基于潮流轉(zhuǎn)移的輸電斷面快速搜索

楊文武，王 彪，王嘉庚

(1.西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049；2.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司調(diào)度控制中心，四川 成都 610047)

基于潮流轉(zhuǎn)移的輸電斷面快速搜索

楊文武1，王 彪2，王嘉庚1

(1.西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049；2.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司調(diào)度控制中心，四川 成都 610047)

針對(duì)前人研究中的不足，即沒(méi)有提出分區(qū)內(nèi)部輸電斷面以及非割集形式的基于熱穩(wěn)定約束的輸電斷面的搜索方法，將整個(gè)省網(wǎng)在地理分區(qū)的基礎(chǔ)上對(duì)交界廠站進(jìn)行優(yōu)化，分別對(duì)分區(qū)間和分區(qū)內(nèi)部進(jìn)行研究，僅考慮線路和主變壓器的熱穩(wěn)定約束，運(yùn)用圖論的相關(guān)知識(shí)，根據(jù)潮流轉(zhuǎn)移的特征，進(jìn)行輸電斷面的搜索。算例表明了所提算法的有效性。

分區(qū)優(yōu)化；熱穩(wěn)定極限；潮流轉(zhuǎn)移；脆弱線路；輸電斷面

0 引 言

電力系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，在運(yùn)行過(guò)程中，為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要有一系列的運(yùn)行規(guī)則，而這個(gè)運(yùn)行規(guī)則一般是在輸電斷面的基礎(chǔ)上制定的。在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，傳統(tǒng)的輸電斷面搜索是根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)或者經(jīng)過(guò)全網(wǎng)計(jì)算分析所得；但由于人工計(jì)算的極限以及越來(lái)越多的新能源注入電網(wǎng)，傳統(tǒng)的人工發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)輸電斷面的方法已經(jīng)無(wú)法滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)的需要，因此，越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注到輸電斷面的自動(dòng)搜索。

目前，有關(guān)輸電斷面的自動(dòng)搜索方法主要有：1)通過(guò)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜碗姎饴?lián)系的緊密程度，將大規(guī)模復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)聯(lián)系薄弱的子區(qū)間[1-7]，而輸電斷面就是這些子區(qū)間之間的聯(lián)絡(luò)線間的組合。該方法雖然能夠是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)得到極大的簡(jiǎn)化，但是無(wú)法對(duì)分區(qū)內(nèi)的線路進(jìn)行搜索，即會(huì)漏掉分區(qū)內(nèi)部的輸電斷面。2)基于大電網(wǎng)安全的角度，根據(jù)過(guò)載支路兩端節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑[8-12]來(lái)找到受過(guò)載支路影響嚴(yán)重的線路組成輸電斷面。該方法搜索得到的線路是一些串聯(lián)的線路，只適用于大電網(wǎng)安全的緊急控制，無(wú)法用于輸電斷面輸電能力的計(jì)算以及狀態(tài)的監(jiān)控。3)根據(jù)過(guò)載線路的電氣特征，找到與過(guò)載線路功率組成相似[13]的線路作為輸電斷面。該方法基于交流潮流，計(jì)算量大。

針對(duì)前人研究中的不足，提出分區(qū)內(nèi)部輸電斷面的搜索方法以及非割集的基于熱穩(wěn)定約束的輸電斷面的搜索方法。將整個(gè)省網(wǎng)在地理分區(qū)的基礎(chǔ)上對(duì)交界廠站進(jìn)行優(yōu)化，分別對(duì)分區(qū)之間和分區(qū)內(nèi)部進(jìn)行研究，僅考慮線路和主變壓器的熱穩(wěn)定約束，運(yùn)用圖論[14]的相關(guān)知識(shí)，根據(jù)潮流轉(zhuǎn)移的特征，進(jìn)行輸電斷面的搜索。

1 電力系統(tǒng)分區(qū)

1.1 電網(wǎng)參數(shù)預(yù)處理

由于實(shí)際電網(wǎng)規(guī)模龐大，難以有效分析，需要根據(jù)其特征進(jìn)行簡(jiǎn)化?？梢詫S站中所有母線合并為一條母線，因此所研究的對(duì)象就是發(fā)電廠、變電站和線路，具體原則為：

