基于BPA的炼化企业电网静态安全特性评估方法

摘要

本发明属于石油化工电气安全技术领域，具体公开了一种基于BPA的炼化企业电网静态安全特性评估方法，主要包括评估数据整理、企业电网图形建模、电网静态安全特性分析、评估越限判定和评估报告输出等五个步骤；其中，电网静态安全特性分析主要包括潮流计算分析、电力平衡及供电能力分析、运行方式分析、无功电压分析、短路电流计算分析等五大内容。本发明可以渗透到企业电网规划、设计、运行和管理各个方面，定期对企业电网运行情况进行仿真校验，找出系统安全可靠性运行的薄弱环节，提前制定防止电网崩溃事故的有效措施，保障企业电网的安全可靠运行，同时提高企业内部电网的运行效益。

说明书

技术领域

本发明属于石油化工电气安全技术领域，涉及一种基于BPA的炼化企业电网静态安全特 性评估方法。

背景技术

炼化企业电网是石油化工企业生产、发展的基础，炼化生产装置对供配电系统的安全可 靠性要求极高，其安全经济运行与否直接影响到生产装置的安、稳、长、满、优运行和企业 的整体效益。供电可靠性要求高，中断正常供电，可能引起主设备损坏，大量产品报废，连 续生产过程被打乱，甚至发生安全事故，需较长时间才能恢复。而部分炼化企业形成新、老 区电网结构，系统接线方式复杂，运行方式不尽合理，调度不够灵活；有的企业内部电网抗 扰动能力较差，对于内外部电网大扰动故障对供电网安全稳定运行的影响认识不足，防止电 网崩溃的有效措施相对缺乏；炼化企业自备电厂及电网水平各异，老的炼化电厂存在电气结 构不合理、部分设备老化、发电设备备用容量不足且可靠性较差等问题。这些问题严重威胁 着企业内部电网的安全稳定运行，电力系统发生事故异常时将导致装置大面积非计划停车， 给企业造成无法估量的重大损失。

近年来，针对大型公共电网的仿真分析手段与运行管理水平不断发展更新，对于炼化等 大型企业，其内部电网规模不断扩大，也引入应用了很多新的技术和设备，但是，无论在电 网仿真分析工具的应用，还是在电网运行管理水平上都远远没有跟上，为企业安全生产埋下 潜在的隐患。因此，有必要收集整理企业电网的仿真模拟数据，深入研究企业内部电网供电 模式、负荷特点、供电可靠性、自动控制措施等一系列问题，定期对企业电网运行情况进行 仿真校验，提前发现企业电网运行薄弱环节，制定防止电网崩溃事故的有效措施，保障企业 电网的安全可靠运行，为企业的安全生产保驾护航，同时提高企业内部电网的运行效益。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于BPA的炼化企业电网静态 安全特性评估方法，能够定期对企业电网运行情况进行仿真校验，找出系统安全可靠性运行 的薄弱环节，解决企业电网网架结构不合理、负荷分布不均衡、运行方式不优化等一系列问 题，提前制定防止电网崩溃事故的有效措施，保障企业电网的安全可靠运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于BPA的炼化企业电网静态安全特性评估方法，包括如下步骤：

步骤1、评估数据整理

评估数据，包括企业内部电网数据和与之相连的外部电网数据；其中，

企业内部电网数据，包括电网结构数据和一次设备数据；

电网结构数据涉及网络拓扑关系、运行方式、节点负荷数据和母线无功补偿数据；

一次设备数据涉及发电机、变压器和线路参数；

与企业内部电网数据相连的外部电网数据为企业电网上级变电站数据，包括联络线接线 情况和功率约束、外电网运行方式和有功功率、无功功率数据；

步骤2、企业电网图形建模

根据电网的拓扑关系及相互连接情况，绘制企业内部电网6kV以上电压等级的电气主接 线图；与企业内电网相连的外部电网，根据等值前后联络线潮流和电压分布不变进行等值；

步骤3、电网静态安全特性分析

电网静态安全特性分析，包括潮流计算分析、电力平衡及供电能力分析、运行方式分析、 无功电压分析和短路电流计算分析；其中，

潮流计算分析，采用P－Q分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的计算方法，步骤是先采用 P－Q分解法进行初始迭代，然后转入牛顿－拉夫逊法求解企业电网潮流，得到企业电网的 功率分布、电压分布等电气量；

电力平衡及供电能力分析是分析企业外部电网供电电源及接线方式能否满足企业负荷需 求及未来发展；分析在不同的内外受电比例下，各电气设备容量是否满足要求；根据联络线 最大功率及网内发电机装机容量，分析企业电网的电量平衡和电力供应能力；

运行方式分析，是配置企业电网各种典型运行方式，分析在不同运行方式下线路、变压 器负载率以及电网电压的越限情况；

无功电压分析，是分别按正常运行时的最大和最小负荷进行潮流计算，必要时还应校验 某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡，通过统计分析，查看是否存在无功大 量跨区、越层流动的情况及电压越限的情况；

短路电流计算分析，是安排各种典型运行方式、检修方式，对各节点短路电流进行计算， 分析现有接线方式是否合理，检验电网的短路电流水平是否在开关设备的开断能力之内；

步骤4、评估越限判定

企业电网静态安全特性评估的主要判据是：设备负载不超过事故后限流值，系统母线电 压不越限；结合炼化企业电网自身特点以及对供电系统电压的要求，电源电压和工厂主要供 配电母线电压的允许偏移值应为：正常运行时：±5％；异常运行时：－10％；

