基于靈敏度分析的輸電通道斷面調(diào)控策略研究

張馨介 嚴(yán)涵

摘 要：輸電通道的斷面調(diào)控是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，其調(diào)控效率直接影響到各區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中因輸送潮流過(guò)大引起斷面越限的實(shí)際問(wèn)題，基于不同區(qū)域電廠(chǎng)對(duì)不同輸電線(xiàn)路潮流的靈敏度差異，提出一種對(duì)重要輸電通道斷面進(jìn)行快速、準(zhǔn)確調(diào)控的策略，通過(guò)算例驗(yàn)證，該策略可有效提高調(diào)度運(yùn)行中斷面調(diào)控的效率。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)運(yùn)行;斷面調(diào)控;靈敏度;實(shí)時(shí)調(diào)控

0??? 引言

對(duì)斷面越限的輸電通道進(jìn)行調(diào)控是消除電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的重要措施[1-3]。目前已對(duì)斷面調(diào)控進(jìn)行了大量研究，文獻(xiàn)[4]提出了基于靈敏度及粒子群算法的輸電斷面功率越限控制方法，其計(jì)算較為精確，但算法過(guò)于復(fù)雜，處理時(shí)間較長(zhǎng)。文獻(xiàn)[5-6]定義了割集斷面支路并進(jìn)行了潮流追蹤和定向控制，可以準(zhǔn)確地對(duì)發(fā)電機(jī)控制節(jié)點(diǎn)及相應(yīng)的發(fā)電調(diào)整量進(jìn)行計(jì)算，但處理周期長(zhǎng)且無(wú)法滿(mǎn)足斷面中各支路潮流的不同控制目標(biāo)。文獻(xiàn)[3]基于直流潮流靈敏度實(shí)現(xiàn)了割集斷面總潮流和斷面中各支路潮流的控制目標(biāo)，但直流潮流靈敏度計(jì)算只考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)，和實(shí)際網(wǎng)架中的潮流靈敏度差異較大，只能做前瞻性分析和計(jì)算。

上述方法皆對(duì)斷面調(diào)控有所研究，但計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，難以應(yīng)用于調(diào)度員實(shí)時(shí)斷面調(diào)控。為此，本文基于不同電廠(chǎng)出力對(duì)線(xiàn)路潮流的靈敏度差異，提出一種對(duì)輸電通道斷面進(jìn)行快速、準(zhǔn)確調(diào)控的策略，可以輔助調(diào)度員合理調(diào)控電廠(chǎng)出力，提高斷面越限時(shí)的調(diào)控效率。

1??? 斷面調(diào)控主要手段

電網(wǎng)中的斷面是指連接兩地區(qū)之間多條線(xiàn)路所形成的族，斷面潮流即為組成斷面的各條線(xiàn)路的潮流之和，它能清晰反映斷面所連接兩區(qū)域之間的功率交換關(guān)系。監(jiān)控?cái)嗝嬗泄Τ绷骺梢员ＷC各線(xiàn)路滿(mǎn)足熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定限制，因此在電力系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)斷面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控極其重要。

目前，斷面調(diào)控主要手段如下：

（1）調(diào)整電廠(chǎng)有功。

調(diào)整電廠(chǎng)有功是較為有效的斷面調(diào)控方式，調(diào)增或調(diào)減送端電廠(chǎng)有功可直接增加或減少送端斷面潮流。通過(guò)不同區(qū)域間電廠(chǎng)有功調(diào)整還可以改變電網(wǎng)潮流分布從而進(jìn)行斷面控制。

（2）直流有功負(fù)荷調(diào)整。

對(duì)于異步聯(lián)網(wǎng)送出型電網(wǎng)，各直流有功負(fù)荷可直接進(jìn)行調(diào)整或在不同直流間轉(zhuǎn)移，通過(guò)各直流有功負(fù)荷的調(diào)整或轉(zhuǎn)移可以改變電網(wǎng)潮流分布從而進(jìn)行斷面控制。

（3）方式變更。

可通過(guò)改變電網(wǎng)運(yùn)行方式來(lái)進(jìn)行斷面控制，一般有下述兩種操作方式：

1）電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)與斷環(huán)。

可改變電網(wǎng)潮流分布，但斷環(huán)往往會(huì)降低供電可靠性，合環(huán)則會(huì)提升供電可靠性。

2）合環(huán)調(diào)電及停電調(diào)電。

合環(huán)調(diào)電是指通過(guò)電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)方式將負(fù)荷不停電倒至其他供電區(qū)域后再將電磁環(huán)網(wǎng)斷環(huán)，停電調(diào)電是指將負(fù)荷停電后倒至其他供電區(qū)域后再?gòu)?fù)電，其本質(zhì)皆為改變負(fù)荷分布。

（4）限制負(fù)荷。

降低受端電網(wǎng)負(fù)荷可減少線(xiàn)路潮流從而控制斷面。

2??? 基于靈敏度分析的輸電通道斷面調(diào)控策略

將電力系統(tǒng)區(qū)域聯(lián)絡(luò)斷面定義為一組支路構(gòu)成的集合，設(shè)為Q，可將系統(tǒng)分為互不連通的兩部分，如圖1所示。

Q={L1?? L2?? L3…}，i=1，2，3，…?? （1）

式中：Li為斷面的第i條聯(lián)絡(luò)支路;Q為聯(lián)絡(luò)斷面集合。

電廠(chǎng)單位出力變化引起線(xiàn)路潮流的變化量為電廠(chǎng)出力對(duì)線(xiàn)路潮流的靈敏度。將各電廠(chǎng)對(duì)各線(xiàn)路的靈敏度通過(guò)矩陣形式描述，得靈敏度矩陣如下：

D=d11? d12? …? d1j

d21? d22? …? d2j

[…]? […]???????? […]

di1?? di2? …? dij? （2）

其中，dij為第i個(gè)電廠(chǎng)出力對(duì)第j條線(xiàn)路潮流的靈敏度，若dij為正，則表示增加電廠(chǎng)出力將導(dǎo)致線(xiàn)路潮流增加;若dij為負(fù)，則表示增加電廠(chǎng)出力將導(dǎo)致線(xiàn)路潮流降低。

基于電廠(chǎng)靈敏度的聯(lián)絡(luò)斷面越限調(diào)控方法，即通過(guò)斷面需調(diào)節(jié)量及電廠(chǎng)出力對(duì)越限斷面中各線(xiàn)路潮流的靈敏度，快速計(jì)算出各電廠(chǎng)的需調(diào)節(jié)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷面的準(zhǔn)確調(diào)控。

在電力調(diào)度工作中，常見(jiàn)的斷面控制公式如下：

kPL1+PL2=C? （3）

式中：k為線(xiàn)路L1發(fā)生故障跳閘轉(zhuǎn)移到線(xiàn)路L2的轉(zhuǎn)移比;C為常數(shù)，為斷面控制值。

定義斷面越限值為ΔC，則斷面需調(diào)節(jié)量為-ΔC，各電廠(chǎng)出力需調(diào)節(jié)量為ΔQi（上調(diào)為正，下調(diào)為負(fù)），線(xiàn)路1的調(diào)節(jié)量為ΔP1，線(xiàn)路2的調(diào)節(jié)量為ΔP2，k為線(xiàn)路L1跳閘后轉(zhuǎn)移到線(xiàn)路L2的轉(zhuǎn)移比，可得：

[ΔQ1? ΔQ2? …? ΔQi]kd11? d12