智能负荷的方法研究[J]．发电技术，2020，. doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19176
	41(1)：94-102． HE Q C， YANG X Y ．Research on methods for converting controllable loads of household appliances into intelligent loads in the ubiquitous power internet of things[J]．Power Generation Technology，2020，. doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19176
	41(1)：94-102． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19176
14	刘敦楠，张婷婷，李华，等．面向泛在电力物联网的综合能源系统规划模型[J]．发电技术，2020，41(1)：50-55． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19158
	LIU D N， ZHANG T T， LI H，et al ．Integrated energy system planning model for ubiquitous power internet of things[J]．Power Generation Technology，2020，41(1)：50-55． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19158
15	张伟波，谢玉荣，杨帆，等．多能互补分布式综合供能系统及典型开发方案研究[J]．发电技术，2020，. doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19025
	41(3)：245-251． ZHANG W B， XIE Y R， YANG F，et al ．Research on multi-energy complementary distributed integrated energy supply system and typical development scheme[J]．Power Generation Technology，2020，41(3)：245-251． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19025

本节点ID	总节点数	上一节点ID	下一节点ID	节点有功功率/kW	节点无功功率/(kV⋅A)	电流有功分量/A	电流无功分量/A	短路电阻/Ω	短路电抗/Ω	节点电压/kV
1	1	0	2	3 170.4	746.23	316.72(3)	74.55(3)	31.60	134.27	10.01(1)
2	3	1	3, 4	2 000.7	470.92	199.87(3)	47.04(3)	50.08	212.78	10.01(4)
3	3	2	5, 6	776.3	182.72	77.71(3)	18.29(3)	128.56	546.19	9.99(4)
4	2	2	8	445.9	104.95	44.63(3)	10.51(3)	223.82	950.89	9.99(4)
5	2	3	7	301.5	70.97	30.18(3)	7.10(3)	331.01	1 406.31	9.99(4)
6	1	3	—	289.1	68.05	28.97(2)	6.82(2)	344.52	1 463.70	9.98(4)
7	1	5	—	230.9	54.35	23.14(2)	5.45(2)	431.36	1 832.63	9.98(4)
8	1	4	—	170.4	40.11	17.07(2)	4.02(2)	584.51	2 483.31	9.98(4)

本节点ID	总节点数	上一节点ID	下一节点ID	节点有功功率/kW	节点无功功率/(kV⋅A)	电流有功分量/A	电流无功分量/A	短路电阻/Ω	短路电抗/Ω	节点电压/kV
1	1	0	2	3 170.4	746.23	316.72(3)	74.55(3)	31.60	134.27	10.01(1)
2	3	1	3, 4	2 000.7	470.92	199.87(3)	47.04(3)	50.08	212.78	10.01(4)
3	3	2	5, 6	776.3	182.72	77.71(3)	18.29(3)	128.56	546.19	9.99(4)
4	2	2	8	445.9	104.95	44.63(3)	10.51(3)	223.82	950.89	9.99(4)
5	2	3	7	301.5	70.97	30.18(3)	7.10(3)	331.01	1 406.31	9.99(4)
6	1	3	—	289.1	68.05	28.97(2)	6.82(2)	344.52	1 463.70	9.98(4)
7	1	5	—	230.9	54.35	23.14(2)	5.45(2)	431.36	1 832.63	9.98(4)
8	1	4	—	170.4	40.11	17.07(2)	4.02(2)	584.51	2 483.31	9.98(4)

本线段编号	本线路首端节点号	本线路末端节点号	本线路电阻/Ω	本线路电抗/Ω	组成线段1ID	组成线段nID	配电设施1ID	配电设施nID	本线路潮流/(kV⋅A)	本线路网损/kW
12	1	2	45.20	442.96	12	—	PB11	PB1n	1 512.21	6.49
23	2	3	38.10	377.19	23	—	PB22	PB2n	848.23	3.07
24	2	4	36.70	362.23	24	—	PB44	PB4n	650.16	2.27
35	3	5	25.20	253.01	35	—	PB33	PB3n	524.54	1.26
36	3	6	35.20	354.11	36	—	PB66	PB6n	297.62	1.03
48	4	8	40.20	401.20	48	—	PB88	PB8n	175.43	0.67
57	5	7	29.40	288.12	57	—	PB77	PB7n	237.71	0.66

