崔曉丹，李碧君，李 威，方勇杰，王正風(fēng)，張 源

(1.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇 南京 211106；2.中國電力科學(xué)研究院，北京 100192；3.國網(wǎng)安徽省電力公司，安徽 合肥 230061；4.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，江蘇 南京 211100)

設(shè)備月度檢修計(jì)劃給定下的電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化方法

崔曉丹1,2，李碧君1，李 威1，方勇杰1,2，王正風(fēng)3，張 源4

(1.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇 南京 211106；2.中國電力科學(xué)研究院，北京 100192；3.國網(wǎng)安徽省電力公司，安徽 合肥 230061；4.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，江蘇 南京 211100)

為了提升設(shè)備計(jì)劃下電網(wǎng)運(yùn)行方式的合理性，給出了輸變電設(shè)備月度檢修計(jì)劃給定下電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化方法。將主問題分解為計(jì)及電力電量平衡的發(fā)電、負(fù)荷分配和提高計(jì)劃方式合理性的有功潮流調(diào)整兩個(gè)子問題。在發(fā)電和負(fù)荷分配問題中計(jì)及了歷史同期負(fù)荷變化規(guī)律、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用、網(wǎng)損等因素；在提高方式合理性的調(diào)整中，基于綜合靈敏度指標(biāo)迭代調(diào)整，分階段考慮了基態(tài)潮流收斂性、N-1開斷下的靜態(tài)安全性、N-1故障下的暫態(tài)功角穩(wěn)定性約束。通過對綜合問題進(jìn)行分解和分步實(shí)施，得到輸變電設(shè)備檢修計(jì)劃下滿足工程合理性的電網(wǎng)運(yùn)行方式，并降低了求解難度?；趯?shí)際電網(wǎng)的算例驗(yàn)證了所提方法的有效性。

輸變電設(shè)備；月度檢修計(jì)劃；運(yùn)行方式優(yōu)化；暫態(tài)穩(wěn)定約束；綜合靈敏度指標(biāo)

0 引言

在給定設(shè)備檢修計(jì)劃下滿足調(diào)整的經(jīng)濟(jì)性和合理性，生成符合調(diào)度運(yùn)行客觀實(shí)際的運(yùn)行方式，特別是在電網(wǎng)特性日益復(fù)雜背景下滿足多種安全穩(wěn)定性約束，提升運(yùn)行方式安排的科學(xué)性和自動(dòng)化水平是當(dāng)前電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行中亟待解決的重要課題[1-4]。

由于考慮計(jì)劃信息、電力電量平衡約束和多種安全穩(wěn)定約束的運(yùn)行方式優(yōu)化問題的復(fù)雜性，難以基于數(shù)學(xué)模型和算法給出滿足生產(chǎn)實(shí)際合理性的可行方案，當(dāng)前生產(chǎn)運(yùn)行部門一般憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)劃信息下的典型方式安排，缺乏統(tǒng)一有效的方法和流程，有效性和效率不高。而當(dāng)前的研究一般將類似的問題分解為不同的子問題分步解決。文獻(xiàn)[5]將復(fù)雜的日計(jì)劃優(yōu)化問題劃分為兩步：首先將電網(wǎng)潮流調(diào)整為相應(yīng)的日計(jì)劃負(fù)荷水平；然后對自流線路的輸電計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。文獻(xiàn)[6]潮流調(diào)整問題分解為有功子問題和無功子問題分別求解并通過構(gòu)建最優(yōu)化模型采用內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行求解。然而，已有的技術(shù)對于設(shè)備檢修計(jì)劃、機(jī)組停運(yùn)計(jì)劃、系統(tǒng)備用約束、系統(tǒng)實(shí)際網(wǎng)損、多種安全穩(wěn)定主題的約束等因素的綜合考慮不足[7-10]。另外，對于月度檢修計(jì)劃給定下運(yùn)行方式優(yōu)化的研究還很缺乏。

