葛 華

國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司，山西太原 030032

考慮電壓因素的電力系統(tǒng)輸電阻塞調(diào)度

葛 華

國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司，山西太原 030032

受到各種因素的影響，在開(kāi)放輸電環(huán)境下可能會(huì)出現(xiàn)輸電阻塞的問(wèn)題。本文對(duì)電力系統(tǒng)的輸電阻塞進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討，同時(shí)針對(duì)電壓因素，提出了電力系統(tǒng)輸電阻塞的調(diào)度方法。該方法以最優(yōu)潮流優(yōu)化算法為基礎(chǔ)，其系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性指示器為負(fù)荷裕度指標(biāo)，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的輸電阻塞問(wèn)題進(jìn)行有效的調(diào)度和解決。

電壓因素；開(kāi)放輸電；輸電阻塞

我國(guó)正在積極推進(jìn)電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化改革，緩解由于經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，而造成的用電緊張，推進(jìn)電力市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。電力系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是能夠瞬間完成從發(fā)電、輸電到配電和用電的4個(gè)環(huán)節(jié)。有很多因素都可能造成電力系統(tǒng)的輸電阻塞，為了消除輸電網(wǎng)絡(luò)的阻塞問(wèn)題，系統(tǒng)運(yùn)行人員必須采取一定的措施。

1 電力系統(tǒng)的輸電阻塞

按照物理特性，可以將電力系統(tǒng)的阻塞分為輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性限制和輸電元件的熱穩(wěn)定性這兩個(gè)類型，前者也被稱為動(dòng)態(tài)阻塞，后者也被稱為穩(wěn)態(tài)阻塞，動(dòng)態(tài)阻塞主要包括低頻振蕩阻塞、頻率穩(wěn)定阻塞、電壓穩(wěn)定阻塞、同步穩(wěn)定政策等。根據(jù)市場(chǎng)力意愿，可以將電力系統(tǒng)的輸電阻塞分為有意阻塞和無(wú)意阻塞，根據(jù)輸電阻塞的時(shí)間尺度可以將其分為運(yùn)營(yíng)中的動(dòng)態(tài)阻塞和靜態(tài)堵塞，以及規(guī)劃階段的長(zhǎng)期堵塞。有很多因素都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的輸電阻塞造成影響，例如，阻塞調(diào)整目標(biāo)，包括調(diào)整量最小、效益最大和成本最?。蛔枞幚矸绞?，包括分散優(yōu)化和集中優(yōu)化；交易范圍，包括過(guò)網(wǎng)、跨區(qū)域交易、獨(dú)立市場(chǎng)；交易時(shí)序，包括實(shí)時(shí)平衡、現(xiàn)貨交易和期貨交易；市場(chǎng)交易模式，包括混合模式、雙邊模式和聯(lián)營(yíng)體模式以及競(jìng)爭(zhēng)模式等[1]。

在現(xiàn)有的電力市場(chǎng)環(huán)境下，電力系統(tǒng)的運(yùn)行電已經(jīng)與系統(tǒng)邊界越來(lái)越接近，如果系統(tǒng)允許的傳輸容量小于要求的傳輸容量，就會(huì)出現(xiàn)輸電阻塞。輸電能力會(huì)受到輸電阻塞的較大影響，甚至?xí)鹫麄€(gè)系統(tǒng)的崩潰，給社會(huì)帶來(lái)巨大的損失。鑒于這種情況必須進(jìn)行輸電阻塞調(diào)度，也就是重新分配電能交易量，對(duì)輸電阻塞的情況進(jìn)行緩解，使電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性得到提高。