1)只考慮高壓輸電網(wǎng)(220kV及以上)，不考慮配電網(wǎng)和發(fā)電廠、變電站的主接線；

2)合并并聯(lián)的輸電線路(消除多重線路)。

1.2 交界節(jié)點(diǎn)分區(qū)優(yōu)化

交界節(jié)點(diǎn)是指以地理分區(qū)為基礎(chǔ)，連接2個(gè)及多個(gè)區(qū)域的低電壓等級(jí)(220kV)節(jié)點(diǎn)。分區(qū)間一般以高電壓等級(jí)(500kV)節(jié)點(diǎn)相連，為了保證分區(qū)間聯(lián)絡(luò)線的功率方向保持一致，對(duì)邊界節(jié)點(diǎn)之間相關(guān)聯(lián)的線路進(jìn)行修正。當(dāng)線路的潮流方向與該區(qū)域高電壓等級(jí)(500kV)聯(lián)絡(luò)線的潮流方向相反，若該線路的有功潮流與高電壓等級(jí)聯(lián)絡(luò)線的有功潮流絕對(duì)值之比小于門檻值k，則認(rèn)為潮流方向相同(例如內(nèi)江市的董家灣節(jié)點(diǎn)和自貢市的向義節(jié)點(diǎn)之間的線路)；若該線路的有功潮流與高電壓等級(jí)聯(lián)絡(luò)線的有功潮流絕對(duì)值之比大于門檻值k，則需要對(duì)交界節(jié)點(diǎn)i和j進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法如下：

1)比較交界節(jié)點(diǎn)i和j的度，將較小度的節(jié)點(diǎn)歸入較大度的節(jié)點(diǎn)所在的區(qū)域。

2)檢驗(yàn)調(diào)整后的聯(lián)絡(luò)線的潮流方向是否一致，若不一致，轉(zhuǎn)到步驟1)；若一致，則結(jié)束調(diào)整。

1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的圖論模型

簡(jiǎn)化后的電力系統(tǒng)中包括發(fā)電廠、變電站和輸電線路。如果只考慮電力網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以將電力網(wǎng)絡(luò)用圖G=(V,E)來(lái)表示，其中：V=(v1,v2…vn)，是指圖的頂點(diǎn)集合，表示實(shí)際電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠和變電站；E=(e1,e2…ek)，是指圖的邊集合，表示實(shí)際電力系統(tǒng)中的輸電線路。

在輸電系統(tǒng)中，線路的電阻相對(duì)于電抗來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)，因此用線路電抗x來(lái)表示線路權(quán)值w，其加權(quán)鄰接矩陣表示如下：

(1)

式中:wij為邊的權(quán)值，這里以線路電抗值來(lái)表示；0為對(duì)角元素值；∞表示兩個(gè)頂點(diǎn)vi、vj之間沒(méi)有直接相連的線路。

2 輸電斷面的搜索

輸電斷面的特征如下：

1)輸電斷面中的線路之間的聯(lián)系緊密，相互之間的支路開(kāi)斷分布因子比較大；

2)輸電斷面中有1條線路開(kāi)斷時(shí)，其它線路的安全裕度比較??；

3)輸電斷面中的線路有功功率的方向相同。

2.1 區(qū)域間輸電斷面的搜索

對(duì)于實(shí)際運(yùn)行的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，由區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線所構(gòu)成的輸電斷面應(yīng)該是系統(tǒng)的割集。根據(jù)輸電斷面的定義，只要分區(qū)得當(dāng)，即可以滿足輸電斷面的第3個(gè)特征。輸電斷面的搜索其實(shí)就是簡(jiǎn)化后電網(wǎng)割集的求取過(guò)程，只涉及電網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系，因此可以通過(guò)簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算得到。圖1是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后某系統(tǒng)的分區(qū)圖，下面通過(guò)圖1來(lái)說(shuō)明區(qū)域間輸電斷面的搜索過(guò)程。

圖1 輸電斷面搜索示意圖

步驟1：將簡(jiǎn)化后系統(tǒng)分區(qū)圖中的聯(lián)絡(luò)線全部存放在集合L中，L={L1-2,L2-3,L3-6,L4-2,L4-5,L5-6,L5-7}。

步驟2：將集合L中的線路按順序逐條進(jìn)行開(kāi)斷，判斷系統(tǒng)是否連通。若不連通，則將該線路作為輸電斷面，且將該線路從集合L中刪除；若連通，則轉(zhuǎn)向步驟3。

步驟3：通過(guò)簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算求取與開(kāi)斷線路相關(guān)的輸電斷面，然后將該開(kāi)斷線路從集合L中刪除。判斷集合L中是否有線路，若有，轉(zhuǎn)向步驟2；若沒(méi)有，結(jié)束，區(qū)間輸電斷面搜索完成。