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文提出一種輸變電設(shè)備月度檢修計(jì)劃給定下的電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化方法。根據(jù)月度輸變電設(shè)備檢修計(jì)劃、月度電量預(yù)測數(shù)據(jù)等信息，考慮多種電網(wǎng)安全穩(wěn)定性約束，生成月度輸變電設(shè)備檢修計(jì)劃下各日的高峰負(fù)荷方式和低谷負(fù)荷方式兩種典型運(yùn)行方式，為設(shè)備計(jì)劃下的運(yùn)行方式優(yōu)化安排及檢修計(jì)劃再調(diào)整提供決策基礎(chǔ)。

1 問題描述及總體思路

1.1 問題描述

為了生成輸變電設(shè)備月度檢修計(jì)劃給定下的典型運(yùn)行方式，首選要確定一個(gè)合理可行的基礎(chǔ)方式，然后在此基礎(chǔ)上考慮輸變電設(shè)備檢修對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響，并基于負(fù)荷預(yù)測對機(jī)組出力和負(fù)荷進(jìn)行分配。

一個(gè)合理可行的基礎(chǔ)方式，一方面應(yīng)能保證在不需要附加更多的工作量情況下比較容易得到；另一方面應(yīng)能在此基礎(chǔ)上優(yōu)化運(yùn)行方式更容易求取，在后文將具體介紹基礎(chǔ)方式的確定方法。此外，實(shí)際生產(chǎn)中月度負(fù)荷預(yù)測為負(fù)荷電量預(yù)測，因此需要將電量數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則進(jìn)行分配，變成各個(gè)時(shí)段的負(fù)荷功率。

假設(shè)具備一個(gè)基礎(chǔ)方式，在考慮電網(wǎng)結(jié)構(gòu)約束和電力電量平衡約束的同時(shí)，還應(yīng)考慮導(dǎo)則規(guī)定的N-1開斷下的靜態(tài)安全性和N-1故障下暫態(tài)穩(wěn)定性約束，從而使運(yùn)行方式安排更具工程合理性。該問題的數(shù)學(xué)描述如下：其中：N為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)； Nd為擬調(diào)整的典型方式數(shù)(設(shè)每天擬調(diào)整一個(gè)高峰負(fù)荷方式和一個(gè)低谷負(fù)荷方式共兩種方式)； Nall為離散化后的月度時(shí)段總數(shù)；下標(biāo)i、j、k分別表示擬調(diào)整的典型方式序號，某典型方式下節(jié)點(diǎn)序號以及N-1故障序號；S1~ SN為各個(gè)節(jié)點(diǎn)注入復(fù)功率； Pl為各時(shí)段的負(fù)荷有功功率； D t為時(shí)段間隔；WP為次月預(yù)測電量；g為系統(tǒng)的潮流方程約束；f為N-1故障下熱穩(wěn)定約束；h為N-1故障下節(jié)點(diǎn)電壓安全約束；h為N-1故障下系統(tǒng)穩(wěn)定裕度；,ijPD 為擬調(diào)整的典型方式i下節(jié)點(diǎn)j的有功調(diào)整量。e為一個(gè)小的正數(shù)。

可見，上述模型考慮的問題涉及到多個(gè)時(shí)間尺度，考慮的約束條件較多，并且包含非線性很強(qiáng)的暫態(tài)穩(wěn)定約束，很難通過優(yōu)化算法直接求解。

