CN115967120B - 220千伏电网上网变电站判定方法及容载比计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种220千伏电网上网变电站判定方法，包括获取220千伏区域电网的变电站数据信息；计算变电站的上网电量与下网电量的比值以及出现上送新能源或常规电源电力的概率；根据数据信息和选定的最大负荷时段对上网变电站进行判定。本发明还公开了一种包括所述220千伏电网上网变电站判定方法的容载比计算方法。本发明综合考虑不同因素进而判断出该变电站是否属于上网变电站；因此本发明的可靠性高、精确性好且效率较高；同时本发明能够为容载比计算过程提供准确的数据参考，使得容载比的计算过程更加准确可靠。

Description

220千伏电网上网变电站判定方法及容载比计算方法

技术领域

本发明属于电气自动化技术领域，具体涉及一种220千伏电网上网变电站判定方法及容载比计算方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。

目前，随着新能源发电系统的迅速发展，新能源发电系统开始大规模并入110千伏及以下电压等级电网，在新能源富集区域，新能源大规模并网将导致新能源通过220千伏变电站主变上送至上级电网，此时该变电站主要承担上送新能源电力的任务，而非负荷供带作用。因此在分析地区负荷供带能力时，需要计算220千伏区域电网下网容载比，也即需要合理确定该区域计算时刻下网220千伏变电容量。因此，如何准确剔除220千伏变电站中主要承担上送电力任务的变电站，即对220千伏电网上网变电站进行判定，对准确计算该区域220千伏下网容载比具有十分重要的意义。

但是，现在在进行220千伏区域电网下网容载比的计算过程中，并没有考虑到上述的特殊情况，即剔除220千伏变电站中主要承担上送电力任务的变电站，或者对220千伏电网上网变电站进行判定。因此，现有技术并未对220千伏电网上网变电站进行判定；这使得现有的容载比计算方案，将导致计算出的下网容载比过大或过小，无法真实、准确地反映电网在电力供应方面存在的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、精确性好且效率较高的220千伏电网上网变电站判定方法。

本发明的目的之二在于提供一种包括了所述220千伏电网上网变电站判定方法的容载比计算方法。

本发明提供的这种220千伏电网上网变电站判定方法，包括如下步骤：

S1.获取220千伏区域电网的变电站数据信息；

S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算变电站的上网电量与下网电量的比值以及出现上送新能源或常规电源电力的概率；

S3.根据步骤S2计算得到的数据信息和选定的最大负荷时段，对上网变电站进行判定。

步骤S2所述的根据步骤S1获取的数据信息，计算变电站的上网电量与下网电量的比值以及出现上送新能源或常规电源电力的概率，具体包括如下步骤：

基于当前变电站上一年的8760运行小时数据，统计当前变电站上一年的全年上网电量P_i≤0和下网电量P_i＞0，其中W_up为上网电量，ΔT为时间段的长度，P_i为变电站在第i小时的功率，且P_i≤0表示变电站上送电力，P_i＞0表示变电站正常供带负荷；

计算当前变电站的上网电量与下网电量的比值η为

计算当前变电站上送新能源或常规电源电力的概率p为P_i≤0且i∈(1,35040)，其中N_up,year为全年当前变电站运行数据中负荷小于0的个数，N_year为全年当前变电站运行数据点的总个数。

步骤S3所述的根据步骤S2计算得到的数据信息和选定的最大负荷时段，对上网变电站进行判定，具体包括如下步骤：

根据步骤S2得到的变电站的上网电量与下网电量的比值η和变电站上送新能源或常规电源电力的概率p，对上网变电站进行判定；

选定最大负荷时段，计算最大负荷时段内当前变电站的净上网电量、最大负荷时段内变电站上送电力的概率和最大负荷时段内最大上送功率与最大下送功率的比值，从而对上网变电站进行判定；

当当前变电站接入的电源装机容量大于或等于当前变电站最大负荷时，根据负荷与变电站最大负荷之间的关系以及最大负荷时段内地区负荷与地区最大负荷之间的关系，对上网变电站进行判定。

