考慮電壓因素的電力系統輸電阻塞調度

葛 華

國網山西省電力公司檢修分公司，山西太原 030032

考慮電壓因素的電力系統輸電阻塞調度

葛 華

國網山西省電力公司檢修分公司，山西太原 030032

受到各種因素的影響，在開放輸電環境下可能會出現輸電阻塞的問題。本文對電力系統的輸電阻塞進行了簡要的探討，同時針對電壓因素，提出了電力系統輸電阻塞的調度方法。該方法以最優潮流優化算法為基礎，其系統電壓穩定性指示器為負荷裕度指標，能夠對電力系統的輸電阻塞問題進行有效的調度和解決。

電壓因素；開放輸電；輸電阻塞

我國正在積極推進電力系統的市場化改革，緩解由于經濟迅速發展，而造成的用電緊張，推進電力市場的進一步發展。電力系統最大的特點就是能夠瞬間完成從發電、輸電到配電和用電的4個環節。有很多因素都可能造成電力系統的輸電阻塞，為了消除輸電網絡的阻塞問題，系統運行人員必須采取一定的措施。

1 電力系統的輸電阻塞

按照物理特性，可以將電力系統的阻塞分為輸電系統的穩定性限制和輸電元件的熱穩定性這兩個類型，前者也被稱為動態阻塞，后者也被稱為穩態阻塞，動態阻塞主要包括低頻振蕩阻塞、頻率穩定阻塞、電壓穩定阻塞、同步穩定政策等。根據市場力意愿，可以將電力系統的輸電阻塞分為有意阻塞和無意阻塞，根據輸電阻塞的時間尺度可以將其分為運營中的動態阻塞和靜態堵塞，以及規劃階段的長期堵塞。有很多因素都會對電力系統的輸電阻塞造成影響，例如，阻塞調整目標，包括調整量最小、效益最大和成本最小；阻塞處理方式，包括分散優化和集中優化；交易范圍，包括過網、跨區域交易、獨立市場；交易時序，包括實時平衡、現貨交易和期貨交易；市場交易模式，包括混合模式、雙邊模式和聯營體模式以及競爭模式等[1]。

在現有的電力市場環境下，電力系統的運行電已經與系統邊界越來越接近，如果系統允許的傳輸容量小于要求的傳輸容量，就會出現輸電阻塞。輸電能力會受到輸電阻塞的較大影響，甚至會引起整個系統的崩潰，給社會帶來巨大的損失。鑒于這種情況必須進行輸電阻塞調度，也就是重新分配電能交易量，對輸電阻塞的情況進行緩解，使電力系統運行的安全性得到提高。

2 考慮電壓因素的電力系統輸電阻塞調度

要實現阻塞調度，一般使用的方法是優化方法，優化方法的優點在于符合為市場的宗旨，不僅能夠提高系統的安全性，也能夠使系統具有更高的經濟性。當前已經有研究者開始研究使用最優潮流方法來實現輸電阻塞調度，但是這些方法通常都沒有對系統電壓穩定的約束進行考慮，往往得出過于樂觀的分析結論，近年來由于電壓失穩造成的大電網系統崩潰的事故也沒有得到有效的杜絕。在當前的電力市場環境下，由于負荷變化不確定或者重載對系統電壓的穩定更加不利。本文主要針對開放輸電環境下，電壓穩定因素而導致的輸電阻塞問題，提出了相應的調度方法[2]。該方法結合了連續潮流算法和優化潮流算法，并對電壓穩定進行了充分的考慮。

2.1最優潮流

一般情況下要進行調度阻塞往往使用優化方法，該方法的優點在于能夠確保系統的安全性和經濟性，應用最廣泛的優化方法就是最優潮流，這是一種非線性規劃方法，在不等式約束和特定等式的條件下，其能夠對變量參數進行確定，從而獲得目標函數的極值。基于電力市場環境的大背景，往往選擇使社會效益函數最大化作為阻塞調度的目標函數。最優潮流中的不等式約束條件一般包括傳輸線路熱穩定約束、節點電壓約束、可調無功電源出力約束和發電機有功出力約束。最優潮流中的等約束條件則包括系統節點的無功和有功平衡約束[3]。