步骤5、评估报告输出

在仿真计算分析的基础上，确定系统供电可靠性问题的性质、影响系统安全可靠性运行 的主要因素，找出系统安全可靠性运行的薄弱环节，针对计算分析发现的电力系统供电可靠 性存在的问题，提出完善电网结构、优化有功无功电源布局和储备、合理选择运行方式措施。

本发明具有如下优点：

本发明述及的基于BPA的炼化企业电网静态安全特性评估方法，可以渗透到企业电网规 划、设计、运行和管理各个方面，定期对企业电网运行情况进行仿真校验，找出系统安全可 靠性运行的薄弱环节，解决企业电网网架结构不合理、负荷分布不均衡、运行方式不优化等 一系列问题，提前制定防止电网崩溃事故的有效措施，保障企业电网的安全可靠运行，同时 提高企业内部电网的运行效益。

附图说明

图1为本发明中基于BPA的炼化企业电网静态安全特性评估方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图1所示，基于BPA的炼化企业电网静态安全特性评估方法，包括：

步骤1、评估数据整理

炼化企业电网的评估数据应通过制作厂家提供的参数信息、建模研究和实测工作建立。

评估数据，包括企业内部电网数据和与之相连的外部电网数据；其中，

企业内部电网数据，包括电网结构数据和一次设备数据；

电网结构数据涉及网络拓扑关系、运行方式、节点负荷数据和母线无功补偿数据；

一次设备数据涉及发电机、变压器和线路参数；

与企业内部电网数据相连的外部电网数据为企业电网上级变电站数据，包括联络线接线 情况和功率约束、外电网运行方式和有功功率、无功功率数据。

步骤2、企业电网图形建模

根据电网的拓扑关系及相互连接情况，绘制企业内部电网6kV以上电压等级的电气主接 线图，电气主接线图主要由发电机、线路、变压器以及负荷模型(电动机为主)组成，同时 录入每一个电气设备及电网节点收集整理的评估数据；与企业内电网相连的外部电网，根据 等值前后联络线潮流和电压分布不变进行等值。

步骤3、电网静态安全特性分析

电网静态安全特性分析的目的是整体上校验电网网架结构设计、运行方式是否合理，根 据电网的网架结构、电源情况、设备运行状况以及用电负荷特性等因素来分析企业电网在运 行时的受电比例、电气设备容量是否能满足要求。具体的，

电网静态安全特性分析，包括潮流计算分析、电力平衡及供电能力分析、运行方式分析、 无功电压分析和短路电流计算分析；其中，

潮流计算分析，采用P－Q分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的计算方法，步骤是先采用 P－Q分解法进行初始迭代，然后转入牛顿－拉夫逊法求解企业电网潮流，得到企业电网的 功率分布、电压分布等电气量；

电力平衡及供电能力分析是分析企业外部电网供电电源及接线方式能否满足企业负荷需 求及未来发展；分析在不同的内外受电比例下，各电气设备容量是否满足要求；根据联络线 最大功率及网内发电机装机容量，分析企业电网的电量平衡和电力供应能力；

运行方式分析是配置企业电网各种典型运行方式，分析在不同运行方式下线路、变压器 负载率以及电网电压的越限情况；电网的运行方式应根据网络结构、企业电网开停机计划、 设备检修计划、负荷变化情况以及外部电网相关运行方式等条件，针对电网实际运行中可能 出现的不利情况进行设置，通常包括企业电网的各种运行方式(考虑负荷变化和机组组合方 式)、各重要设备检修方式以及新增设备投运方式等，具体有：线路开断(线路检修方式)、 发电机开断(发电机检修\机组组合运行方式)、变压器开断(检修方式)、企业电网母线并列 /分列(解、合环)运行方式、新增设备投运等；

无功电压分析，是分别按正常运行时的最大和最小负荷进行潮流计算，必要时还应校验 某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡，通过统计分析，查看是否存在无功大 量跨区、越层流动(对于三绕组变压器观察中、低压侧功率大小)的情况及电压越限的情况；

短路电流计算分析，是安排各种典型运行方式、检修方式，对各节点短路电流进行计算， 分析现有接线方式是否合理，检验电网的短路电流水平是否在开关设备的开断能力之内。

步骤4、评估越限判定

企业电网静态安全特性评估的主要判据是：设备负载不超过事故后限流值，系统母线电 压不越限；结合炼化企业电网自身特点以及对供电系统电压的要求，电源电压和工厂主要供 配电母线电压的允许偏移值应为：正常运行时：±5％；异常运行时：－10％。

步骤5、评估报告输出

评估报告要注意元件过载情况、各枢纽点电压情况、联络线功率、电网的薄弱环节等， 在仿真计算分析的基础上，确定系统供电可靠性问题的性质、影响系统安全可靠性运行的主 要因素，找出系统安全可靠性运行的薄弱环节，针对计算分析发现的电力系统供电可靠性存 在的问题，提出完善电网结构、优化有功无功电源布局和储备、合理选择运行方式措施，实 现电网的合理分层分区，减少系统稳定对安全自动装置的依赖，降低电网严重事故的几率。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说 明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变 形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。