2 考慮電壓因素的電力系統(tǒng)輸電阻塞調(diào)度

要實(shí)現(xiàn)阻塞調(diào)度，一般使用的方法是優(yōu)化方法，優(yōu)化方法的優(yōu)點(diǎn)在于符合為市場(chǎng)的宗旨，不僅能夠提高系統(tǒng)的安全性，也能夠使系統(tǒng)具有更高的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前已經(jīng)有研究者開(kāi)始研究使用最優(yōu)潮流方法來(lái)實(shí)現(xiàn)輸電阻塞調(diào)度，但是這些方法通常都沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的約束進(jìn)行考慮，往往得出過(guò)于樂(lè)觀的分析結(jié)論，近年來(lái)由于電壓失穩(wěn)造成的大電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰的事故也沒(méi)有得到有效的杜絕。在當(dāng)前的電力市場(chǎng)環(huán)境下，由于負(fù)荷變化不確定或者重載對(duì)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定更加不利。本文主要針對(duì)開(kāi)放輸電環(huán)境下，電壓穩(wěn)定因素而導(dǎo)致的輸電阻塞問(wèn)題，提出了相應(yīng)的調(diào)度方法[2]。該方法結(jié)合了連續(xù)潮流算法和優(yōu)化潮流算法，并對(duì)電壓穩(wěn)定進(jìn)行了充分的考慮。

2.1最優(yōu)潮流

一般情況下要進(jìn)行調(diào)度阻塞往往使用優(yōu)化方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠確保系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用最廣泛的優(yōu)化方法就是最優(yōu)潮流，這是一種非線性規(guī)劃方法，在不等式約束和特定等式的條件下，其能夠?qū)ψ兞繀?shù)進(jìn)行確定，從而獲得目標(biāo)函數(shù)的極值?；陔娏κ袌?chǎng)環(huán)境的大背景，往往選擇使社會(huì)效益函數(shù)最大化作為阻塞調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)。最優(yōu)潮流中的不等式約束條件一般包括傳輸線路熱穩(wěn)定約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束、可調(diào)無(wú)功電源出力約束和發(fā)電機(jī)有功出力約束。最優(yōu)潮流中的等約束條件則包括系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的無(wú)功和有功平衡約束[3]。

2.2以電壓穩(wěn)定為基礎(chǔ)的校正

盡管優(yōu)化潮流是電力系統(tǒng)輸電阻塞調(diào)度的常用算法，但是其未能對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定約束進(jìn)行考慮，使用這種方法所求出的運(yùn)行點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)電壓崩潰問(wèn)題，需要進(jìn)行一定的校正。阻塞調(diào)度應(yīng)對(duì)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行充分的考慮，立足于傳統(tǒng)的優(yōu)化潮流，對(duì)于各種運(yùn)行狀態(tài)下的系統(tǒng)安全指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的分析。如果安全指標(biāo)不能滿足相關(guān)要求，就要對(duì)其進(jìn)行排序，排序的依據(jù)是發(fā)電機(jī)有功處理對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的靈敏度，以此為基礎(chǔ)來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的有功出力，使系統(tǒng)能夠滿足電壓安全的相關(guān)要求。

1）系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定指標(biāo)。在正常情況下或者遭受干擾之后，電力系統(tǒng)能夠?qū)λ心妇€電壓進(jìn)行維持，使其處于可接受的穩(wěn)定值的能力，也被稱為電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)在一些運(yùn)行狀況下會(huì)受到一定的干擾和擾動(dòng)，這些干擾和擾動(dòng)會(huì)大幅度地降低一些電壓母線，破壞系統(tǒng)的完整性，從而造成電壓不穩(wěn)，如果不對(duì)這種情況進(jìn)行及時(shí)的處理，很可能出現(xiàn)電壓崩潰，對(duì)社會(huì)造成不利的影響，也帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失[4]。

在電壓穩(wěn)定指標(biāo)中不應(yīng)僅包括電壓水平這一個(gè)指標(biāo)，即使系統(tǒng)已經(jīng)處于這樣的狀態(tài)，其他部分母線仍然能夠與核定電壓水平接近或者處于正常的電壓水平。因此筆者認(rèn)為要對(duì)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定程度進(jìn)行衡量可以用負(fù)荷裕度因子這一指標(biāo)。

