基于靈敏度分析的輸電通道斷面調(diào)控策略研究

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。目前已對(duì)斷面調(diào)控進(jìn)行了大量研究,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,但算法過于復(fù)雜,處理時(shí)間較長(zhǎng)。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)且無法滿足斷面中各支路潮流的不同控制目標(biāo)。文獻(xiàn)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,本文基于不同電廠出力對(duì)線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(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各線路滿足熱穩(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)整電廠有功。

調(diào)整電廠有功是較為有效的斷面調(diào)控方式,調(diào)增或調(diào)減送端電廠有功可直接增加或減少送端斷面潮流。通過不同區(qū)域間電廠有功調(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。

可通過改變電網(wǎng)運(yùn)行方式來進(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)域后再復(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O,可將系統(tǒng)分為互不連通的兩部分,如圖1所示。

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

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

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

基于電廠靈敏度的聯(lián)絡(luò)斷面越限調(diào)控方法,即通過斷

面需調(diào)節(jié)量及電廠出力對(duì)越限斷面中各線路潮流的靈敏度,快速計(jì)算出各電廠的需調(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,常見的斷面控制公式如下:

式中:k為線路L₁發(fā)生故障跳閘轉(zhuǎn)移到線路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△C,則斷面需調(diào)節(jié)量為-△C,各電廠出力需調(diào)節(jié)量為△Q_i(上調(diào)為正,下調(diào)為負(fù)）,線路1的調(diào)節(jié)量為△P₁,線路2的調(diào)節(jié)量為△P₂,k為線路L₁跳閘后轉(zhuǎn)移到線路L₂的轉(zhuǎn)移比,可得:

聯(lián)立以上兩式得:

其中,(kd_i1+d_i2）△Q_i應(yīng)均為負(fù)數(shù)(正數(shù)說明調(diào)節(jié)起反作用）,為求出△Q_i的值,可采用最大靈敏度利用原則,對(duì)上述關(guān)系式中i個(gè)電廠的斷面調(diào)節(jié)靈敏度絕對(duì)值|kd_i1+d_i2|進(jìn)行比較,從大到小得到靈敏度調(diào)節(jié)序列,靈敏度較大的電廠優(yōu)先進(jìn)行調(diào)節(jié)。若調(diào)節(jié)到第i(i=1,2,3,…,N）個(gè)電廠后該電廠備用高于此時(shí)需調(diào)節(jié)量,則調(diào)節(jié)已經(jīng)滿足要求,該電廠調(diào)節(jié)量為:

至此,完成各電廠實(shí)際調(diào)節(jié)出力計(jì)算,前i-1個(gè)電廠出力為各自最大上調(diào)(或下調(diào)）備用,第i個(gè)電廠按剩余斷面需調(diào)節(jié)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3實(shí)際算例分析

假設(shè)某網(wǎng)架如圖2所示。

圖2某地區(qū)網(wǎng)架

在某種運(yùn)行方式下,0.7×500kV AB雙線+500kV CD雙線斷面越限,越限值為160MW,假定此時(shí)調(diào)度欲調(diào)減斷面值至少160MW,即-△C=-160MW。

當(dāng)前運(yùn)行方式下對(duì)斷面調(diào)控有效的電廠為電廠1～6,各電廠對(duì)500kV AB雙線、CD雙線調(diào)節(jié)靈敏度S₁、S₂如表1所示。

利用上述基于靈敏度的調(diào)控策略進(jìn)行計(jì)算,則電廠2調(diào)減出力為70MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量為48.44MW:電廠1調(diào)減出力為50MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量為34.25MW:電廠3調(diào)增出力為45MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量為27.95MW:電廠4調(diào)減出力為80MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量為34.96MW:電廠6調(diào)增出力為25.61MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量為14.41MW電廠5不安排,即調(diào)整出力為0MW。策略實(shí)施后共計(jì)調(diào)整出力(含上、下調(diào)節(jié)備用）270.61MW,備用占用率為73.13%。

若根據(jù)電廠備用由大到小調(diào)節(jié)斷面,則電廠4調(diào)減出力80MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量34.96MW:電廠2調(diào)減出力70MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量48.44MW:電廠6調(diào)減出力65MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量36.99MW:電廠5調(diào)減出力60MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量22.56MW:電廠1調(diào)減出力24.90MW,有效對(duì)斷面調(diào)節(jié)量17.06MW:共占用備用299.90MW,占用率81.05%,完成相同調(diào)節(jié)效果,耗費(fèi)備用較多,如圖3所示。

4結(jié)語

基于調(diào)度員在區(qū)域間重要輸電通道斷面調(diào)控的難點(diǎn)問題,本文利用不同電廠對(duì)不同輸電線路調(diào)控的靈敏度差異,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,并以實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證。通過優(yōu)先安排調(diào)節(jié)靈敏度較高的電廠,可以幫助調(diào)度員合理調(diào)控電廠出力,從而提高斷面越限時(shí)的調(diào)控效率。下一步可考慮將該策略融入技術(shù)支持系統(tǒng)中以輔助調(diào)度員進(jìn)行快速、高效的斷面調(diào)控。