基于潮流转移比的动态断面控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统运行分析与控制领域，尤其是涉及基于潮流转移比的动态断 面控制方法。
【背景技术】
[0002] 由于世界各国、各地区能源资源与经济发展区域分布不均，能源构成、价格以及负 荷需求存在较大差异，大量电力需要通过互联电网远距离输送。在市场化的大型互联电力 系统中，区域间的经济效益与不断增长的负荷需求促使区域间断面传输功率越来越接近其 极限值，逐步威胁系统的安全可靠性。因此，输电断面的运行与控制成为调度部门日常工作 的重点与难点。
[0003] 输电断面控制需要解决三方面问题：
[0004] (1)断面辨识问题，即选取哪些线路或变压器作为断面。传统输电断面选取是由运 行方式专家根据长期工作经验，在地域划分的基础上通过离线分析确定，往往难以适应复 杂多变的运行方式。研宄人员提出了基于电气分区或复杂网络理论的断面在线辨识方法， 但辨识过程较为复杂，辨识结果的实用性也有待进一步验证。
[0005] (2)断面控制值选取问题，即如何计算断面传输极限并合理选取最优控制值。随 着电网结构的不断加强，组成输电断面的各条线路自身的热稳定问题成为限制断面传输极 限的主要因素之一。现有技术以"N-1"原则为依据计算特定运行方式下的热稳定极限传输 功率，考虑到线路及断面潮流受影响因素众多，不同运行方式下潮流差异极大，单一方式下 求取的极限值在系统元件状态或负荷水平发生变化时将不再适用。为此，研宄人员提出两 类断面控制值选取方法：第一，求取各种可能运行条件下的一系列断面极限值，从中选取最 小值作为实际控制值。该结果偏于保守，不利于运行方式的灵活安排，断面资源得不到充 分利用；第二，引入电力系统安全域思想，求取参数空间中系统能够安全运行的热稳定域边 界，将断面极限由一维的控制值扩展成多维空间中的复杂边界，能够适应各种运行方式的 变化。但是，求取安全域边界需要模拟大量运行方式，计算量极大，且难于拟合出准确的安 全域边界。
[0006] (3)断面潮流控制问题，即断面潮流越限或具有越限趋势时，如何快速实施断面潮 流控制。传统方法依赖于调度人员运行经验，给出的控制手段可能不是最合理的方案。
【发明内容】
[0007] 基于此，有必要针对现有电网选取输电断面过程复杂，选取的断面不实用，断面控 制不合理的问题，提供一种所辨识的断面更加实用，选取的动态断面控制值适应电网运行 方式的复杂变化，结果准确、计算量小、便于实用的基于潮流转移比的动态断面控制方法。
[0008] 基于潮流转移比的动态断面控制方法，包括如下步骤：
[0009] 选取关键支路步骤：逐一断开各支路，并逐次检测未断开的支路的负载率，判断未 断开的支路中是否有支路的负载率大于预设负载率门槛值，是则选取对应的断开支路为关 键支路；
[0010] 计算灵敏度步骤：采用直流潮流法计算各支路的节点在发生单位注入有功功率变 化时各支路的潮流变化量，并计算得出各支路的功率传输分布因子，根据所述功率传输分 布因子计算得出所述关键支路开断后各支路的潮流转移比；
[0011] 选取输电断面步骤：判断支路的潮流转移比是否大于预设潮流转移比门槛值，是 则选取所述支路为强相关支路，所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面；
[0012] 计算输电断面动态极限步骤：判断是否有切机切负荷措施，是则获取发电机可切 量与负荷可切量，根据所述潮流转移比、负荷波动功率、额定有功功率和发电机可切量或负 荷可切量获得所述输电断面的动态极限表达式，否则根据所述潮流转移比、负荷波动功率 和额定有功功率获得所述输电断面的动态极限表达式；
[0013] 控制输电断面潮流步骤：根据所述功率传输分布因子和所述输电断面的动态极限 表达式控制断面潮流。
[0014] 在一个实施例中，控制输电断面潮流步骤具体包括：
[0015] 根据所述输电断面的动态极限表达式判断输电断面是否接近或大于极限值，是则 根据所述功率传输分布因子选择与输电断面对应的节点，通过调整所述与输电断面对应的 节点的注入功率控制输电断面潮流。
[0016] 在一个实施例中，所述选取输电断面步骤中所述强相关支路与所述关键支路构成 输电断面为电网割集输电断面或者为不封闭的局部输电断面。