本线段编号	本线路首端节点号	本线路末端节点号	本线路电阻/Ω	本线路电抗/Ω	组成线段1ID	组成线段nID	配电设施1ID	配电设施nID	本线路潮流/(kV⋅A)	本线路网损/kW
12	1	2	45.20	442.96	12	—	PB11	PB1n	1 512.21	6.49
23	2	3	38.10	377.19	23	—	PB22	PB2n	848.23	3.07
24	2	4	36.70	362.23	24	—	PB44	PB4n	650.16	2.27
35	3	5	25.20	253.01	35	—	PB33	PB3n	524.54	1.26
36	3	6	35.20	354.11	36	—	PB66	PB6n	297.62	1.03
48	4	8	40.20	401.20	48	—	PB88	PB8n	175.43	0.67
57	5	7	29.40	288.12	57	—	PB77	PB7n	237.71	0.66

线路名称	供电半径/km	最低电压/kV	线损/kW	单位负荷平均故障排除时间/h	单位负荷平均故障修复时间/h	单位负荷平均预安排停电时间/h	馈线负荷/kW	馈线容量/(kV⋅A)	N-1校验
永滨线	7.138	9.90	0.28	0.010	0.003 77	0.817	2 377.1	8 990	是
永南线	4.35	9.99	0.39	0.009	0.002 56	0.825	4 073.55	9 350	是
辛苑线	2.9	9.97	0.19	0.008 9	0.004 16	0.801	2 552.3	8 290	是
辛佳线	4.5	9.97	0.31	0.009	0.003 76	0.809	4 339.5	11 870	是
辛西1#线	4.6	9.98	0.42	0.009	0.004 10	0.812	7 147	19 930	是
辛南1#线	2.8	9.98	0.30	0.009	0.003 81	0.827	2 537	11 435	是
辛富线	2.8	9.97	0.40	0.009	0.003 56	0.903	7 839	18 240	是
辛康线	2.8	9.97	0.37	0.009	0.002 90	0.846	6 971	17 960	是
辛东2#线	2.8	9.98	0.20	0.009	0.002 86	0.815	3 179.3	12 045	是
辛德线	4.5	9.99	0.25	0.009	0.002 67	0.877	3 040.6	11 875	是
辛衢线	4.45	—	—	—	—	—	0	630	是
崇德线	2.3	—	—	—	—	—	0	8 000	否
宇川I线	2.3	9.97	0.09	0.008 9	0.003 15	0.872	1 780	11 460	是
宇川II线	2.108	9.99	0.14	0.008 9	0.003 62	0.859	841.68	6 880	是
宇长线	2.1	10.02	0.42	0.008 9	0.002 88	0.863	12 617	28 580	是
宇河线	2.3	9.98	0.04	0.008 9	0.004 00	0.839	190	8 000	是
宇天线	2.9	9.99	0.38	0.010	0.003 81	0.849	2 233.8	9 840	是
宇衢线	2.6	9.99	0.05	0.010	0.003 09	0.828	321	4 800	是
宇乡I线	2.054	10.00	0.21	0.009	0.002 96	0.881	3 370.1	16 225	是
宇乡II线	1.478	9.99	0.11	0.009	0.003 41	0.890	586	7 130	是
晶华I线	4.457	9.99	0.33	0.008 9	0.003 18	0.854	4 550.5	17 015	是
晶华II线	4.492	9.99	0.18	0.009	0.003 40	0.874	2 693	11 385	是
晶东线	5.086	9.98	0.06	0.009	0.003 56	0.855	21 196	28 825	是