侯 愷,賈宏杰,姜 濤,張 沛,李 鵬
輸電網(wǎng)規(guī)劃方案靈活性評估方法
侯 愷1,賈宏杰1,姜 濤1,張 沛1,李 鵬2
(1. 天津大學電氣與自動化工程學院,天津 300072;2. 中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心,廣州 510623)
為科學評估和分析輸電設(shè)備(線路、變壓器)檢修及故障停運對輸電網(wǎng)規(guī)劃方案靈活性的影響,提出一種計及輸電設(shè)備停運率的區(qū)間歸一化風險指標.定義了反映線路過載和節(jié)點電壓越限的區(qū)間歸一化指標;闡述了利用該指標量化評估方案靈活性的方法;給出了基于該指標查找制約方案靈活性的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵設(shè)備的有效方法,以及對規(guī)劃方案進行改進的實用方法.所提方法可有效反映輸電設(shè)備停運不確定性及其對線路負載、節(jié)點電壓變化可能產(chǎn)生的影響,可為規(guī)劃人員快速確定系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)、查找問題原因并形成改進方案提供幫助.IEEE 118節(jié)點測試系統(tǒng)算例驗證了所提方法的正確性及有效性,波蘭電網(wǎng)實際算例系統(tǒng)驗證了方法的可行性.
輸電網(wǎng)規(guī)劃;靈活性評估;不確定因素;歸一化風險指標
輸電網(wǎng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分,其任務(wù)是根據(jù)規(guī)劃期間的負荷及發(fā)電變化情況,確定最佳的輸電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu),以滿足電能的安全可靠輸送,并提高電網(wǎng)建設(shè)、運行的經(jīng)濟性[1].傳統(tǒng)輸電網(wǎng)規(guī)劃評估工作主要包括對規(guī)劃方案可靠性和經(jīng)濟性的評估[2-5].隨著輸電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大,輸電網(wǎng)規(guī)劃面臨著越來越多的不確定因素[6],如負荷預(yù)測的不確定性[7]、發(fā)電增長及出力的不確定性[8-9]、電力設(shè)備故障及檢修的不確定性[10]、新能源上網(wǎng)發(fā)電的不確定性[11]、環(huán)境的不確定性[12]、電力市場及政策的不確定性[13]等.為量化評估規(guī)劃方案以適應(yīng)上述不確定因素,保持系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的能力,應(yīng)將靈活性評估引入輸電網(wǎng)規(guī)劃評估體系[14].
靈活性評估在電源規(guī)劃評估領(lǐng)域已經(jīng)歷多年研究[11,15-17],但在輸電網(wǎng)規(guī)劃評估領(lǐng)域仍然不夠充分:文獻[7]提出了一種計及負荷增長不確定性的缺供電量指標,并認為能夠以最小成本滿足用戶負荷增長的規(guī)劃方案靈活性最好;文獻[9]提出了一種按線路潮流裕度加權(quán)的平均潮流分布系數(shù)指標,用于評估發(fā)電輸出變化的影響,并認為對發(fā)電變化最不敏感的規(guī)劃方案靈活性最好,該指標對于評估新能源入網(wǎng)運行有重要指導(dǎo)意義;文獻[13]提出了一種期望經(jīng)濟損失指標,用以評估電力市場條件下輸電阻塞及電網(wǎng)故障導(dǎo)致的社會經(jīng)濟損失,并認為考慮上述情況后社會經(jīng)濟損失最小的方案靈活性最好.此外,近年來輸電網(wǎng)靈活規(guī)劃方面的研究取得了許多進展,發(fā)展了區(qū)間模型[18-19]、盲數(shù)模型[20]和聯(lián)系數(shù)模型[3]等不確定因素數(shù)學模型,這些研究對規(guī)劃方案的靈活性評估工作也有著重要的參考意義.