所述的根据步骤S2得到的变电站的上网电量与下网电量的比值η和变电站上送新能源或常规电源电力的概率p，对上网变电站进行判定，具体包括如下步骤：

采用如下规则进行判断：

若η≥1且p＞0.5，则表示当前变电站全年上网电量大于下网电量，且全年上网运行概率大于下网运行概率，则判定当前变电站为上网变电站；

若η＜1或η＞1，且p＜0.5，则判定当前变电站为下网变电站。

所述的选定最大负荷时段，计算最大负荷时段内当前变电站的净上网电量、最大负荷时段内变电站上送电力的概率和最大负荷时段内最大上送功率与最大下送功率的比值，从而对上网变电站进行判定，具体包括如下步骤：

选取最大负荷，并以最大为分界点，前后各取X天的时间，总计2X天的时间作为最大负荷段；X为设定的实数；

计算在最大负荷时段内当前变电站净上网电量W_N,up为其中P_i为变电站在第i小时的功率；

计算最大负荷时段内变电站上送电力的概率p为P_i≤0；其中N_up为数据小于0时的个数，此时表示变电站上送电力；N为最大负荷时段内变电站采集的数据点个数；

计算最大负荷时段内最大上送功率与最大下送功率的比值α为其中P_i,up,max为最大负荷时段内变电站最大上送功率；P_i,down,max为最大负荷时段内变电站最大下送功率；

采用如下规则进行判断：

若p＞0.5且W_N,up＜0，则判定当前变电站为上网变电站；

若p＞0.5且α＞1，则判定当前变电站为上网变电站。

所述的当当前变电站接入的电源装机容量大于或等于当前变电站最大负荷时，根据负荷与变电站最大负荷之间的关系以及最大负荷时段内地区负荷与地区最大负荷之间的关系，对上网变电站进行判定，具体包括如下步骤：

基于历史运行数据，在最大负荷时段内获取当前地区负荷P_load,j大于地区最大负荷P_load,max的Y％的时刻，P_load,j≥0.85P_load,max,j∈(1,N₁)；然后，得到当前变电站在对应第j个时刻的负荷P_j，并获取负荷P_j与变电站最大负荷的10％之间的关系，P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max},j∈(1,N₂)；其中，P_{load,station,max}为当前变电站可供带的最大负荷；N₁为在最大负荷时段内获取当前地区负荷P_load,j大于地区最大负荷P_load,max的Y％的时刻的数据个数；N₂为满足P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max}的数据个数；

计算概率p为P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max}；

采用如下规则进行判断：

若p＞0.5，则判定当前变电站为上网变电站。

本发明还提供了一种包括了所述220千伏电网上网变电站判定方法的容载比计算方法，具体包括如下步骤：

A.采用所述的220千伏电网上网变电站判定方法，对区域内的上网变电站进行排定；

B.在计算区域220千伏下网容载比时，剔除步骤A得到的上网变电站的容量；

C.根据步骤B得到的数据信息，计算220千伏区域电网的下网容载比。

步骤B所述的在计算区域220千伏下网容载比时，剔除步骤A得到的上网变电站的容量，具体包括如下步骤：

剔除步骤A得到的上网变电站的容量；

在计算区域220千伏下网容载比时，剔除以高耗能用户为主的变电站；所述的以高耗能用户为主的变电站，包括以炼铁行业和电解铝行业为用户的变电站。

本发明提供的这种220千伏电网上网变电站判定方法及容载比计算方法，考虑变电站全年的上网电量、下网电量、上网电量与下网电量的比值、出现变电站上送新能源或常规电源电力的概率、变电站在该地区最大负荷时段出现上送电力的情况及概率、变电站接入的电源装机容量大于等于该变电站最大负荷时该变电站在地区负荷大于地区最大负荷85％时电力上送情况以及高耗能用户为主的变电站负荷特性约束等方面，综合考虑不同因素进而判断出该变电站是否属于上网变电站；因此本发明的可靠性高、精确性好且效率较高；同时本发明能够为容载比计算过程提供准确的数据参考，使得容载比的计算过程更加准确可靠。

