基于電氣分區(qū)的輸電斷面及其自動(dòng)發(fā)現(xiàn)

石玉偉　朱風(fēng)華

近年來我國輸電線路故障頻發(fā)，這對(duì)我國電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提出了非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)。對(duì)于某些簡(jiǎn)單輕微的輸電故障，電力維修人員可以在故障初期解決。必須迅速準(zhǔn)確地找到輸電線路中因電流轉(zhuǎn)移而引起的輸電斷面，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)電力故障的迅速檢修。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，可以利用有功增加因子的數(shù)量來進(jìn)行圖論法檢測(cè)，以此來準(zhǔn)確判斷輸電斷面的位置。

一、電氣分區(qū)輸電斷面的定義

電力研究專家在對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行斷面分析之后，認(rèn)為電網(wǎng)輸電斷面是電網(wǎng)中的一個(gè)最小割集，斷面中的支路存在著有用功潮流方向一致的電流。斷面支路的聯(lián)系越緊密，那么斷面相互斷開的靈敏度也就越大。根據(jù)斷面對(duì)輸電線路影響大小的特點(diǎn)，可以將斷面分為初始斷面、輸電斷面和關(guān)鍵斷面。

初始斷面是電網(wǎng)系統(tǒng)中的最小割集；輸電斷面是指線路斷開靈敏度較大的初始斷面；關(guān)鍵斷面是指對(duì)電網(wǎng)有重大影響的輸電斷面，關(guān)鍵斷面在電網(wǎng)中的安全裕度最小。初始斷面的發(fā)生概率最大，在初始斷面的發(fā)生概率中包含著輸電斷面的發(fā)生概率，而關(guān)鍵斷面的發(fā)生概率最小，包含于輸電斷面的發(fā)生概率中。

二、基于電氣分區(qū)的斷面自動(dòng)發(fā)現(xiàn)方法

根據(jù)潮流方向?qū)㈦娋W(wǎng)分成不同的電氣分區(qū)，通過尋找到最小割集來得到初始斷面。然后在這些初始斷面中篩選尋找輸電斷面，輸電斷面中安全裕度最小的就是關(guān)鍵斷面。

1.電氣分區(qū)的方法

電氣專家提出過一種基于廠站的電氣分區(qū)方法，通過修正廠站的地理分區(qū)，來確定邊界廠站的分區(qū)。如果將電網(wǎng)看出下圖的二端口，廠站i與廠站j的電氣距離就是兩者之間的等值阻抗。

其中廠站i、j之間的電氣距離可以用如下公式表示：

Dij=MijT Mij=Zii+Zjj-2Zij

在該公式中，Zii，Zij，Zjj都是與電網(wǎng)阻抗矩陣Z之對(duì)應(yīng)的參數(shù)。如果把阻抗矩陣認(rèn)定為Z，它的階數(shù)設(shè)定為n，那么Mij就是n的維列向量，第i、j行的數(shù)值選取1和-1，其余位置數(shù)值設(shè)定為0。

電氣分區(qū)的具體方法如下：首先將地理分區(qū)認(rèn)定為初始的電氣分區(qū)；然后對(duì)廠站進(jìn)行處理，如果某些廠站與所連環(huán)上廠站分區(qū)不同，則要求該廠站要與其他環(huán)上廠站的電氣分區(qū)相同。對(duì)于某些處于環(huán)上的廠站，要將它劃入和環(huán)上相連廠站相同的電氣分區(qū)中；最后，要準(zhǔn)確計(jì)算每一個(gè)邊界廠站到其他廠站的平均電氣距離，將該廠站置于最近的電氣分區(qū)中。

2.輸電斷面的發(fā)現(xiàn)方法

在發(fā)現(xiàn)初始斷面的情況下，可以篩選潮流方向一致和支路開斷因子較大的初始斷面，從而得到輸電斷面。在實(shí)際情況中，當(dāng)支路處于輕載狀態(tài)或支路的傳輸?shù)墓β瘦^小時(shí)，這種支路的有功功率潮流方向可能和其他支路不一致。但是如果該支路潮流對(duì)其他斷面的影響不大時(shí)，可以認(rèn)為斷面的整體有功潮流方向都是相同的。

如果斷面支路的聯(lián)系越緊密，那么它們之間的斷開因子也就越大，斷開因子滿足以下公式：

其中Dk-l， 為線路l開斷后功率轉(zhuǎn)移到其他線路k上的比例；Xk和Xf是線路k線路f的電抗； Xf-f與Xk-f是直流潮流模型阻抗矩陣線路l與兩端自然阻抗線路k兩端的互阻抗；Dmin是閾值。

三、電氣分區(qū)輸電線路斷面的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)實(shí)例分析

A省在某時(shí)刻運(yùn)行廠站167個(gè)，擁有238條支路，根據(jù)本文中提到的電氣分區(qū)方法現(xiàn)將A省的電網(wǎng)分布劃分如下圖：

利用本文中提到的輸電斷面的發(fā)現(xiàn)辦法，對(duì)A省電網(wǎng)分區(qū)線路進(jìn)行了檢測(cè)：發(fā)現(xiàn)了初始斷面19個(gè)，發(fā)現(xiàn)了輸電斷面9個(gè)，另外運(yùn)行方式專家給出了9個(gè)斷面。在下表中具體給出了運(yùn)行方式專家發(fā)現(xiàn)的9個(gè)斷面的情況，表中用黑色字體標(biāo)出的是新發(fā)現(xiàn)的輸電斷面：

通過對(duì)表格的觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)贛東北地區(qū)出現(xiàn)了一些新發(fā)現(xiàn)的輸電斷面，其他地區(qū)也出現(xiàn)了不同程度輸電斷面。

四、結(jié)語

本文具體研究了輸電線路分區(qū)的方法，這種方法是以輸電地區(qū)的地理位置為原始分區(qū)，

在原始分區(qū)的基礎(chǔ)上再對(duì)廠站電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)處理。如果某些廠站與所連環(huán)上廠站分區(qū)不同，則要求該廠站要與其他廠站電氣分區(qū)相同。對(duì)于某些處于環(huán)上的廠站，要將它劃入和環(huán)上相連廠站相同的電氣分區(qū)中。在尋找電網(wǎng)輸電斷面的過程中，應(yīng)先尋找到的電網(wǎng)的初始斷電線路，然后從初始斷面中篩選尋找輸電斷面，輸電斷面中安全裕值最小就是關(guān)鍵斷面。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙峰，孫宏斌，張伯明.基于電氣分區(qū)的輸電斷面及其自動(dòng)發(fā)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，05：42-46+81.

[2]童慶贊.基于電氣分區(qū)的電網(wǎng)輸電斷面自動(dòng)發(fā)現(xiàn)方法分析[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012，24：149.