輸電設(shè)備檢修及故障停運可能導(dǎo)致系統(tǒng)進入警戒甚至緊急狀態(tài),其不確定性也應(yīng)在規(guī)劃評估工作中重點關(guān)注,但目前缺乏相關(guān)靈活性的評估方法.為此,筆者提出了一種計及設(shè)備停運率的區(qū)間歸一化風險指標,通過對設(shè)備停運情況下全系統(tǒng)電壓越界及支路過載風險進行歸一化折算,得到反映規(guī)劃方案整體靈活性的量化指標;利用該指標對輸電網(wǎng)規(guī)劃方案進行靈活性評估,可判斷方案是否具有良好的靈活性;針對靈活性較差的方案,給出了規(guī)劃方案靈活性薄弱環(huán)節(jié)的判斷方法,用于幫助規(guī)劃人員準確地查找方案的靈活性缺陷,并對規(guī)劃方案進行改進.
圖1 3類傳統(tǒng)歸一化風險指標Fig.1 Three classes of classical normalized risk index
1.1 問題描述
隨著輸電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大,各類輸電設(shè)備的種類及數(shù)量也大幅增加,不同輸電設(shè)備的檢修及故障停運率各不相同,其停運后對系統(tǒng)運行狀態(tài)的影響也有很大差異,因此規(guī)劃方案靈活性指標應(yīng)能夠正確反映方案適應(yīng)以上不確定因素的能力.歸一化風險指標(normalized risk index,NRI)是指將電力系統(tǒng)的運行參數(shù)按越限程度折算至[0,1]區(qū)間的量化風險指標.該指標能夠適應(yīng)電壓等級、設(shè)備容量的差異,量化各類輸電設(shè)備停運對電網(wǎng)運行安全性的影響,因而可作為提出輸電網(wǎng)規(guī)劃方案靈活性評估指標的理論基礎(chǔ).
根據(jù)折算方法的不同,傳統(tǒng)歸一化風險指標主要分為離散型、百分數(shù)型及連續(xù)型3類[21],如圖1所示.
圖1中,NRI為歸一化風險指標取值,x為系統(tǒng)運行參數(shù),xsup與xinf分別為系統(tǒng)運行參數(shù)的臨界安全上限和下限.
圖1(a)為離散型歸一化風險指標,其指標取值為布爾形式,可反映參數(shù)是否越界;圖1(b)、1(c)分別示意了百分數(shù)型及連續(xù)型歸一化風險指標,其指標取值為比例形式,可用于量化參數(shù)安全水平.以上3類歸一化風險指標計算公式詳見文獻[18].
傳統(tǒng)歸一化風險指標雖然能夠量化輸電網(wǎng)整體運行風險,但仍然存在以下問題:①該指標不能反映設(shè)備檢修及故障停運的不確定性;②輸電設(shè)備檢修及故障停運可能導(dǎo)致系統(tǒng)由正常狀態(tài)進入警戒甚至緊急狀態(tài),不同運行狀態(tài)對系統(tǒng)的威脅程度不同,而該指標不能區(qū)分各運行狀態(tài)對方案整體靈活性的影響差異;③該指標不能反映影響規(guī)劃方案靈活性的薄弱環(huán)節(jié)及關(guān)鍵設(shè)備,不便于規(guī)劃人員制定具有針對性的改進方案.因此,傳統(tǒng)歸一化風險指標不能直接用作輸電網(wǎng)規(guī)劃靈活性指標.
1.2 指標的提出
針對上述問題,本文對傳統(tǒng)歸一化風險指標做出如下改進.
針對問題①,將設(shè)備停運率引入歸一化風險指標,以反映設(shè)備檢修及故障停運的不確定性.
針對問題②、③,以區(qū)間形式,分別采用百分數(shù)型及指數(shù)型歸一化指標量化警戒、緊急運行狀態(tài)對規(guī)劃方案靈活性的影響,突出某些關(guān)鍵設(shè)備對規(guī)劃方案靈活性的影響,便于規(guī)劃人員快速查找方案缺陷,制定改進方案.
綜上所述,本文提出一種計及設(shè)備停用率的節(jié)點電壓及支路電流區(qū)間歸一化風險指標(見圖2),用于評估輸電網(wǎng)規(guī)劃方案的靈活性,具體如下.