1.2 總體思路

對于復(fù)雜的高維非線性規(guī)劃問題，采用分解協(xié)調(diào)和遞歸迭代的方法雖然不能嚴(yán)格獲得最優(yōu)解，但對于實(shí)際工程不失為一種可行和有效的計(jì)算方案[11]。因此，本文將上述綜合問題分解為計(jì)及電力電量平衡的發(fā)電負(fù)荷分配和提高方式合理性的有功調(diào)整兩個(gè)子問題。首先根據(jù)檢修計(jì)劃、負(fù)荷預(yù)測等信息在此基礎(chǔ)方式上考慮拓?fù)潢P(guān)系和電量電力平衡，生成檢修計(jì)劃下的初步方式；然后考慮工程合理性約束對初步方式進(jìn)一步調(diào)整。每個(gè)階段分別以調(diào)整量最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最終獲得滿足各種約束的且相對于基礎(chǔ)方式調(diào)整量較小的給定下優(yōu)化的典型運(yùn)行方式。這里，設(shè)備的檢修計(jì)劃是進(jìn)行月度運(yùn)行方式優(yōu)化的前提條件或約束條件?；A(chǔ)方式的獲取問題與考慮拓?fù)渥兓碾娏侩娏ζ胶鈫栴}相互依存，合理的基礎(chǔ)方式將降低電量電力平衡問題的復(fù)雜程度和調(diào)整幅度。

另外，本文側(cè)重于對有功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)際上要滿足上述約束和提高方式調(diào)整的質(zhì)量，無功功率調(diào)整必不可少，由于無功調(diào)整可考慮在有功調(diào)整的基礎(chǔ)上基于就地平衡原則進(jìn)行調(diào)整，相關(guān)研究較多，本文故未詳細(xì)描述。

2 計(jì)及電力電量平衡的發(fā)電負(fù)荷分配

2.1 基本思路

基礎(chǔ)方式是進(jìn)行檢修計(jì)劃下典型運(yùn)行方式優(yōu)化的基礎(chǔ)?；A(chǔ)方式應(yīng)具備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的完整性和時(shí)效性，以致對于電網(wǎng)拓?fù)涞恼{(diào)整盡量簡單。對于次月檢修計(jì)劃而言，當(dāng)月的基礎(chǔ)方式時(shí)效性最強(qiáng)，基本能反映實(shí)際電網(wǎng)最新、最完整的結(jié)構(gòu)。因此，本文將當(dāng)月無檢修時(shí)(即全接線)電網(wǎng)典型運(yùn)行方式作為基礎(chǔ)方式。此外，式(1)中將基礎(chǔ)方式上調(diào)整量最小作為優(yōu)化目標(biāo)，目的是讓次月的電網(wǎng)模型參數(shù)變動(dòng)最小，這樣有助于電網(wǎng)運(yùn)行人員循序漸進(jìn)地跟蹤電網(wǎng)模型參數(shù)及電網(wǎng)特性的變化，且易于及時(shí)、有效地制定相應(yīng)的運(yùn)行控制措施。

然后，將計(jì)及電力電量平衡的發(fā)電負(fù)荷分配問題分為兩步解決：1) 將月度的預(yù)測電量分?jǐn)偟礁魅?，并估算各日的高峰?fù)荷和低谷負(fù)荷值；2) 在此基礎(chǔ)方式上調(diào)整發(fā)電機(jī)和負(fù)荷，分別生成各日高峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷下兩種典型運(yùn)行方式的初步方式。

2.2 基于檢修計(jì)劃和負(fù)荷預(yù)測的電力電量分配

實(shí)際電網(wǎng)中負(fù)荷分布具有一定的空間和時(shí)間特性。例如，不同年份同一月負(fù)荷曲線形狀近似，同一個(gè)月中不同日期的負(fù)荷曲線也近似?；诖耍瑢⒃露蓉?fù)荷預(yù)測電量按上年度同月份下各日的電量按比例進(jìn)行同比分配，得到各日的預(yù)測電量；然后根據(jù)同日不同時(shí)段的負(fù)荷功率同比分配，得到各日每個(gè)時(shí)段的負(fù)荷功率，從而確定各日的高峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷值。

次月第i日的預(yù)測電量iW可用式(2)計(jì)算。

其中：d為次月天數(shù)；iW￠為與次月相同月度的上一年度該月度負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)下相同日期的實(shí)際電量。