附图说明

图1为本发明判定方法的方法流程示意图。

图2为本发明容载比计算方法的方法流程示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明判定方法的方法流程示意图：本发明提供的这种220千伏电网上网变电站判定方法，包括如下步骤：

S1.获取220千伏区域电网的变电站数据信息；

S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算变电站的上网电量与下网电量的比值以及出现上送新能源或常规电源电力的概率；具体包括如下步骤：

基于当前变电站上一年的8760运行小时数据，统计当前变电站上一年的全年上网电量P_i≤0和下网电量P_i＞0，其中W_up为上网电量，ΔT为时间段的长度，P_i为变电站在第i小时的功率，且P_i≤0表示变电站上送电力，P_i＞0表示变电站正常供带负荷；

计算当前变电站的上网电量与下网电量的比值η为

计算当前变电站上送新能源或常规电源电力的概率p为P_i≤0且i∈(1,35040)，其中N_up,year为全年当前变电站运行数据中负荷小于0的个数，N_year为全年当前变电站运行数据点的总个数；

S3.根据步骤S2计算得到的数据信息和选定的最大负荷时段，对上网变电站进行判定；具体包括如下步骤：

根据步骤S2得到的变电站的上网电量与下网电量的比值η和变电站上送新能源或常规电源电力的概率p，对上网变电站进行判定；具体包括如下步骤：

采用如下规则进行判断：

若η≥1且p＞0.5，则表示当前变电站全年上网电量大于下网电量，且全年上网运行概率大于下网运行概率，则判定当前变电站为上网变电站；

若η＜1或η＞1，且p＜0.5，则判定当前变电站为下网变电站；

选定最大负荷时段，计算最大负荷时段内当前变电站的净上网电量、最大负荷时段内变电站上送电力的概率和最大负荷时段内最大上送功率与最大下送功率的比值，从而对上网变电站进行判定；具体包括如下步骤：

分析当前变电站在地区最大负荷时段出现上送电力的情况及概率，通常日最大负荷时段出现在晚上6点～11点之间，而受地区气候和用电习惯影响，年最大负荷通常出现在夏季或冬季，不同的地区年最大负荷出现季节存在差异；夏季通常取7～8月，冬季通常取1月～次年12月。由于出现最大负荷时必然会有一个稳定的负荷增长过程；因此，选取最大负荷，并以最大为分界点，前后各取X天(优选为7天)的时间，总计2X天(优选为14天)的时间作为最大负荷段；X为设定的实数；

计算在最大负荷时段内当前变电站净上网电量W_N,up为其中P_i为变电站在第i小时的功率；

计算最大负荷时段内变电站上送电力的概率p为P_i≤0；其中N_up为数据小于0时的个数，此时表示变电站上送电力；N为最大负荷时段内变电站采集的数据点个数；

计算最大负荷时段内最大上送功率与最大下送功率的比值α为其中P_i,up,max为最大负荷时段内变电站最大上送功率；P_i,down,max为最大负荷时段内变电站最大下送功率；

采用如下规则进行判断：

若p＞0.5且W_N,up＜0，则判定当前变电站为上网变电站；

若p＞0.5且α＞1，则判定当前变电站为上网变电站；

当当前变电站接入的电源装机容量大于或等于当前变电站最大负荷时，根据负荷与变电站最大负荷之间的关系以及最大负荷时段内地区负荷与地区最大负荷之间的关系，对上网变电站进行判定；具体包括如下步骤：

基于历史运行数据，在最大负荷时段内获取当前地区负荷P_load,j大于地区最大负荷P_load,max的Y％的时刻(优选为85％)，P_load,j≥0.85P_load,max,j∈(1,N₁)；然后，得到当前变电站在对应第j个时刻的负荷P_j，并获取负荷P_j与变电站最大负荷的10％之间的关系，P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max},j∈(1,N₂)；其中，P_{load,station,max}为当前变电站可供带的最大负荷；N₁为在最大负荷时段内获取当前地区负荷P_load,j大于地区最大负荷P_load,max的Y％的时刻的数据个数；N₂为满足P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max}的数据个数；