式中:NRIV,i,k為設(shè)備k停運時、節(jié)點i的電壓歸一化風險指標;NRII,j,k為設(shè)備k故障時、支路j電流歸一化風險指標;Pk為設(shè)備k的停運率(包括檢修及故障停運);Vi為節(jié)點i的電壓標幺值;Vsup和Vinf分別為節(jié)點電壓臨界安全區(qū)間上下限;Ij為支路j的電流標幺值;Isup和Iinf分別為支路電流臨界安全區(qū)間上下限.
在利用上述指標進行輸電網(wǎng)靈活性研究前,特給出如下假設(shè):①應(yīng)在最大運行方式下對方案進行靈活性評估;②不考慮配電網(wǎng)對輸電規(guī)劃方案靈活性的影響;③不考慮系統(tǒng)末端支路開斷所造成的孤立發(fā)電機或孤立負荷對規(guī)劃方案靈活性的影響.
2.1 輸電網(wǎng)規(guī)劃方案的靈活性評估
利用上述指標,可對輸電網(wǎng)規(guī)劃方案適應(yīng)輸電設(shè)備停運的靈活性進行量化評估.本文研究中僅考慮線路及變壓器兩類常見設(shè)備停運的影響,其檢修及故障停運率可通過歷史可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到.若該數(shù)據(jù)不完備,則可按電壓等級或容量分類統(tǒng)計并計算各類設(shè)備的停運率,以降低對歷史可靠性數(shù)據(jù)完備性的要求.
通過對式(1)和式(2)所示指標進行累加,可得到輸電網(wǎng)規(guī)劃方案整體靈活性指標,公式為
式中:NRIV,Case為規(guī)劃方案的節(jié)點電壓靈活性指標;NRII,Case為規(guī)劃方案的支路電流靈活性指標;C為輸電網(wǎng)單元件故障集;N為節(jié)點集;B為支路集.
利用上述指標可對輸電網(wǎng)規(guī)劃方案的整體靈活性進行量化評估,指標越低,則規(guī)劃方案適應(yīng)輸電設(shè)備停運的能力越好,其靈活性也越好.然而該指標僅能反映規(guī)劃方案靈活性的相對大小,若沒有相應(yīng)的靈活性評價標準,則無法判斷規(guī)劃方案的靈活性指標是否滿足規(guī)劃要求,因而建立靈活性評價標準對規(guī)劃方案的靈活性評估具有重要意義.
輸電網(wǎng)規(guī)劃方案是在當前網(wǎng)架的基礎(chǔ)上,根據(jù)負荷預(yù)測及發(fā)電規(guī)劃制定的.由于通常輸電網(wǎng)規(guī)劃方案僅對當前網(wǎng)架進行部分優(yōu)化,因而當前網(wǎng)架的靈活性指標可作為評價目標規(guī)劃方案靈活性水平提供參考.靈活性評價標準的具體制定步驟如下.
步驟1 從電網(wǎng)運行的歷史數(shù)據(jù)篩選出多個具有代表性的運行狀態(tài).
步驟2 按照運行風險可接受程度,將步驟1篩選出的典型運行狀態(tài)分為風險可接受、不可接受2類.
步驟3 分別對當前電網(wǎng)在上述2類運行狀態(tài)下的靈活性進行評估.
步驟4 根據(jù)步驟3評估結(jié)果,確定可接受的靈活性指標范圍.
根據(jù)上述步驟可制定規(guī)劃方案靈活性指標的評價標準,根據(jù)規(guī)劃方案的靈活性指標在該標準中所處的位置可以判斷其靈活性是否滿足要求,若不滿足,則需要對該方案進行改進.
2.2 輸電規(guī)劃方案缺陷查找及改進措施
輸電網(wǎng)規(guī)劃方案的靈活性常常受制于某些關(guān)鍵設(shè)備(本文稱為靈活性缺陷),查找這些關(guān)鍵設(shè)備有助于對方案進行有針對性的改進,進而有效提高規(guī)劃方案的靈活性.