次月各日各時(shí)段的預(yù)測負(fù)荷功率計(jì)算式為

其中：,ijP 為次月第i日第j時(shí)段的電網(wǎng)預(yù)測負(fù)荷功率；,ijP￠為與次月相同月度上一年度中該月度各日實(shí)際負(fù)荷曲線中同日同時(shí)段的實(shí)際負(fù)荷功率。

其中，k為大于1的常系數(shù)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定。

2.3 考慮電力平衡的發(fā)電機(jī)出力和負(fù)荷調(diào)整

在確定各日高峰負(fù)荷、低谷負(fù)荷數(shù)值的基礎(chǔ)上，考慮功率平衡，對發(fā)電機(jī)出力和負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，使得兩個(gè)典型方式潮流中負(fù)荷為高峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷值。在此調(diào)整過程中，考慮發(fā)電機(jī)出力上下限約束、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束及系統(tǒng)網(wǎng)損的影響。下面以生成某日的高峰負(fù)荷方式為例，說明發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的調(diào)整方法。

設(shè)基礎(chǔ)方式中發(fā)電機(jī)總出力和負(fù)荷總量分別為Pgorg和 Plorg，設(shè)該日高峰負(fù)荷為 Pllim，對全網(wǎng)所有負(fù)荷按同一比例增負(fù)荷或減負(fù)荷，使得全網(wǎng)總負(fù)荷為 Pllim。

考慮調(diào)整前后系統(tǒng)網(wǎng)損比例基本不變，計(jì)算系統(tǒng)發(fā)電機(jī)需增出力或減出力總額gPD 。

其中，gstopP 為該日計(jì)劃停運(yùn)的機(jī)組。

若g0PD > ，則需對所有發(fā)電機(jī)增出力。首先要根據(jù)式(6)判斷在考慮系統(tǒng)留有一定備用的情況下增出力的空間是否足夠。

其中：N為全網(wǎng)發(fā)電機(jī)總數(shù)；kp為第k個(gè)發(fā)電機(jī)在基礎(chǔ)方式中的出力；cap,kp 為第k個(gè)發(fā)電機(jī)的額定容量；l為系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用系數(shù)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范確定。

若式(6)滿足，則增加各發(fā)電機(jī)出力，各發(fā)電機(jī)需增加出力按式(7)計(jì)算。

其中， D pk為第k個(gè)發(fā)電機(jī)需增加出力。

若式(6)不滿足，則需增開機(jī)組(計(jì)劃停運(yùn)的機(jī)組除外)，重新校核式(6)，如此迭代，直到增出力空間足夠，再根據(jù)按式(7)增加各發(fā)電機(jī)出力。

DPg＜0時(shí)的調(diào)整方法與 D Pg> 0類似。

3 提高方式合理性的有功調(diào)整

3.1 基本思路

提高運(yùn)行方式合理性的潮流調(diào)整的基本思路是：將有功調(diào)整過程分為三個(gè)階段，即提高基態(tài)潮流收斂性的有功功率調(diào)整，提高N-1故障下靜態(tài)安全性的有功功率調(diào)整，和提高N-1故障下暫態(tài)穩(wěn)定性的有功功率調(diào)整。在有功調(diào)整的各個(gè)階段，分別計(jì)算不同問題下的綜合靈敏度指標(biāo)，基于該指標(biāo)按照一定的步長進(jìn)行迭代調(diào)整，從而達(dá)到整體上優(yōu)化調(diào)整的目標(biāo)。通過分階段進(jìn)行調(diào)整，在滿足調(diào)整約束的基礎(chǔ)上降低了問題的復(fù)雜度。其流程如圖1所示。