步驟3中的區(qū)域間輸電斷面的搜尋分為送電斷面和受電斷面兩部分來(lái)完成，下面以L2-3為例，來(lái)說(shuō)明求取輸電斷面的具體方法。

步驟①：求取系統(tǒng)分區(qū)圖的鄰接矩陣A。

步驟②：由鄰接矩陣A求取系統(tǒng)分區(qū)圖路徑矩陣P。其算法是，假設(shè)矩陣為n階，求出Bn=A+A2+…+An，然后把矩陣Bn中不為0的元素改為1，而為0的元素不變，這樣改變后的矩陣就是路徑矩陣P。

步驟③：由路徑矩陣P加上n階單位矩陣得到矩陣Q。

輸電斷面的最終搜索結(jié)果如表1和表2所示。

表1 送電斷面搜索結(jié)果

表2 受電斷面搜索結(jié)果

將表1和表2中的送電斷面、受電斷面集合起來(lái)形成輸電斷面，剔除輸電斷面中重復(fù)的斷面，則輸電斷面的個(gè)數(shù)將從11個(gè)減為9個(gè)；另外，送電斷面中斷面5將網(wǎng)絡(luò)分為3個(gè)不連通的部分，這與實(shí)際中控制的輸電斷面不符，故將其刪除，則輸電斷面的總個(gè)數(shù)變?yōu)?個(gè)。至此，區(qū)域間的輸電斷面的搜索結(jié)束。

2.2 區(qū)域內(nèi)部輸電斷面的搜索

對(duì)實(shí)際運(yùn)行的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，區(qū)域內(nèi)部即各地市輸電的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基本上以220kV為主，而現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)部輸電斷面的搜索很少，因此這里對(duì)區(qū)域內(nèi)部220kV的輸電斷面的搜索進(jìn)行了研究。

根據(jù)對(duì)各地市220kV等級(jí)的輸電斷面的特征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)部的輸電斷面不同于區(qū)域間的輸電斷面。區(qū)域間的輸電斷面是電網(wǎng)的一個(gè)割集，而對(duì)于區(qū)域內(nèi)部的輸電斷面來(lái)說(shuō)，輸電斷面是電網(wǎng)中一個(gè)割集中的全部線路或若干條線路，此類輸電斷面在電網(wǎng)運(yùn)行中廣泛出現(xiàn)，尤其是負(fù)荷較重的時(shí)候，受到了運(yùn)行人員越來(lái)越多的關(guān)注。

電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，定義電網(wǎng)中的關(guān)鍵線路是指在電能傳輸過(guò)程中起到關(guān)鍵作用的線路。當(dāng)關(guān)鍵線路發(fā)生故障時(shí)，潮流發(fā)生大規(guī)模的轉(zhuǎn)移，有可能引起連鎖故障，對(duì)電網(wǎng)的損害非常大；而負(fù)載重的線路相對(duì)來(lái)說(shuō)更容易發(fā)生故障，因此將負(fù)載重的線路和關(guān)鍵線路稱為電網(wǎng)中的脆弱線路，需要對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)控，找到相關(guān)的輸電斷面，方便運(yùn)行人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.2.1 脆弱線路的識(shí)別

(2)

式中：Tst(l)為功率傳輸轉(zhuǎn)移分布因子，表示發(fā)電機(jī)節(jié)s點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)t發(fā)生單位有功功率的變化在線路li-j引起的有功功率變化量；Xis為電力網(wǎng)絡(luò)中節(jié)電電抗矩陣第i行、第s列的元素;Xit、Xjs、Xjt分別為表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電抗矩陣中對(duì)應(yīng)行和列的元素；xij表示線路li-j的電抗值。

功率傳輸轉(zhuǎn)移分布因子Tst(l)只和電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)系，因此方便計(jì)算；Tst(l)越大，表明線路被節(jié)點(diǎn)對(duì)s、t利用的越充分。

1)關(guān)鍵線路的識(shí)別

關(guān)鍵線路的識(shí)別經(jīng)歷了由無(wú)向圖到有向圖、由無(wú)權(quán)圖到有權(quán)圖的轉(zhuǎn)變，最初采用邊介數(shù)的概念來(lái)識(shí)別電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵線路。

邊介數(shù)：網(wǎng)絡(luò)中所有發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑經(jīng)過(guò)該邊的次數(shù)與網(wǎng)絡(luò)中所有發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)之間總的最短路徑數(shù)之比。