根據(jù)本文所提兩類靈活性指標,可從風險的產(chǎn)生根源與造成結(jié)果兩個角度[22],判斷影響規(guī)劃方案靈活性的關(guān)鍵設(shè)備(本文稱為根源設(shè)備)和薄弱環(huán)節(jié),進而規(guī)劃人員可以針對這些靈活性缺陷制定相應(yīng)的改進方案,以提高靈活性.缺陷查找及改進措施具體如下.
2.2.1 低電壓薄弱節(jié)點
設(shè)備停運時,低電壓薄弱節(jié)點易發(fā)生低電壓越限,其主要問題在于這些節(jié)點的無功不足,因而可參考對其最不利的事故狀態(tài)[23],利用電壓/無功靈敏度等方法,或結(jié)合電壓穩(wěn)定指標[24],優(yōu)化規(guī)劃無功補償裝置,以消除該節(jié)點的低電壓問題.其判據(jù)為
式中NRIV,i,weak為節(jié)點i的低電壓薄弱指標.
2.2.2 過載薄弱支路
設(shè)備停運時,過載薄弱支路易出現(xiàn)過載,其主要問題在于這些支路容量不足,可通過改變潮流分布、支路擴容或新建并聯(lián)支路等方法解決.其判據(jù)為
式中NRII,j,weak為支路j的過載薄弱指標.
2.2.3 低電壓根源設(shè)備
低電壓根源設(shè)備停運后,會造成電網(wǎng)中某些節(jié)點發(fā)生低電壓事故,其主要問題在于該支路停運后,會引起其他節(jié)點出現(xiàn)低電壓情況,解決方法有兩種:一是通過加強維護或增加并聯(lián)支路,盡量降低其所在支路停運的可能性;二是對受其影響較大的節(jié)點進行無功補償.其判據(jù)為
式中NRIV,k,root為設(shè)備k的低電壓根源指標.
此外,針對低電壓根源設(shè)備,將其停運后各節(jié)點電壓的指標變化量定義為該節(jié)點的電壓轉(zhuǎn)移指標,用于判斷根源設(shè)備停運對電網(wǎng)各節(jié)點電壓的影響為
式中:ΔNRIV,i,root為根源設(shè)備停用時節(jié)點i的電壓轉(zhuǎn)移指標;NRIV,i,0和NRIV,i,root分別為根源設(shè)備停用前后節(jié)點i的電壓指標.
2.2.4 過載根源設(shè)備
過載根源設(shè)備停運后,會對電網(wǎng)中某些支路電流產(chǎn)生嚴重影響,其主要問題在于該支路停運后,會引起其他支路過載,解決方法也有兩種:一是通過加強維護或增加并聯(lián)支路,盡量降低其所在支路停運的可能性;二是對受其影響較大支路采取擴容、增加并聯(lián)支路等手段加以改善.其判據(jù)為
式中NRII,k,root為設(shè)備k的過載根源指標.
此外,針對過載根源設(shè)備,將其停運后各支路電流的指標的變化量定義為該支路的電流轉(zhuǎn)移指標,用于判斷根源設(shè)備停運對電網(wǎng)支路電流的影響為
式中:ΔNRII,j,root為根源設(shè)備停用時支路j的電流轉(zhuǎn)移指標;NRII,j,0和NRII,j,root分別為根源設(shè)備停用前后支路j的電流指標.
利用上述方法可準確判斷制約規(guī)劃方案靈活性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),規(guī)劃人員可據(jù)此提出多個具有針對性的改進方案,并進一步對各改進方案的可靠性、經(jīng)濟性及靈活性進行評估,以確定最優(yōu)方案.
2.3 整體流程
綜上所述,本文所提輸電網(wǎng)規(guī)劃方案靈活性評估流程如圖3所示.
圖3 輸電網(wǎng)規(guī)劃方案靈活性評估流程Fig.3Flow chart of transmission expansion planning flexibility assessment
圖3 所示流程展示了利用本文所提基于區(qū)間歸一化風險指標對輸電網(wǎng)規(guī)劃方案進行靈活性評估、缺陷查找以及改進的基本過程.規(guī)劃人員可對所有備選方案進行靈活性評估,將評估結(jié)果與靈活性評價標準進行對比,以判斷當前規(guī)劃方案靈活性水平是否滿足要求,并決定是否需要對方案進行改進;針對需要改進的方案,采用本文所提方法查找方案的靈活性缺陷,并提出改進措施,再次評估各改進方案的靈活性,判斷是否需要進一步改進;最后,綜合考慮各方案的可靠性、經(jīng)濟性及靈活性,從全部備選方案中優(yōu)選最佳方案.