计算概率p为P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max}；

采用如下规则进行判断：

若p＞0.5，则判定当前变电站为上网变电站。

以下结合一个实施例，对本发明的判定方法进行说明：

以某省级电网中，某新能源富集地区地级市为例，该市共拥有15座220千伏变电站。截至2021年底，该地区220千伏变电站主变压器容量为420万千伏安，该地区2021年最大负荷出现在冬季，地区最大负荷为221.72万千瓦，220千伏下网最大负荷为133.89万千瓦。此时15座变电站负荷均为正数，这些变电站在最大负荷时刻均向下级电网输送电力。但是这些变电站中，有部分变电站供带负荷不大，且一年365天运行中，大部分时间处于上送电力至上级电网。若在分析该地区220千伏下网容载比时不剔除220千伏上网变电站，则计算出的下网容载比为3.14。该容载比值偏大且无法准确反应出电网存在的问题，所以需要合理剔除上网站，然后依据变电容量和下网负荷得到220千伏下网最小容载比。

根据上述分析，对该地市15座220千伏变电站2021年运行数据进行分析，确定该地区上网站座数及主变压器容量。

15座变电站分别命名为Station 1，Station 2，Station 3，……，Station 15，首先以Station 1为例进行分析：

分析Station 1全年运行数据，通过分析数据可知：

W_up,station1＝-313887.337万千瓦时

W_{down,station1}＝25150.478万千瓦时

根据上送电量与下送电量，可以计算得到两者的比值，即：

根据η值的大小和p(P_i≤0)的概率可以判定，Station 1变电站全年的上网电量大于下网电量；

大负荷出现时段共5小时，以15分钟为间隔取点，一天可得到21个数据点，以地区最大负荷出现的当天为节点，前后各取7天并分析其实际运行数据，共取得315组数据，即N＝315。该变电站最大上网负荷为19.378万千瓦，最大下网负荷为8.358万千瓦，由此可计算得到：

因此根据判断依据，判断Station 1变电站为上网变电站；

2021年底，Station 1变电站下接入电源装机容量45万千瓦，该变电站共有2台18万千伏安的主变压器，2021年最大负荷为9.5万千瓦，因此变电站接入的新能源装机容量大于该变电站最大负荷。

此时该地区最大负荷的85％为188.46万千瓦，因此根据实际运行数据分析可知，全年该地区负荷大于188.46万千瓦的数据点共285个，即N₁＝285，由此可以得到该变电站在对应时刻的负荷情况，通过分析可知，对应时刻该变电站负荷小于0的数据点共有93个，小于该变电站最大负荷的10％的数据点共有50个；

根据判断条件，即p(P_j≤0or0.1P_{load,station,max})＞0.5，此时该变电站认为是上网变电站；

由于该变电站下没有高耗能用户，若仅以该作为判断依据的话，在计算该地区220千伏下网容载比时，不需要剔除220千伏Station 1变电站的容量。

综合上述分析可知，在计算该地区下网容载比时，需要剔除220千伏Station1变电站的容量，即认为该变电站为新能源上送电力的上网变电站。

然后以Station 2为例进行分析：

分析Station 2全年运行数据，通过分析数据可知：

W_up,station2＝-82427.833万千瓦时

W_{down,station2}＝55768.48万千瓦时

根据上送电量与下送电量，可以计算得到两者的比值，即：

根据η值的大小和p(P_i≤0)的概率可以判定，Station2变电站为下网变电站。

大负荷出现时段共5小时，以15分钟为间隔取点，一天可得到21个数据点，以地区最大负荷出现的当天为节点，前后各取7天并分析其实际运行数据，共取得315组数据，即N＝315。由此可计算得到：