用邊介數(shù)來(lái)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵線路具有一定的局限性，因?yàn)楦鶕?jù)基爾霍夫定律，電流不止沿著最短路徑來(lái)傳輸，而是沿著所有可能的路徑流通。文獻(xiàn)[15-17]分別采用電氣介數(shù)、功率介數(shù)等來(lái)識(shí)別電網(wǎng)的關(guān)鍵線路。這里針對(duì)電網(wǎng)自身的傳輸特點(diǎn)，用關(guān)鍵介數(shù)Bij(l)的大小來(lái)表征線路在電能傳輸過(guò)程中所起作用的大小，Bij(l)的定義式為

(3)

(4)

式中：Cst表示電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)s和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)t之間的功率傳輸量；p(l)表示當(dāng)前運(yùn)行方式下線路l的有功功率；G表示網(wǎng)絡(luò)中所有發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)；D表示網(wǎng)絡(luò)中所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；L表示網(wǎng)絡(luò)中所有輸電線路。

2)重負(fù)載線路的識(shí)別

對(duì)于區(qū)域內(nèi)部的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，最容易引起事故的就是正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中負(fù)荷比較重的線路。當(dāng)線路的傳輸功率長(zhǎng)期接近甚至高于線路熱穩(wěn)定限額時(shí)，線路保護(hù)就會(huì)動(dòng)作或者線路容易因?yàn)榛〈乖龃蠖佑|樹枝等引起線路短路，該線路的潮流會(huì)迅速轉(zhuǎn)移到其它線路，這時(shí)候就容易引起其它線路的過(guò)載而發(fā)生連鎖故障。

中頻電爐的溫度檢測(cè)范圍較高，因此采用K型熱電偶，為使測(cè)量準(zhǔn)確，采用電橋補(bǔ)償法自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶參考端溫度變化引起的測(cè)量誤差。采用典型的儀用放大電路放大熱電偶的差動(dòng)輸入信號(hào)，將熱電偶的輸入信號(hào)調(diào)整為0-5V的模擬電壓信號(hào)。

重負(fù)載線路：線路的安全裕度小于某個(gè)門檻值的線路。

線路li-j的安全裕度M(l)的定義為：

(5)

式中：Pl為電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式下線路的有功功率；Pl.max為線路li-j的熱穩(wěn)定限額。

3)指標(biāo)歸一化

(6)

式中：K(l)為原始數(shù)據(jù)；Kmax為該組數(shù)據(jù)中的最大值；Kmin為該組數(shù)據(jù)中的最小值。

脆弱度指標(biāo)V*(l)的計(jì)算公式為：

(7)

脆弱度指標(biāo)V*(l)越大，說(shuō)明線路越脆弱，需要重點(diǎn)監(jiān)控。將電網(wǎng)中所有線路的脆弱度指標(biāo)進(jìn)行從大到小排序，對(duì)脆弱線路的選擇可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)運(yùn)行情況自行進(jìn)行確定。由于計(jì)算速度的限制以及實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，不可能對(duì)區(qū)域內(nèi)所有線路進(jìn)行開(kāi)斷試驗(yàn)，因此選取脆弱度指標(biāo)排序中前30%的線路為脆弱線路進(jìn)行研究。

2.2.2 基于潮流轉(zhuǎn)移的輸電斷面搜索

1)支路開(kāi)斷分布因子

(8)

式中：Dij-km為當(dāng)支路lk-m在基本情況下流有單位電流時(shí)，在該支路開(kāi)斷后，將會(huì)在其它支路中引起的電流增量；xkm、xij分別為線路lk-m、li-j的電抗；Xik、Xim、Xjk、Xjm、Xkm、Xkk、Xmm分別為節(jié)點(diǎn)電抗矩陣中的相對(duì)應(yīng)行和列的元素。

2)電網(wǎng)潮流轉(zhuǎn)移特征

當(dāng)電網(wǎng)中某條線路li-j斷開(kāi)時(shí)，由于開(kāi)斷瞬間發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不會(huì)發(fā)生突變，因此假設(shè)電網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)的注入功率不變，可以認(rèn)為開(kāi)斷線路li-j兩端節(jié)點(diǎn)i、j傳輸?shù)墓β什蛔儯皇窃瓉?lái)的傳輸路徑發(fā)生變化。而新的潮流傳輸途徑則可以看作由開(kāi)斷線路的i功率送端節(jié)點(diǎn)到功率受端節(jié)點(diǎn)j的其他路徑。由電路的基本原理可知，當(dāng)線路兩端的電壓不變時(shí)，線路中的電流大小與線路的阻抗成反比，因此可以將尋找新的潮流傳輸途經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷ふ乙蚤_(kāi)斷線路送端節(jié)點(diǎn)i為起點(diǎn)、功率受端節(jié)點(diǎn)j為終點(diǎn)的總電抗值比較小的路徑。