此外,輸電網(wǎng)規(guī)劃工作是一項需要長期滾動進行的工作,輸電網(wǎng)規(guī)劃方案的靈活性水平會隨著負荷水平增長、發(fā)電機組建設(shè)等因素而變化,因而需要對規(guī)劃方案進行周期性調(diào)整,以適應(yīng)新的形勢.利用本文所提方法,可以隨時根據(jù)預(yù)測負荷、發(fā)電水平對規(guī)劃電網(wǎng)進行靈活性評估及缺陷查找、改進,以滿足規(guī)劃電網(wǎng)對靈活性的要求.
3.1 ,118節(jié)點測試系統(tǒng)
IEEE 118節(jié)點測試系統(tǒng)包含2個電壓等級,共有118個節(jié)點、186條支路、54個發(fā)電機節(jié)點,其中節(jié)點69為平衡節(jié)點,將該系統(tǒng)視為某一未來的目標規(guī)劃網(wǎng)架.
為驗證本文所提靈活性評估及方案改進方法的有效性,假定負荷水平為95%時該系統(tǒng)的靈活性指標為評價標準最低要求,經(jīng)計算,該負荷水平下節(jié)點電壓指標為2.75,支路電流指標為1.21.
對原始方案進行靈活性評估得,該方案節(jié)點電壓指標為4.11,支路電流指標為2.73,均不滿足靈活性要求,因而需對其進行改進.原始方案缺陷分析結(jié)果見表1.
表1 原始方案缺陷分析結(jié)果(IEEE118)Tab.1 Defect analysis results of original case(IEEE118)
由表1可知,原始方案的低電壓缺陷主要集中在薄弱節(jié)點53、13、52等5個節(jié)點,其靈活性指標總和占系統(tǒng)總指標的83.4%;過載缺陷主要集中在支路8-5的根源設(shè)備,其靈活性指標占系統(tǒng)總指標的82.1%.為確定受支路8-5停運影響的支路,計算其電流轉(zhuǎn)移指標,結(jié)果如表2及圖4所示.
由表2及圖4可看出,支路8-5開斷后,支路16-17、12-16等受影響最嚴重,進一步分析可知,支路8-5開斷會造成大量潮流經(jīng)由支路16-17、12-16、14-15等傳輸至負荷密集區(qū)域,造成這些支路的過載.因此,通過可調(diào)整該區(qū)域發(fā)電機組出力,或新建連接發(fā)電密集區(qū)域與負荷密集區(qū)域的傳輸通道解決該問題.
表2 支路8-5的電流轉(zhuǎn)移指標計算結(jié)果Tab.2 Current transfer indices calculated results of branch 8-5
圖4 支路8-5的電流轉(zhuǎn)移指標示意Fig.4 Current transfer index calculated results of branch 8-5
基于上述分析,制定改進方案:在節(jié)點13、22、53處增加無功補償20,Mvar,在節(jié)點118處增加無功補償50,Mvar;同時節(jié)點1、4、6、12處發(fā)電機組出力各增加50,MW,節(jié)點10處發(fā)電機組出力降低200,MW.
通過靈活性評估可得,改進方案節(jié)點電壓指標為0.35,支路電流指標為0.38,分別為原始方案的8.6%和14.0%,均滿足靈活性要求,可見改進方案的靈活性得到有效提升.為進一步驗證改進效果,對不同負荷水平下2個方案的靈活性進行評估,結(jié)果如圖5所示.
圖5 各負荷水平下原始方案與改進方案靈活性比較Fig.5 Comparisons of flexibility between original plan and improved plan under different load levels
通過以上評估結(jié)果可以看出,隨著負荷水平的提升,原始方案的靈活性指標大幅增加,而改進方案的指標變化相對平緩.進一步分析可知,原始方案中某些設(shè)備停運會導(dǎo)致系統(tǒng)進入緊急狀態(tài),進而導(dǎo)致其靈活性指標隨著負荷水平提升呈指數(shù)增長趨勢,而改進方案中此類問題盡在較高負荷水平下出現(xiàn),因而其靈活性指標總體保持較低水平.