3.2 提高基礎(chǔ)方式收斂性的有功調(diào)整

對于潮流的調(diào)整相當(dāng)于對系統(tǒng)薄弱點(diǎn)的潮流進(jìn)行處理。實(shí)際上，潮流不收斂主要原因是關(guān)鍵斷面或關(guān)鍵設(shè)備(線路或變壓器)的傳輸功率超過極限。由于電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)本質(zhì)上決定了各設(shè)備傳輸功率的極限，如果因?yàn)楣?jié)點(diǎn)注入功率的不合理分布導(dǎo)致電網(wǎng)為了滿足基爾霍夫電壓電流定律而使得局部設(shè)備傳輸功率的越過其理論上的極限，從計(jì)算上就表現(xiàn)為潮流計(jì)算發(fā)散。

圖1 提高方式數(shù)據(jù)合理性的有功功率調(diào)整流程Fig. 1 Flow chart of logic and details of human-computer interaction module

基于此，本文對于初始潮流不收斂的情況，先按比例降低所有節(jié)點(diǎn)注入功率的大小，直到潮流收斂，以此近似推測系統(tǒng)的薄弱點(diǎn)，再根據(jù)靈敏度信息選擇調(diào)整手段，改變系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)注入空間上的有功功率分布，并使系統(tǒng)負(fù)荷水平恢復(fù)到最初水平。按功率因數(shù)不變同比例降低各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷水平，此時(shí)功率傳輸特征與初始潮流保持相近。找到關(guān)鍵設(shè)備后，根據(jù)各設(shè)備不安全程度計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)注入變化對設(shè)備安全性變化的靈敏度指標(biāo)，稱為“基態(tài)潮流綜合靈敏度調(diào)節(jié)指標(biāo)”。然后基于該指標(biāo)，按照優(yōu)先次序進(jìn)行增降出力的對稱調(diào)整，使得基態(tài)潮流能夠收斂。

首先統(tǒng)計(jì)有功潮流滿足式(8)的輸變電關(guān)鍵設(shè)備數(shù)bM 。

其中：rjP為輸變電關(guān)鍵設(shè)備j的額定功率；bjP為潮流臨界收斂時(shí)輸變電關(guān)鍵設(shè)備j的有功功率；a為小于1的常系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。

然后，根據(jù)式(9)計(jì)算所有發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對于bM 個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的基態(tài)有功調(diào)整綜合靈敏度指標(biāo)biS 。

其中，Sbi(j)為發(fā)電機(jī)或負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的單位有功注入對于設(shè)備j的基態(tài)有功調(diào)整靈敏度指標(biāo)。

在最新的潮流方式基礎(chǔ)上調(diào)整發(fā)電機(jī)出力和負(fù)荷大小，使得調(diào)整后的系統(tǒng)總負(fù)荷不變。對發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)按照綜合靈敏度指標(biāo)從小到大的排序增出力；對于負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，按照綜合靈敏度指標(biāo)從小到大的增負(fù)荷。

3.3 滿足N-1靜態(tài)安全性的有功調(diào)整

在基態(tài)潮流收斂基礎(chǔ)上進(jìn)行N-1故障下的靜態(tài)安全校核，根據(jù)各故障下各設(shè)備不安全程度計(jì)算所有發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對于sM 個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的靜態(tài)安全有功調(diào)整綜合靈敏度指標(biāo)siS，如式(10)所示。基于該指標(biāo)，按照優(yōu)先次序進(jìn)行增降出力的對稱調(diào)整，使得所有N-1故障下滿足靜態(tài)安全約束的要求。

其中：Ls為N-1故障數(shù)；Ssi(k,l)為故障l下發(fā)電機(jī)或負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的單位有功注入對于設(shè)備k的靜態(tài)安全有功調(diào)整靈敏度指標(biāo)。

在最新的潮流方式基礎(chǔ)上調(diào)整發(fā)電機(jī)出力和負(fù)荷大小，使得調(diào)整后的系統(tǒng)總負(fù)荷為不變，形成新的潮流方式。

