基于靈敏度分析的輸電通道斷面調控策略研究

張馨介 嚴涵

摘 要：輸電通道的斷面調控是電網穩定運行的重要保障，其調控效率直接影響到各區域電網的安全穩定運行。針對電力系統運行過程中因輸送潮流過大引起斷面越限的實際問題，基于不同區域電廠對不同輸電線路潮流的靈敏度差異，提出一種對重要輸電通道斷面進行快速、準確調控的策略，通過算例驗證，該策略可有效提高調度運行中斷面調控的效率。

關鍵詞：電網運行;斷面調控;靈敏度;實時調控

0??? 引言

對斷面越限的輸電通道進行調控是消除電網運行風險的重要措施[1-3]。目前已對斷面調控進行了大量研究，文獻[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，其計算較為精確，但算法過于復雜，處理時間較長。文獻[5-6]定義了割集斷面支路并進行了潮流追蹤和定向控制，可以準確地對發電機控制節點及相應的發電調整量進行計算，但處理周期長且無法滿足斷面中各支路潮流的不同控制目標。文獻[3]基于直流潮流靈敏度實現了割集斷面總潮流和斷面中各支路潮流的控制目標，但直流潮流靈敏度計算只考慮網絡拓撲參數，和實際網架中的潮流靈敏度差異較大，只能做前瞻性分析和計算。

上述方法皆對斷面調控有所研究，但計算過程較為復雜，難以應用于調度員實時斷面調控。為此，本文基于不同電廠出力對線路潮流的靈敏度差異，提出一種對輸電通道斷面進行快速、準確調控的策略，可以輔助調度員合理調控電廠出力，提高斷面越限時的調控效率。

1??? 斷面調控主要手段

電網中的斷面是指連接兩地區之間多條線路所形成的族，斷面潮流即為組成斷面的各條線路的潮流之和，它能清晰反映斷面所連接兩區域之間的功率交換關系。監控斷面有功潮流可以保證各線路滿足熱穩定、動穩定限制，因此在電力系統運行中對斷面進行實時監控極其重要。

目前，斷面調控主要手段如下：

（1）調整電廠有功。

調整電廠有功是較為有效的斷面調控方式，調增或調減送端電廠有功可直接增加或減少送端斷面潮流。通過不同區域間電廠有功調整還可以改變電網潮流分布從而進行斷面控制。

（2）直流有功負荷調整。

對于異步聯網送出型電網，各直流有功負荷可直接進行調整或在不同直流間轉移，通過各直流有功負荷的調整或轉移可以改變電網潮流分布從而進行斷面控制。

（3）方式變更。

可通過改變電網運行方式來進行斷面控制，一般有下述兩種操作方式：

1）電磁環網合環與斷環。

可改變電網潮流分布，但斷環往往會降低供電可靠性，合環則會提升供電可靠性。

2）合環調電及停電調電。

合環調電是指通過電磁環網合環方式將負荷不停電倒至其他供電區域后再將電磁環網斷環，停電調電是指將負荷停電后倒至其他供電區域后再復電，其本質皆為改變負荷分布。

（4）限制負荷。

降低受端電網負荷可減少線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控策略

將電力系統區域聯絡斷面定義為一組支路構成的集合，設為Q，可將系統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條聯絡支路;Q為聯絡斷面集合。

電廠單位出力變化引起線路潮流的變化量為電廠出力對線路潮流的靈敏度。將各電廠對各線路的靈敏度通過矩陣形式描述，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個電廠出力對第j條線路潮流的靈敏度，若dij為正，則表示增加電廠出力將導致線路潮流增加;若dij為負，則表示增加電廠出力將導致線路潮流降低。

基于電廠靈敏度的聯絡斷面越限調控方法，即通過斷面需調節量及電廠出力對越限斷面中各線路潮流的靈敏度，快速計算出各電廠的需調節量，實現對斷面的準確調控。

在電力調度工作中，常見的斷面控制公式如下：

kPL1+PL2=C? （3）

式中：k為線路L1發生故障跳閘轉移到線路L2的轉移比;C為常數，為斷面控制值。

定義斷面越限值為ΔC，則斷面需調節量為-ΔC，各電廠出力需調節量為ΔQi（上調為正，下調為負），線路1的調節量為ΔP1，線路2的調節量為ΔP2，k為線路L1跳閘后轉移到線路L2的轉移比，可得：

[ΔQ1? ΔQ2? …? ΔQi]kd11? d12