3.2 實際電網(wǎng)算例
波蘭電網(wǎng)實際系統(tǒng)包含6個電壓等級,共有3,012個節(jié)點,3,572條支路,具體參數(shù)見文獻[25],本文將該系統(tǒng)視為某種未來輸電網(wǎng)規(guī)劃方案.
為驗證本文所提靈活性評估及方案改進方法的有效性,假定負荷水平為95%時該系統(tǒng)的靈活性指標為評價標準,經(jīng)計算,該負荷水平下節(jié)點電壓指標為716.28,支路電流指標為207.23.
對原始方案進行靈活性評估得,該方案的節(jié)點電壓風險指標為1,423.89,支路電流風險指標為423.94,均不滿足靈活性要求,因而需對其進行改進.原始方案缺陷分析結(jié)果見表3.
表3 原始方案缺陷分析結(jié)果(實際電網(wǎng)) Tab.3 Defect analysis results of original case(practical power network)
由表3可知,原始方案的低電壓缺陷主要集中在支路2,651-2,603的根源設(shè)備,其指標占系統(tǒng)總指標的82.3%;而過載缺陷主要集中在薄弱支路679-670、2,069-1,168、261-254、1,869-1,663及671-611,這些薄弱支路的指標和占系統(tǒng)總指標的64.8%.基于上述分析,制定改進方案:在支路2,651-2,603新建并聯(lián)線路,同時將支路679-670、2,069-1,168、261-254、1,869-1,663及671-611擴容200%.
通過靈活性評估可得,改進方案節(jié)點電壓指標為268.46,支路電流指標為149.10,分別為原始方案的18.9%和35.2%,均滿足靈活性要求,可見改進方案的靈活性得到有效提升.上述算例分析顯示,本文所提方法能夠在大電網(wǎng)中得到有效運用,具有實用價值.
本文提出了一種計及設(shè)備停運率的節(jié)點電壓及支路電流區(qū)間歸一化風險指標,該指標能夠反映輸電設(shè)備檢修及故障停運的不確定性,適應(yīng)不同電壓等級、額定容量設(shè)備對系統(tǒng)的影響,區(qū)分警戒與緊急運行狀態(tài)對系統(tǒng)影響的差異,可用于量化評估輸電網(wǎng)規(guī)劃方案的靈活性;針對靈活性較差的方案,給出了一種輸電規(guī)劃方案的缺陷判斷及改進方法,該方法能夠迅速準確地判斷制約規(guī)劃方案靈活性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),便于規(guī)劃人員提出具有針對性的改進和優(yōu)化方案.
參考文獻:
[1] 王錫凡. 電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃[M]. 北京:中國水利電力出版社,1990.
Wang Xifan. Power System Optimal Planning[M]. Beijing:Chinese Water Power Press,1990(in Chinese).
[2] 蔣國臻. 電網(wǎng)規(guī)劃綜合評價指標體系及方法的研究[D]. 武漢:華中科技大學電氣與電子工程學院,2009.
Jiang Guozhen. Research on Index System and Method of Network Planning Comprehensive Evaluation[D]. Wuhan:School of Electrical and Electronic Engineering,Huazhong University of Science and Technology,2009(in Chinese).
[3] 金華征,程浩忠,楊曉梅,等. 基于聯(lián)系數(shù)模型的電網(wǎng)靈活規(guī)劃方法[J]. 中國電機工程學報,2006,26(12):16-20.
Jin Huazheng,Cheng Haozhong,Yang Xiaomei,et al. Transmission network flexible planning based on connection number model[J]. Proceedings of the CSEE,2006,26(12):16-20(in Chinese).
[4] 高 燕,康重慶,鐘 金,等. 發(fā)輸電系統(tǒng)擴展中可靠性的經(jīng)濟價值評估與決策[J]. 中國電機工程學報,2007,25(25):56-60.
