电力系统拓扑法和非拓扑法静态等值理论体系及其应用研究

Because of the large scale of interconnected networks, the voltage-grading and district-dividing feature of grid operation & management and the outdated development of data unified platform, it's hard to achieve unified and integrated analysis for the closely interconnected sub-networks. In order to guarantee the effectiveness of steady-state analysis and decision-making for the research sub-network, the external static equivalent theory, which is able to keep the influences of external network in the internal network analysis, is working as a key technology. This project is to explore the external static equivalent fundamental theory in depth from the following three aspects: topological theory, non-topological theory and their application, and the main work includes: (1) Based on the equivalent component particularity representation, sensitivity information and power transfering characteristic etc., a novel external topological static equivalent theory is proposed, which equivalently converts the steady-state constraints, control characteristics and stochastic characteristics of the external network into the static equivalent network to keep the significant influences of the external network on the internal network. (2) Based on the coordination between the equivalent component particularity representation and equivalent parameter estimability, a novel external non-topological static equivalent theory is estiblished, which considers the physical constraints of equivalent parameters and the robustness of bad data to guarantee the estimability, rationality and stability of equivalent parameters. (3) The application effectiveness and evaluation criterion of the static equivalent methods on steady-state analyses are researched, which provides theoretical guidance for the application of equivalent methods, and basically improves the effectiveness of steady-state analysis and decision-making for the research sub-network.

由于互联电网的规模庞大、运行管理的分层分区以及数据统一平台的相对滞后，使得紧密互联的各子网难以进行统一的一体化分析。而为了保证所研究子网稳态分析与决策的有效性，必须考虑互联外网对其的影响，因此能保留外网影响、融入内网计算的外网静态等值理论就成为了一项关键技术。本项目从拓扑法、非拓扑法及应用三方面对外网静态等值理论进行深入系统研究，包括：(1)考虑等值元件类型、灵敏度信息和功率转移等特性，并将外网的稳态约束、控制特性和概率随机特性等效转换到静态等值网络中，建立拓扑法等值理论体系，以有效保留外网的重要影响；(2)协调等值元件类型的全面性和等值参数的可估性之间的矛盾，建立考虑等值参数物理约束和不良量测抗差性的非拓扑法理论，以保证等值参数的可估性、合理性和稳定性；(3)研究各静态等值方法在不同稳态分析中的应用效果和评定标准，为其有效应用提供理论指导，以从根本上提升所研究子网稳态分析与决策的有效性。

以电网为核心的能源互联网逐步形成，使得不仅电力系统内部、各能源系统之间的联系也愈加紧密，但由于规模庞大、数据壁垒等原因导致互联能源系统的一体化分析难以实现。为了保证所研究系统分析与决策的有效性，保留互联外网对其的影响，本项目以电力系统静态等值理论体系研究为主线，系统地探索了电力及综合能源系统拓扑法等值理论、电力系统非拓扑法等值理论及静态等值的应用理论等热点和难点问题，取得了下列主要研究成果：.（1）拓扑法等值理论方面：本项目基于等值元件类型全面性、灵敏度不变性、功率转移特性一致性和无功分层分区就地平衡的原则，全面考虑外网稳态约束与控制特性以及概率随机特性，建立了拓扑法静态等值的基础理论体系，将外网对内网的重要影响有效地保留在静态等值网络中。同时将电力系统静态等值研究成果拓展到互联综合能源系统，提出了考虑天然气网络约束的互联综合能源系统等值方法。.（2）非拓扑法等值理论方面：本项目建立了全面考虑元件特性的等值网络，基于该等值网络，提出了考虑状态信息与参数约束的非拓扑等值理论，并对等值参数进行了可估性分析。该理论突破了“黑箱”外网等值技术难题，在不依赖于外网信息的条件下实现了对电网等值模型的在线估计并实现工程应用。.（3）静态等值的应用理论方面：本项目研究了静态等值方法在可靠性评估和短路计算中的应用效果，验证了所提等值理论的适应性和准确性；同时，本项目还推导了静态等值方法满足等值前后灵敏度一致性的前提条件及电压无功充裕度的静态等值评判准则，为静态等值方法的合理选择及其有效应用提供理论依据。.项目研究期间，项目组发表论文13篇，其中SCI检索6篇，EI检索13篇；培养硕士生5人，博士生3人，青年教师1人；申请国家发明专利17项，其中授权5项；海外学术交流合作4人次，组织国际学术会议2次，参加国内外学术会议19人次，作大会特邀报告6次；实现项目成果应用2项；获省部级二等以上科技奖励1项。