3.4 滿足N-1故障暫態(tài)功角穩(wěn)定性的有功調(diào)整

在基態(tài)潮流收斂和N-1故障下靜態(tài)安全校核通過的基礎(chǔ)上，進(jìn)行N-1故障暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)域仿真，判別系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，對于失穩(wěn)的故障，基于EEAC方法計(jì)算系統(tǒng)穩(wěn)定裕度和各發(fā)電機(jī)的參與因子，協(xié)調(diào)各失穩(wěn)故障下系統(tǒng)穩(wěn)定裕度和發(fā)電機(jī)參與因子，計(jì)算發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定綜合靈敏度調(diào)節(jié)指標(biāo)。然后基于該指標(biāo)，按照優(yōu)先次序進(jìn)行增降出力的對稱調(diào)整，使得所有N-1故障下滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束的要求。

根據(jù)EEAC方法得到當(dāng)前所有失穩(wěn)故障下的穩(wěn)定裕度、各發(fā)電機(jī)的參與因子，以及靜態(tài)安全約束調(diào)整后各設(shè)備的潮流，按式(11)計(jì)算各發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定有功調(diào)整綜合靈敏度指標(biāo)。

其中：tL為暫態(tài)失穩(wěn)故障數(shù)；lh為第l個(gè)失穩(wěn)故障下暫態(tài)穩(wěn)定裕度； ll,i為第l個(gè)失穩(wěn)故障下發(fā)電機(jī)i的參與因子； Mt為靜態(tài)安全約束調(diào)整后重載設(shè)備數(shù)。

這里，和項(xiàng)的前面部分為考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束的調(diào)整指標(biāo)，和項(xiàng)的后面部分為防止該階段調(diào)整后基態(tài)潮流下設(shè)備過載或N-1開斷下靜態(tài)不安全附加的懲罰項(xiàng)， m1、 m2為權(quán)重因子，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，一般m1> m2。懲罰項(xiàng)作用是防止經(jīng)過本階段調(diào)整后重新出現(xiàn)基態(tài)方式下設(shè)備過載或N-1開斷下靜態(tài)不安全。

在最新的潮流方式基礎(chǔ)上，以一定的步長，按暫態(tài)穩(wěn)定綜合調(diào)整指標(biāo)從大到小的次序逐個(gè)減小發(fā)電機(jī)有功出力至其允許的有功出力最小值；按暫態(tài)穩(wěn)定綜合調(diào)整指標(biāo)從小到大的次序逐個(gè)增加發(fā)電機(jī)有功出力至其額定功率；形成新的潮流方式。

4 算例

以安徽電網(wǎng)某典型方式為基礎(chǔ)，對全網(wǎng)所有負(fù)荷按同一比例增負(fù)荷，對發(fā)電機(jī)按上述方法增出力得到初步方式(系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用占總開機(jī)容量的比例為15%)。初步方式下潮流計(jì)算收斂。再進(jìn)一步進(jìn)行N-1故障下的靜態(tài)安全校核，對65個(gè)500 kV的線路進(jìn)行N-1開斷模擬，其中21個(gè)開斷下共8條線路過載。經(jīng)過4次迭代調(diào)整所有過載消除。各迭代步存在設(shè)備過載的故障數(shù)及過載線路如表1所示。

表1 各迭代過程N(yùn)-1故障下設(shè)備過載情況Table 1 Overload case after N-1 fault of every iteration

迭代過程第1步，過載設(shè)備數(shù)減少，所有設(shè)備過載程度減輕，第2步，雖然過載設(shè)備數(shù)不變，但總體上過載程度減輕。最終經(jīng)過4步調(diào)整，設(shè)備過載完全消除。各發(fā)電機(jī)調(diào)整出力如表2所示。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行N-1故障下的暫態(tài)穩(wěn)定校核。發(fā)現(xiàn)共有6個(gè)失穩(wěn)的故障。基于發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定綜合靈敏度調(diào)節(jié)指標(biāo)，按照優(yōu)先次序進(jìn)行增降出力的對稱調(diào)整，經(jīng)過3次迭代所有N-1故障下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。調(diào)整的發(fā)電機(jī)如表3所示。