[0017] 在一个实施例中，在所述计算灵敏度步骤中，计算灵敏度的具体实现方法如下：
[0018] 基于直流潮流模型，节点潮流方程与支路潮流方程表达为如下形式：
[0019]
[0020]
[0021] 式中：9i为节点i电压相角；是节点i的自阻抗，Xu是节点i、j之间的互阻 抗;Pi、Pj为节点i、j的注入有功功率;Pab为支路1ab传输的有功功率；9 a、9 b分别为支路 lab首末端节点a、b的电压相角；xab为支路1 &的阻抗；
[0022] 假沿贫占i炸人：Eh查亦ikAP..Kfh贫占：Eh查不亦?由式⑴、式⑵可以推出：
[0023]
[0024] 当节点i发生单位功率变化时，支路lab的功率传输分布因子如下式所示：
[0025]
[0026] 当支路U开断时，计算支路1ab的潮流转移比为：假设支路1。汹阻抗为xm，传输 的有功功率为Pd，当支路L开断时，节点c、d之间并联了一个电抗为-x&的支路，则流过 该支路的有功功率为：
[0027]
[0028] 该负阻抗支路等效为在节点c新增注入功率-A Ped，在节点d新增注入功率A Ped， 由式⑶推出支路U开断时，支路1 ab的潮流变化量如下：
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033] 在一个实施例中，在所述计算输电断面动态极限步骤中，求取输电断面动态极限 的具体实现方法如下：
[0034] 从所述选取的输电断面中取出任意断面，假设所述任意断面由关键支路U、强相 关支路l ab组成；判断1 &故障跳闸后是否有切机切负荷措施：
[0035] a)如果没有切机切负荷措施：
[0036] 对于所述任意断面，输电断面动态极限计算为：
[0037]
(8)
[0038] 式中：Pab是强相关支路1 ab故障如的有功功率；P &是关键支路1 &故障如的有功功 率；是lab的额定有功功率；k 是支路1 &开断后，支路1 3)3的潮流转移比。
[0039] 负荷节点在未来一段时间内出现的负荷波动功率为S 多〇,根据负荷波动功率 计算输电断面动态极限：
[0040]
(9)
[0041] 式中：是负荷节点对支路1&的传输功率分布因子；
[0042] b)如果有切机切负荷措施：
[0043] 根据系统实时更新的所述任意断面两侧区域发电机可切量〇与负荷可切 量彡〇,按照下式计算输电断面动态极限：
[0044]
(10)
[0045] 式中：义是发电机节点对支路1&的传输功率分布因子。
[0046] 在一个实施例中，所述支路包括单条线路、变压器或同塔双回线路。
[0047] 本发明的一种基于潮流转移比的动态断面控制方法的有益效果如下：
[0048] 1)在输电断面辨识方面，本发明充分考虑了输电断面的特点，将输电断面辨识问 题分解为两个层次：即关键支路辨识和线路间的相关程度辨识，所获取的输电断面能够根 据运行方式的变化进行实时调整，更适于调度运行人员的监视与控制。该方法相比于传统 基于割集的断面辨识方法，更加强调断面内元件之间的相关性，更能够集中体现电网的薄 弱环节，更加灵活方便并且计算量小。
[0049] 2)在输电断面控制值选取方面，本发明提出了动态断面控制的概念，即断面极限 值能够根据运行方式的变化进行实时调整，并且考虑了切机切负荷措施的影响，能够动态 反映各种方式下潮流的实际情况，相比于求取最保守结果的传统方法，实现了更加精细化 的控制，提高了断面输送能力，避免了为控制断面越限而造成的不必要错峰。该方法物理概 念清晰、计算速度快、计算结果实用。
[0050] 3)在断面潮流控制方面，采用功率传输分布因子辨识敏感机组，对断面潮流实施 快速而准确的控制，适用于复杂大电网。
[0051] 4)此外，本发明将实时更新的发电机与负荷可切量加入到断面输电能力计算中， 使得断面极限可以根据当前切机、切负荷措施进行实时调整，既保证了安全性，又提高了断 面输电能力。
【附图说明】
[0052] 图1为本发明一种基于潮流转移比的动态断面控制方法的流程示意图；
[0053] 图2为我国某大型省级电网关键输电断面示意图；
[0054] 图3为不同运行方式下的关键支路开断后其他支路的潮流转移比；
[0055] 图4为本发明求取的输电断面动态极限示意图。
【具体实施方式】
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