基于灵敏度分析的输电通道断面调控策略研究

引言

对断面越限的输电通道进行调控是消除电网运行风险的重要措施。目前已对断面调控进行了大量研究,提出了基于灵敏度及粒子群算法的输电断面功率越限控制方法,其计算较为精确,但算法过于复杂,处理时间较长。定义了割集断面支路并进行了潮流追踪和定向控制,可以准确地对发电机控制节点及相应的发电调整量进行计算,但处理周期长且无法满足断面中各支路潮流的不同控制目标。文献基于直流潮流灵敏度实现了割集断面总潮流和断面中各支路潮流的控制目标,但直流潮流灵敏度计算只考虑网络拓扑参数,和实际网架中的潮流灵敏度差异较大,只能做前瞻性分析和计算。

上述方法皆对断面调控有所研究,但计算过程较为复杂,难以应用于调度员实时断面调控。为此,本文基于不同电厂出力对线路潮流的灵敏度差异,提出一种对输电通道断面进行快速、准确调控的策略,可以辅助调度员合理调控电厂出力,提高断面越限时的调控效率。

1断面调控主要手段

电网中的断面是指连接两地区之间多条线路所形成的族,断面潮流即为组成断面的各条线路的潮流之和,它能清晰反映断面所连接两区域之间的功率交换关系。监控断面有功潮流可以保证各线路满足热稳定、动稳定限制,因此在电力系统运行中对断面进行实时监控极其重要。

目前,断面调控主要手段如下:

（1）调整电厂有功。

调整电厂有功是较为有效的断面调控方式,调增或调减送端电厂有功可直接增加或减少送端断面潮流。通过不同区域间电厂有功调整还可以改变电网潮流分布从而进行断面控制。

（2)直流有功负荷调整。

对于异步联网送出型电网,各直流有功负荷可直接进行调整或在不同直流间转移,通过各直流有功负荷的调整或转移可以改变电网潮流分布从而进行断面控制。

(3)方式变更。

可通过改变电网运行方式来进行断面控制,一般有下述两种操作方式:

1)电磁环网合环与断环。

可改变电网潮流分布,但断环往往会降低供电可靠性,合环则会提升供电可靠性。

2)合环调电及停电调电。

合环调电是指通过电磁环网合环方式将负荷不停电倒至其他供电区域后再将电磁环网断环,停电调电是指将负荷停电后倒至其他供电区域后再复电,其本质皆为改变负荷分布。

（4)限制负荷。

降低受端电网负荷可减少线路潮流从而控制断面。

2基于灵敏度分析的输电通道断面调控策略

将电力系统区域联络断面定义为一组支路构成的集合,设为O,可将系统分为互不连通的两部分,如图1所示。

式中:L_i为断面的第i条联络支路:Q为联络断面集合。

电厂单位出力变化引起线路潮流的变化量为电厂出力对线路潮流的灵敏度。将各电厂对各线路的灵敏度通过矩阵形式描述,得灵敏度矩阵如下:

其中,d_ij为第i个电厂出力对第j条线路潮流的灵敏度,若d_ij为正,则表示增加电厂出力将导致线路潮流增加:若d_ij为负,则表示增加电厂出力将导致线路潮流降低。

基于电厂灵敏度的联络断面越限调控方法,即通过断

面需调节量及电厂出力对越限断面中各线路潮流的灵敏度,快速计算出各电厂的需调节量,实现对断面的准确调控。

在电力调度工作中,常见的断面控制公式如下:

式中:k为线路L₁发生故障跳闸转移到线路L₂的转移比:C为常数,为断面控制值。

定义断面越限值为△C,则断面需调节量为-△C,各电厂出力需调节量为△Q_i(上调为正,下调为负）,线路1的调节量为△P₁,线路2的调节量为△P₂,k为线路L₁跳闸后转移到线路L₂的转移比,可得:

联立以上两式得:

其中,(kd_i1+d_i2）△Q_i应均为负数(正数说明调节起反作用）,为求出△Q_i的值,可采用最大灵敏度利用原则,对上述关系式中i个电厂的断面调节灵敏度绝对值|kd_i1+d_i2|进行比较,从大到小得到灵敏度调节序列,灵敏度较大的电厂优先进行调节。若调节到第i(i=1,2,3,…,N）个电厂后该电厂备用高于此时需调节量,则调节已经满足要求,该电厂调节量为:

至此,完成各电厂实际调节出力计算,前i-1个电厂出力为各自最大上调(或下调）备用,第i个电厂按剩余断面需调节量进行调节。

3实际算例分析

假设某网架如图2所示。

图2某地区网架

在某种运行方式下,0.7×500kV AB双线+500kV CD双线断面越限,越限值为160MW,假定此时调度欲调减断面值至少160MW,即-△C=-160MW。

当前运行方式下对断面调控有效的电厂为电厂1～6,各电厂对500kV AB双线、CD双线调节灵敏度S₁、S₂如表1所示。

利用上述基于灵敏度的调控策略进行计算,则电厂2调减出力为70MW,有效对断面调节量为48.44MW:电厂1调减出力为50MW,有效对断面调节量为34.25MW:电厂3调增出力为45MW,有效对断面调节量为27.95MW:电厂4调减出力为80MW,有效对断面调节量为34.96MW:电厂6调增出力为25.61MW,有效对断面调节量为14.41MW电厂5不安排,即调整出力为0MW。策略实施后共计调整出力(含上、下调节备用）270.61MW,备用占用率为73.13%。

若根据电厂备用由大到小调节断面,则电厂4调减出力80MW,有效对断面调节量34.96MW:电厂2调减出力70MW,有效对断面调节量48.44MW:电厂6调减出力65MW,有效对断面调节量36.99MW:电厂5调减出力60MW,有效对断面调节量22.56MW:电厂1调减出力24.90MW,有效对断面调节量17.06MW:共占用备用299.90MW,占用率81.05%,完成相同调节效果,耗费备用较多,如图3所示。

4结语

基于调度员在区域间重要输电通道断面调控的难点问题,本文利用不同电厂对不同输电线路调控的灵敏度差异,提出一种对重要输电通道断面进行快速、准确调控的策略,并以实例进行了验证。通过优先安排调节灵敏度较高的电厂,可以帮助调度员合理调控电厂出力,从而提高断面越限时的调控效率。下一步可考虑将该策略融入技术支持系统中以辅助调度员进行快速、高效的断面调控。