新的潮流方式下，基態(tài)潮流和N-1開斷下的潮流收斂且沒有設(shè)備越限。

表2 滿足N-1靜態(tài)安全性的發(fā)電機(jī)出力調(diào)整Table 2 Generator active power adjustment after N-1 fault with steady security constraint MW

表3 滿足N-1故障下暫態(tài)穩(wěn)定性的發(fā)電機(jī)出力調(diào)整Table 3 Generator active power adjustment after N-1 fault with transient stability constraint MW

5 結(jié)語

本文提出了一種檢修方式給定下運(yùn)行方式優(yōu)化方法，從多個(gè)角度提升計(jì)劃方式潮流的合理性。該方法能夠考慮基態(tài)潮流收斂性、N-1開斷下的靜態(tài)安全性，以及N-1故障下的暫態(tài)穩(wěn)定性等約束，在方式調(diào)整過程中計(jì)及了系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束，發(fā)電機(jī)出力限值約束、以及網(wǎng)損等因素。通過將方式調(diào)整問題進(jìn)行分解，降低了問題的復(fù)雜性?；诰C合靈敏度指標(biāo)進(jìn)行迭代調(diào)整思路，簡潔有效，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，從而為電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備檢修計(jì)劃給定下電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評估或檢修計(jì)劃的再調(diào)整提供了基礎(chǔ)。

[1] 徐波, 韓學(xué)山, 劉長銀, 等. 基于關(guān)聯(lián)集分解的系統(tǒng)狀態(tài)檢修決策模型[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2015, 39(2): 46-52. XU Bo, HAN Xueshan, LIU Changyin, et al. Conditionbased maintenance decision-making model for power system based on association sets decomposition[J]. Automation of Electric Power Systems, 2015, 39(2): 46-52.

[2] 霍明雷, 劉艷, 楊林. 計(jì)及風(fēng)險(xiǎn)損失的配電設(shè)備檢修方式選擇[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(19): 100-106. HUO Minglei, LIU Yan, YANG Lin. Maintenance mode selection of power distribution equipment considering the loss of risk[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(19): 100-106.

[3] 唐燕, 劉艷. 考慮電網(wǎng)總風(fēng)險(xiǎn)和檢修收益的設(shè)備狀態(tài)檢修計(jì)劃優(yōu)化[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(9): 33-39. TANG Yan, LIU Yan. Optimization for maintenance schedule based on equipment condition considering the overall risk of grid operation and the maintenance revenue[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(9): 33-39.

[4] 黃國棟, 崔暉, 許丹, 等. 安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度中有功潮流調(diào)整方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2016, 44(4): 91-96. HUANG Guodong, CUI Hui, XU Dan, et al. A method of active power flow adjustment in security constrained economic dispatch[J]. Power System Protection and Control, 2016, 44(4): 91-96.

[5] 李鵬, 馮永青, 梁壽愚, 等. 南方電網(wǎng)交直流輸電日計(jì)劃優(yōu)化方法[J]. 電力建設(shè), 2011, 32(3): 1-4. LI Peng, FENG Yongqing, LIANG Shouyu, et al. Day-ahead schedule optimization of CSG AC/DC transmission[J]. Electric Power Construction, 2011, 32(3): 1-4.

[6] 林毅, 孫宏斌, 吳文傳, 等. 日前計(jì)劃安全校核中計(jì)劃潮流自動(dòng)生成技術(shù)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(20): 68-73. LIN Yi, SUN Hongbin, WU Wenchuan, et al. A schedule power flow auto generation technology in day-ahead security validation[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(20): 68-73.