Gao Yan,Kang Chongqing,Zhong Jin,et al. Economic value assessment and determination of reliability in generation and transmission expansion[J]. Proceedings of the CSEE,2007,25(25):56-60(in Chinese).
[5] 趙俊光,唐恒海,吳啟富. 電網(wǎng)規(guī)劃方案經(jīng)濟評估方法的研究及軟件實現(xiàn)[J]. 華東電力,2009,37(2):222-225.
Zhao Junguang,Tang Henghai,Wu Qifu. Study of economy assessment methods for electric power grid planning and related software design[J]. East China Electric Power,2009,37(2):222-225(in Chinese).
[6] Zhao Junhua,Dong Zhaoyang,Lindsay P,et al. Flexible transmission expansion planning with uncertainties in an electricity market[J]. IEEE Transactions on Power Systems,2009,24(1):479-488.
[7] Lu M,Dong Z Y,Saha T K. Transmission expansion planning flexibility[C]// The 7th International Power Engineering Conference. Singapore,2005:893-898.
[8] 屈 剛,程浩忠,馬則良,等. 考慮發(fā)電容量適應(yīng)性的多目標輸電網(wǎng)規(guī)劃[J]. 電力系統(tǒng)自動化,2009,33(23):19-23.
Qu Gang,Cheng Haozhong,Ma Zeliang,et al. Multiobjective transmission expansion planning considering generation capacity adaptability[J]. Automation of Electric Power Systems,2009,33(23):19-23(in Chinese).
[9] Bresesti P,Capasso A,F(xiàn)alvo M C,et al. Power system planning under uncertainty conditions:Criteria for transmission network flexibility evaluation[C]// Proceedings of IEEE Bologna Power Tech Conference. Bologna,ltaly,2003:23-26.
[10] 張勇軍,徐 濤,許 亮,等. 計及輸電靈活性期望代價的多目標電網(wǎng)協(xié)調(diào)最優(yōu)規(guī)劃[J]. 電力系統(tǒng)自動化,2010,34(24):31-35.
Zhang Yongjun,Xu Tao,Xu Liang,et al. Multiobjective optimal coordinated transmission expansion planning considering flexibility expected expense[J]. Automation of Electric Power Systems,2010,34(24):31-35(in Chinese).
[11] Lannoye E,F(xiàn)lynn D,O'Malley M. Evaluation of power system flexibility[J]. IEEE Transactions on Power Systems,2012,27(2):922-931.
[12] 徐國新,夏 清,康重慶. 抗災(zāi)型電網(wǎng)規(guī)劃模式與模型[J]. 電力系統(tǒng)自動化,2010,34(3):17-21.
Xu Guoxin,Xia Qing,Kang Chongqing. Research on mode and model of anti-disaster transmission network expansion planning[J]. Automation of Electric Power Systems,2010,34(3):17-21(in Chinese).
[13] Lu M,Dong Z Y,Saha T K. A hybrid probabilistic criterion for market-based transmission expansion planning[C]// IEEE Power Engineering Society General Meeting. Montreal,Canada,2006:1-7.
[14] Upton D. The management of manufacturing flexibility [J]. California Management Review,1994,36(2):72-89.
[15] Billinton R,F(xiàn)otuhi-Firuzabad M. A basic framework for generating system operating health analysis[J]. IEEE Transactions on Power Systems,1994,9(3):1610-1617.
[16] Xu Guoxin,Kang Chongqing,Yang Gaofeng,et al. A novel flexibility evaluating approach for power system planning under deregulated environment[C]// International Conference on Power System Technology. Chongqing,China,2006:1-6.
[17] Lannoye E,F(xiàn)lynn D,O'Malley M. The role of power system flexibility in generation planning[C]//IEEE Power and Energy Society General Meeting.San Diego,CA,USA,2011:1-6.
[18] 武 鵬,程浩忠,邢 潔. 區(qū)間不確定信息下電力系統(tǒng)安全性的快速評估算法[J]. 電力系統(tǒng)自動化,2008,32(9):30-33.