因此根据判断依据，判断Station2变电站为下网变电站；

2021年底，Station2变电站下接入电源装机容量23万千瓦，该变电站共有1台18万千伏安的主变压器，2021年最大负荷为9.7万千瓦，因此变电站接入的电源装机容量大于该变电站最大负荷。

此时该地区最大负荷的85％为188.46万千瓦，因此根据实际运行数据分析可知，全年该地区负荷大于188.46万千瓦的数据点共285个，即N₁＝285，由此可以得到该变电站在对应时刻的负荷情况，通过分析可知，对应时刻该变电站负荷小于0的数据点共有2个，小于该变电站最大负荷的10％的数据点共有50个；

根据判断条件，即该变电站不满足p(P_j≤0or 0.1P_{load,station,max})＞0.5，此时该变电站认为是下网变电站；

由于该变电站下没有高耗能用户，若仅以该作为判断依据的话，在计算该地区220千伏下网容载比时，不需要剔除220千伏Station2变电站的容量。

综合上述分析可知，在计算该地区下网容载比时，需要剔除220千伏Station2变电站的容量，即认为该变电站为上网变电站。

根据上述方法对该地市15座220千伏变电站进行分析后，可以得出该地区上网站情况，如下表所示：

表1某地市220千伏上网变电站情况示意表

变电站名	变电站容量(万千伏安)	是否为上网变电站
			Station1	36	是
Station 2	18	否
			Station3	36	是
Station4	18	否
			Station5	30	是
Station6	36	是
			Station7	36	否
Station8	24	否
			Station9	24	否
Station10	24	否
			Station11	24	否
Station12	36	否
			Station13	36	否
Station14	18	是
			Station15	24	否

截至2021年底该地区15座220千伏变电站一共420万千伏安，其中10座220千伏变电站为下网变电站，变电容量为264万千伏安；5座220千伏变电站为上网变电站，变电容量为156万千伏安。根据上述方法求得该地区冬季最大负荷时段最小容载比为1.77，满足相关导则要求(220千伏地区容载比控制在1.7～2.0范围内)。此时该地区220千伏下网负荷为111.53万千瓦，此时剔除上网容量后的220千伏下网变电容量为198万千伏安。

通过上述方法所得到的上网站和目前实际运行中考虑的220千伏上网变电站一致，验证了所提方法的有效性，同时所得到的结果也能准确的反映出该地区220千伏电网保障负荷供电的情况。

如图2所示为本发明容载比计算方法的方法流程示意图：本发明提供的这种包括了所述220千伏电网上网变电站判定方法的容载比计算方法，具体包括如下步骤：

A.采用所述的220千伏电网上网变电站判定方法，对区域内的上网变电站进行排定；

B.在计算区域220千伏下网容载比时，剔除步骤A得到的上网变电站的容量；具体包括如下步骤：

剔除步骤A得到的上网变电站的容量；

在计算区域220千伏下网容载比时，剔除以高耗能用户为主的变电站；所述的以高耗能用户为主的变电站，定义高耗能用户为炼铁行业、电解铝行业等工业；

本步骤的核心在于，对于部分以高耗能用户为主的变电站，用户的用电负荷特性主要由电价决定，这类用户最大负荷时刻通常出现在晚上12点以后，在电网高峰负荷时段，由于电价等因素影响该变电站负荷水平较低；因此在分析下网容载比时，需将这类变电站容量剔除，但此类变电站并不属于上网变电站；

C.根据步骤B得到的数据信息，计算220千伏区域电网的下网容载比。

Claims (3)

1.一种220千伏电网上网变电站判定方法，包括如下步骤：

S1.获取220千伏区域电网的变电站数据信息；

S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算变电站的上网电量与下网电量的比值以及出现上送新能源或常规电源电力的概率；具体包括如下步骤：

基于当前变电站上一年的8760运行小时数据，统计当前变电站上一年的全年上网电量P_i≤0和下网电量P_i＞0，其中W_up为上网电量，ΔT为时间段的长度，P_i为变电站在第i小时的功率，且P_i≤0表示变电站上送电力，P_i＞0表示变电站正常供带负荷；