在潮流轉(zhuǎn)移路徑的選擇中，不僅僅要選擇出從功率送端節(jié)點(diǎn)到功率受端節(jié)點(diǎn)的最短路徑，而且還要選出倒數(shù)第2條最短路徑、倒數(shù)第3條最短路徑等等。如圖2所示的8節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，假設(shè)各條線路的電抗值為

X5-4=X6-5=X1-6=X1-8=X8-4=0.03，

X1-2=X2-3=X4-3=0.1，

X2-7=X3-7=0.125。

當(dāng)線路l2-3因故障斷開(kāi)后，如圖2(a)所示，可以看作是線路開(kāi)斷前的網(wǎng)絡(luò)(圖2(b))和等值網(wǎng)絡(luò)(圖2(c))的疊加。圖2(c)中，電流源Is的大小為開(kāi)斷前網(wǎng)絡(luò)中線路l2-3流過(guò)的電流大小，電流沿著3條路徑發(fā)生轉(zhuǎn)移，如表3所示。

圖2 8節(jié)電系統(tǒng)

3)潮流轉(zhuǎn)移路徑的選取

表3 8節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)潮流轉(zhuǎn)移路徑分析

由上面的潮流轉(zhuǎn)移特征可知，開(kāi)斷線路一般只會(huì)影響其周圍的線路。考慮線路的潮流以及熱穩(wěn)定極限功率，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，選取支路開(kāi)斷分布因子Dij-km≥0.2的線路作為開(kāi)斷線路聯(lián)系緊密的相關(guān)線路。

假設(shè)開(kāi)斷線路lk-m起點(diǎn)k和終點(diǎn)m之間的每條路徑的總電抗值都相等，而且每條路徑中都沒(méi)有與其它路徑重復(fù)的線路。若開(kāi)斷線路lk-m起點(diǎn)k和終點(diǎn)m之間共有5條路徑，則依據(jù)基爾霍夫電流定律，每條路徑上的線路的開(kāi)斷分布因子Dij-km=0.2，即流過(guò)的電流為開(kāi)斷線路上原有電流的1/5。但實(shí)際電路中不可能兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的所有路徑的總電抗值都相等，而是電抗值應(yīng)該隨著路徑條數(shù)的增加而增加，因此第5條最短路徑中的線路開(kāi)斷分布因子Dij-km應(yīng)該小于0.2；而且兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間可能有不小于5條路徑，每增加1條路徑，由于線路的分流作用，第5條路徑中各條線路的開(kāi)斷分布因子Dij-km將小于0.2。為了不遺漏支路開(kāi)斷分布因子Dij-km≥0.2的線路，這里采用搜索前K條最短路徑的方法，其中K的取值由上面所述為：K=(1/Dij-km)-1。

4)路徑中控制線路的選取

搜索得到的前K條最短路徑中的線路是受開(kāi)斷線路潮流轉(zhuǎn)移影響較大的線路，但是在實(shí)際的調(diào)度運(yùn)行過(guò)程中，輸電斷面一般是以電網(wǎng)中割集的形式或者是電網(wǎng)割集中的某幾條線路的形式組成，這樣才能夠在輸電斷面的基礎(chǔ)上制定一系列的運(yùn)行規(guī)則，比如說(shuō)輸電斷面的輸電能力等。而通過(guò)前K最短路徑搜索的方法，搜索到的是一些串聯(lián)的線路，沒(méi)有辦法在這些線路上制定運(yùn)行規(guī)則來(lái)保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此需要對(duì)搜索到的線路進(jìn)一步的篩選。