[7] 王毅, 侯俊賢, 馬世英, 等. 用于調(diào)度計(jì)劃安全穩(wěn)定校核的潮流數(shù)據(jù)自動(dòng)整合調(diào)整方法[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2010, 34(4): 100-104. WANG Yi, HOU Junxian, MA Shiying, et al. A method of automatic integration and regulation of power flow data for security and stability check of generation scheduling analysis[J]. Power System Technology, 2010, 34(4): 100-104.

[8] 謝昶, 劉文穎, 文晶, 等. 基于多數(shù)據(jù)源的日前預(yù)報(bào)潮流自動(dòng)生成方法[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(21): 87-92. XIE Chang, LIU Wenying, WEN Jing, et al. Autogeneration method of day-ahead forecast power flow based on multiple date sources[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(21): 87-92.

[9] 孫倩, 李林川, 崔偉, 等. 考慮風(fēng)電不確定性的電力系統(tǒng)日運(yùn)行方式優(yōu)化[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2013, 25(4): 122-127. SUN Qian, LI Linchuan, CUI Wei, et al. Optimization of daily operation of the power system considering the uncertainty of wind power[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2013, 25(4): 122-127.

[10] 高宗和, 耿建, 張顯, 等. 大規(guī)模系統(tǒng)月度機(jī)組組合和安全校核算法[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2008, 32(23): 28-30. GAO Zonghe, GENG Jian, ZHANG Xian, et al. Large-scale power system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008, 32(23): 28-30.

[11] 劉振國, 胡亞平, 陳炯聰, 等. 基于雙層優(yōu)化的微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(8): 124-133. LIU Zhenguo, HU Yaping, CHEN Jiongcong, et al. A planning and design method for microgrid based on two-stage optimization[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(8): 124-133.

(編輯 姜新麗)

Operation mode optimization method of power grid with equipment monthly maintenance planning

CUI Xiaodan1,2, LI Bijun1, LI Wei1, FANG Yongjie1,2, WANG Zhengfeng3, ZHANG Yuan4
(1. NARI Technology Co., Ltd., Nanjing 211106, China; 2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China; 3. State Grid Anhui Electric Power Company, Hefei 230061, China; 4. College of Energy and Electric Engineering, Hohai University, Nanjing 211100, China)

To improve the rationality of operation mode of power grid with equipment maintenance plan, the optimization method with monthly maintenance plan of power transmission and transformation equipment is proposed. The problem is divided into two parts. One is generation and load sharing based on the balanced power capacity. The other is adjusting the active power flow by improving the rationality of the schedule. The problem of generation and load sharing includes the historical period load pattern, spare capacity of the generator, and transmission loss, etc. In the problem of adjusting the improvement of the rationality of the method, based on the iterative adjustment of the comprehensive sensitive index, the trend of convergence of the basic state, the static safety of the switching of N-1, stability constraint of the transient angle during N-1 fault are considered. By exploring the comprehensive problem and implementing it step by step, this paper gets the power grid operation mode which meets the engineering rationality under transmission and transformation maintenance plan and reduces the difficulty to solve the problem. The case based on the real power system verifies the proposed method.

transmission and transformation equipment; monthly maintenance planning; operation mode optimization; transient stability constraint; comprehensive sensitivity index

10.7667/PSPC151093

：2016-02-15

崔曉丹(1981-)，男，通信作者，博士研究生，高級工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析規(guī)劃、安全穩(wěn)定控制；E-mail: cuixiaodan@sgepri.sgcc.com.cn

李碧君(1966-)，男，博士，研究員級高工，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析規(guī)劃、安全穩(wěn)定控制；E-mail: libijun@ sgepri.sgcc.com.cn

李 威(1976-)，男，博士，研究員級高工，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析規(guī)劃、安全穩(wěn)定控制; E-mail: liwei10@ sgepri. sgcc.com.cn

國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目“計(jì)及電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的輸變電設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評估與運(yùn)維管理決策技術(shù)研究與應(yīng)用”