计算当前变电站的上网电量与下网电量的比值η为

计算当前变电站上送新能源或常规电源电力的概率p为P_i≤0且i∈(1,35040)，其中N_up,year为全年当前变电站运行数据中负荷小于0的个数，N_year为全年当前变电站运行数据点的总个数；

S3.根据步骤S2计算得到的数据信息和选定的最大负荷时段，对上网变电站进行判定；具体包括如下步骤：

根据步骤S2得到的变电站的上网电量与下网电量的比值η和变电站上送新能源或常规电源电力的概率p，对上网变电站进行判定；具体包括如下步骤：

采用如下规则进行判断：

若η≥1且p＞0.5，则表示当前变电站全年上网电量大于下网电量，且全年上网运行概率大于下网运行概率，则判定当前变电站为上网变电站；

若η＜1或η＞1，且p＜0.5，则判定当前变电站为下网变电站；

选定最大负荷时段，计算最大负荷时段内当前变电站的净上网电量、最大负荷时段内变电站上送电力的概率和最大负荷时段内最大上送功率与最大下送功率的比值，从而对上网变电站进行判定；具体包括如下步骤：

选取最大负荷，并以最大为分界点，前后各取X天的时间，总计2X天的时间作为最大负荷段；X为设定的实数；

计算在最大负荷时段内当前变电站净上网电量W_N,up为其中P_i为变电站在第i小时的功率；

计算最大负荷时段内变电站上送电力的概率p为P_i≤0；其中N_up为数据小于0时的个数，此时表示变电站上送电力；N为最大负荷时段内变电站采集的数据点个数；

计算最大负荷时段内最大上送功率与最大下送功率的比值α为其中P_i,up,max为最大负荷时段内变电站最大上送功率；P_i,down,max为最大负荷时段内变电站最大下送功率；

采用如下规则进行判断：

若p＞0.5且W_N,up＜0，则判定当前变电站为上网变电站；

若p＞0.5且α＞1，则判定当前变电站为上网变电站；

当当前变电站接入的电源装机容量大于或等于当前变电站最大负荷时，根据负荷与变电站最大负荷之间的关系以及最大负荷时段内地区负荷与地区最大负荷之间的关系，对上网变电站进行判定；具体包括如下步骤：

基于历史运行数据，在最大负荷时段内获取当前地区负荷P_load,j大于地区最大负荷P_load,max的Y％的时刻，P_load,j≥0.85P_load,max,j∈(1,N₁)；然后，得到当前变电站在对应第j个时刻的负荷P_j，并获取负荷P_j与变电站最大负荷的10％之间的关系，P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max},j∈(1,N₂)；其中，P_{load,station,max}为当前变电站可供带的最大负荷；N₁为在最大负荷时段内获取当前地区负荷P_load,j大于地区最大负荷P_load,max的Y％的时刻的数据个数；N₂为满足P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max}的数据个数；

计算概率p为P_j≤0或者P_j≤0.1P_{load,station,max}；

采用如下规则进行判断：

若p＞0.5，则判定当前变电站为上网变电站。

2.一种包括了权利要求1所述的220千伏电网上网变电站判定方法的容载比计算方法，其特征在于具体包括如下步骤：

A.采用所述的220千伏电网上网变电站判定方法，对区域内的上网变电站进行排定；

B.在计算区域220千伏下网容载比时，剔除步骤A得到的上网变电站的容量；

C.根据步骤B得到的数据信息，计算220千伏区域电网的下网容载比。

3.根据权利要求2所述的容载比计算方法，其特征在于步骤B所述的在计算区域220千伏下网容载比时，剔除步骤A得到的上网变电站的容量，具体包括如下步骤：

剔除步骤A得到的上网变电站的容量；

在计算区域220千伏下网容载比时，剔除以高耗能用户为主的变电站；所述的以高耗能用户为主的变电站，包括以炼铁行业和电解铝行业为用户的变电站。