2.2以電壓穩定為基礎的校正

盡管優化潮流是電力系統輸電阻塞調度的常用算法，但是其未能對系統電壓穩定約束進行考慮，使用這種方法所求出的運行點可能會出現電壓崩潰問題，需要進行一定的校正。阻塞調度應對電壓穩定性進行充分的考慮，立足于傳統的優化潮流，對于各種運行狀態下的系統安全指標進行科學的分析。如果安全指標不能滿足相關要求，就要對其進行排序，排序的依據是發電機有功處理對系統電壓穩定的靈敏度，以此為基礎來調整發電機的有功出力，使系統能夠滿足電壓安全的相關要求。

1）系統電壓的穩定指標。在正常情況下或者遭受干擾之后，電力系統能夠對所有母線電壓進行維持，使其處于可接受的穩定值的能力，也被稱為電力系統的電壓穩定性。電力系統在一些運行狀況下會受到一定的干擾和擾動，這些干擾和擾動會大幅度地降低一些電壓母線，破壞系統的完整性，從而造成電壓不穩，如果不對這種情況進行及時的處理，很可能出現電壓崩潰，對社會造成不利的影響，也帶來較大的經濟損失[4]。

在電壓穩定指標中不應僅包括電壓水平這一個指標，即使系統已經處于這樣的狀態，其他部分母線仍然能夠與核定電壓水平接近或者處于正常的電壓水平。因此筆者認為要對系統的電壓穩定程度進行衡量可以用負荷裕度因子這一指標。

在某種特定的方式下，系統負荷不斷的增長，此時穩定極限點和當前運行點之間的距離就可以稱為負荷裕度因子。負荷裕度因子能夠對系統的可用運行空間進行直觀的反應，通過連續潮流方法就能對系統的負荷裕度進行準確的計算。

2）分析預想事故。要保障電力系統的穩定性，就應該保障即使發生預想事故，也不會對電力系統的穩定性造成較大的破壞，因此在事故向和正常情況下，系統都必須具有一定的負荷裕度。

3）以靈敏度為基礎的校正。通過計算可以得出在何種情況下運行條件已經不能對系統電壓穩定性的要求進行滿足，也就是出現了電壓崩潰風險。網絡潮流的不合理分布是造成這種風險的主要原因，該原因也會造成一些線路還留有裕度的情況下，另一些線路的運行卻出現阻塞。這與系統電壓穩定造成的網絡阻塞類似，這就要求系統調度員要在一定的規則下對阻塞調度進行考慮，然后對電力進行重新的分配，對系統的潮流分步進行改變，使系統的電壓穩定性得以提高，這樣網絡，的阻塞問題也就解決了。這種方法首先考慮的是保障電力系統的安全性，會對其社會效益造成一定的損害。針對系統負荷裕度因子，為了求出發電機的有功出力靈敏度，可以使用擾動法。

2.3算法實現

在對電壓穩定因素進行考慮的前提下，要解決電力系統輸電阻塞調度的問題，首先，要以電力市場的市場報價為基礎，對發電機的發電計劃進行計算，主要的方法是最優潮流方法，從而將系統的基本要求確定下來。其次，將基本最優潮流設為初值，對系統的負荷裕度因子進行計算，主要使用連續潮流方法，從而對系統的電壓穩定程度進行計算，對系統在事故狀態下和正常運行狀態下的電壓安全性進行檢查。第三，當發現無論是在事故狀態下還是正常運行狀態下，系統的負荷裕度因子都比設定的閥值要大，就可以對發電機的最終處理進行確定。反之還要進行靈敏度分析，獲得靈敏度指標，并對其進行排序，然后將需要進行再調度的發電機確定下來。

3 結論

傳統的電壓水平指標并不能對電力系統的電壓穩定程度進行如實的反應，這就需要對電力系統輸電阻塞的調度方法進行進一步的拓展。本文提出的方法基于電壓因素的考慮，避免了傳統最優潮流方法計算結果造成的系統電壓不穩的問題。

[1]薛禹勝，謝東亮，薛峰，等.智能電網運行充裕性的研究框架（一）要素與模型[J].電力系統自動化，2014（10）：1-9.

[2]田書欣，程浩忠，曾平良，等.大型集群風電接入輸電系統規劃研究綜述[J].中國電機工程學報，2014（10）：1566-1574.

[3]白楊，汪洋，夏清，等.水-火-風協調優化的全景安全約束經濟調度[J].中國電機工程學報，2013，33（13）：2-9.

[4]李劍楠，喬穎，魯宗相，等.多時空尺度風電統計特性評價指標體系及其應用[J].中國電機工程學報，2013，33（13）：53-61.

TM7

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1674-6708（2016）171-0216-02

葛華，國網山西省電力公司檢修分公司。