Wu Peng,Cheng Haozhong,Xing Jie. A fast algorithm to evaluate power system safety considering interval uncertain information[J]. Automation of Electric Power Systems,2008,32(9):30-33(in Chinese).
[19] 熊 文,武 鵬,陳 可,等. 區(qū)間負荷下的輸電網(wǎng)靈活規(guī)劃方法[J]. 電網(wǎng)技術(shù),2012,36(4):139-143.
Xiong Wen,Wu Peng,Chen Ke,et al. A flexible planning model of transmission network under interval load[J]. Power System Technology,2012,36(4):139-143(in Chinese).
[20] 程浩忠,朱海峰,王建民,等. 基于盲數(shù)BM模型的電網(wǎng)靈活規(guī)劃方法[J]. 上海交通大學學報,2003,37(9):1347-1350.
Cheng Haozhong,Zhu Haifeng,Wang Jianmin,et al. Electric power networks flexible planning via the blind model(BM)of unascertained number[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University,2003,37(9):1347-1350(in Chinese).
[21] Ni M,McCalley J D,Vittal V,et al. Online risk-based security assessment[J]. IEEE Transactions on Power Systems,2003,18(1):258-265.
[22] 張 沛. 基于概率的可靠性評估方法[J]. 電力系統(tǒng)自動化,2005,29(4):92-96.
Zhang Pei. Moving toward probabilistic reliability assessment methods[J]. Automation of Electric Power Systems,2005,29(4):92-96(in Chinese).
[23] 阮解瓊. 基于綜合靈敏度的無功規(guī)劃優(yōu)化研究[D]. 昆明:昆明理工大學電力工程學院,2009
Ruan Xieqiong. A Comprehensive Sensitivity Based Reactive Power Optimal Planning Approach[D]. Kunming:School of Electric Power Engineering,Kunming University of Science and Technology,2009(in Chinese).
[24] 姜 濤,陳厚合,李國慶. 基于局部電壓穩(wěn)定指標的電壓/無功分區(qū)調(diào)節(jié)方法[J]. 電網(wǎng)技術(shù),2012,36(7):207-213.
Jiang Tao,Chen Houhe,Li Guoqing. A new algorithm for partitioned regulation of voltage and reactive power in power system utilizing local voltage stability index[J]. Power System Technology,2012,36(7):207-213(in Chinese).
[25] Zimmerman R D,Murillo-Sá C. 2011,Matpower 4.1 User's Manual [EB/OL]. http://www. pserc. cornell. edu/matpower,2011-12-14.
(責任編輯:孫立華)
Flexibility Assessment Method for Transmission Expansion Planning
Hou Kai1,Jia Hongjie1,Jiang Tao1,Zhang Pei1,Li Peng2
(1. School of Electrical Engineering and Automation,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2. Dispatch and Control Center,China Southern Grid,Guangzhou 510623,China)
An interval normalized risk index was proposed to assess and analyzethe effect of transmission facilities failures on the flexibility of transmission expansion plans. This novel flexibility index took into account unavailability of transmission facilities such as overhead lines and transformers. At the beginning,normalized risk indices relating to overload and voltage violation were defined to assess the flexibility of plans. Then they were applied to the detection defects and weak points and the improvement of existing plans. The proposed method can validly measure the potential effects of faulty facilities on line loading and bus voltage,which helps planners to locate defects of the planning transmission network and propose improved projects. The case study based on IEEE 118 bus system demonstrates the validity and the case study based on Polish power network proves the effectiveness of the proposed approach.
transmission expansion planning;flexibility assessment;uncertainties;normalized risk index
TM715
A
0493-2137(2014)11-1023-08
10.11784/tdxbz201308001
2013-08-07;
2013-10-14.
國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)資助項目(2014AA051901);國家自然科學基金資助項目(51277128,51361130152);南方電網(wǎng)科技資助項目(K-ZD2012-006).
侯 愷(1988— ),男,博士研究生,hdbhyj@tju.edu.cn.
賈宏杰,hjjia@tju.edu.cn.
時間:2013-11-22.
http://www.cnki.net/kcms/detail/12.1127.N.20131122.0823.003.html.