每條路徑上的線路輸送電力的能力實(shí)際上取決于線路安全裕度最小的那條線路，即要選取安全裕度最小的線路作為該線路所在路徑的控制線路，與開(kāi)斷線路共同構(gòu)成輸電斷面。若某條路徑中選出來(lái)的安全裕度最小的線路也正好在其他路徑中，則將該線路作為這兩條路徑的控制線路。如圖2(c)所示，假設(shè)經(jīng)過(guò)計(jì)算，第1條最短路徑中安全裕度最小的線路為l2-7；第2條最短路徑中安全裕度最小的線路為l2-1；第3條最短路徑中安全裕度最小的線路為l1-6；此時(shí)線路l2-1和線路l1-6為第3條路徑中的串聯(lián)線路，線路l2-1的開(kāi)斷分布因子Dij-km大于線路l1-6的開(kāi)斷分布因子；且線路l2-1同時(shí)在第2條和第3條最短路徑上，因此選擇線路l2-1為第2條和第3條最短路徑中的控制線路l2-3，最終選出與線路相關(guān)的輸電斷面為{l2-3,l2-1,l2-7}。

3 算例分析

為驗(yàn)證所提方法的有效性，以某省實(shí)際電網(wǎng)某高峰負(fù)荷期為研究對(duì)象，分別進(jìn)行區(qū)域間和區(qū)域內(nèi)輸電斷面的搜索。對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理后，該省網(wǎng)分為21個(gè)分區(qū)，如圖3所示。

圖3 某省電網(wǎng)地理分區(qū)圖

運(yùn)用所提方法，求得該省區(qū)域間的輸電斷面?zhèn)€數(shù)為31個(gè)，包含了運(yùn)行調(diào)度人員給出的輸電斷面，說(shuō)明此方法的準(zhǔn)確性。在不同的運(yùn)行方式下，調(diào)度運(yùn)行人員只需要分析該31個(gè)輸電斷面，確定需要監(jiān)控的輸電斷面即可，大大減小了計(jì)算量。

分區(qū)5為該省的省會(huì)城市，輸電線路比較復(fù)雜，電網(wǎng)部分接線圖如圖4所示。下面以分區(qū)5為例對(duì)區(qū)域內(nèi)的輸電斷面進(jìn)行搜索。

表4列出了通過(guò)所提方法搜索到的部分輸電斷面。仿真表明，所得到的區(qū)域內(nèi)部輸電斷面幾乎覆蓋了絕大多數(shù)實(shí)際運(yùn)行中調(diào)度專家所重點(diǎn)監(jiān)控的輸電斷面，該結(jié)論與廣泛大范圍停電事故的特征及分析結(jié)果是一致的。所提方法搜索結(jié)果遺漏了一些實(shí)際中監(jiān)控的輸電斷面，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，在上述的運(yùn)行方式數(shù)據(jù)下，這些斷面中的線路安全裕度比較大，不需要監(jiān)控。另外，還搜索到一些運(yùn)行專家沒(méi)有給出的輸電斷面，值得運(yùn)行調(diào)度人員注意。

圖4 某分區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)圖

表4 輸電斷面搜索結(jié)果

輸電斷面序號(hào)輸電斷面組成1l2-35、l2-38、l29-352l16-21、l18-213l31-30、l31-324l21-23、l25-235l41-426l1-10、l1-14、l6-117l7-6、l7-88l12-17、l19-209l5-43、l5-47

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)潮流轉(zhuǎn)移特征以及實(shí)際運(yùn)行中電網(wǎng)調(diào)度人員對(duì)輸電斷面的需求進(jìn)行分析；在地理分區(qū)的基礎(chǔ)上對(duì)交界廠站優(yōu)化后進(jìn)行分區(qū)，提出分別以區(qū)域間和區(qū)域內(nèi)進(jìn)行輸電斷面的搜索；綜合考慮線路實(shí)際潮流以及線路熱穩(wěn)定極限的影響，最終找到適合調(diào)度人員監(jiān)控的輸電斷面。所提方法不僅可以在離線狀態(tài)下求出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的輸電斷面，大大減少人工計(jì)算的時(shí)間；而且可以在大電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，將系統(tǒng)安全分析的范圍縮小到輸電斷面相關(guān)的線路，有利于連鎖故障的預(yù)防。

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Aiming at the deficiency of previous studies, that is, the search method for transmission section in the zone and transmission section of non-cut set form, so the border stations are optimized on the basis of geographical divisions. The thermal stability constraints of lines and main transformer are only considered and the graph theory is used to search transmission section according the features of power flow transfer. Examples show the effectiveness of the proposed method.

partition optimization; thermal stable limit; power flow transfer; fragile lines; transmission section

TM615

A

1003-6954(2017)02-0056-06

2016-11-10)

楊文武(1992)，碩士，主要從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制。