在某種特定的方式下，系統(tǒng)負(fù)荷不斷的增長(zhǎng)，此時(shí)穩(wěn)定極限點(diǎn)和當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)之間的距離就可以稱為負(fù)荷裕度因子。負(fù)荷裕度因子能夠?qū)ο到y(tǒng)的可用運(yùn)行空間進(jìn)行直觀的反應(yīng)，通過(guò)連續(xù)潮流方法就能對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷裕度進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。

2）分析預(yù)想事故。要保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就應(yīng)該保障即使發(fā)生預(yù)想事故，也不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成較大的破壞，因此在事故向和正常情況下，系統(tǒng)都必須具有一定的負(fù)荷裕度。

3）以靈敏度為基礎(chǔ)的校正。通過(guò)計(jì)算可以得出在何種情況下運(yùn)行條件已經(jīng)不能對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的要求進(jìn)行滿足，也就是出現(xiàn)了電壓崩潰風(fēng)險(xiǎn)。網(wǎng)絡(luò)潮流的不合理分布是造成這種風(fēng)險(xiǎn)的主要原因，該原因也會(huì)造成一些線路還留有裕度的情況下，另一些線路的運(yùn)行卻出現(xiàn)阻塞。這與系統(tǒng)電壓穩(wěn)定造成的網(wǎng)絡(luò)阻塞類似，這就要求系統(tǒng)調(diào)度員要在一定的規(guī)則下對(duì)阻塞調(diào)度進(jìn)行考慮，然后對(duì)電力進(jìn)行重新的分配，對(duì)系統(tǒng)的潮流分步進(jìn)行改變，使系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性得以提高，這樣網(wǎng)絡(luò)，的阻塞問(wèn)題也就解決了。這種方法首先考慮的是保障電力系統(tǒng)的安全性，會(huì)對(duì)其社會(huì)效益造成一定的損害。針對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷裕度因子，為了求出發(fā)電機(jī)的有功出力靈敏度，可以使用擾動(dòng)法。

2.3算法實(shí)現(xiàn)

在對(duì)電壓穩(wěn)定因素進(jìn)行考慮的前提下，要解決電力系統(tǒng)輸電阻塞調(diào)度的問(wèn)題，首先，要以電力市場(chǎng)的市場(chǎng)報(bào)價(jià)為基礎(chǔ)，對(duì)發(fā)電機(jī)的發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行計(jì)算，主要的方法是最優(yōu)潮流方法，從而將系統(tǒng)的基本要求確定下來(lái)。其次，將基本最優(yōu)潮流設(shè)為初值，對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷裕度因子進(jìn)行計(jì)算，主要使用連續(xù)潮流方法，從而對(duì)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定程度進(jìn)行計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)在事故狀態(tài)下和正常運(yùn)行狀態(tài)下的電壓安全性進(jìn)行檢查。第三，當(dāng)發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在事故狀態(tài)下還是正常運(yùn)行狀態(tài)下，系統(tǒng)的負(fù)荷裕度因子都比設(shè)定的閥值要大，就可以對(duì)發(fā)電機(jī)的最終處理進(jìn)行確定。反之還要進(jìn)行靈敏度分析，獲得靈敏度指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行排序，然后將需要進(jìn)行再調(diào)度的發(fā)電機(jī)確定下來(lái)。

3 結(jié)論

傳統(tǒng)的電壓水平指標(biāo)并不能對(duì)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定程度進(jìn)行如實(shí)的反應(yīng)，這就需要對(duì)電力系統(tǒng)輸電阻塞的調(diào)度方法進(jìn)行進(jìn)一步的拓展。本文提出的方法基于電壓因素的考慮，避免了傳統(tǒng)最優(yōu)潮流方法計(jì)算結(jié)果造成的系統(tǒng)電壓不穩(wěn)的問(wèn)題。

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TM7

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1674-6708（2016）171-0216-02

葛華，國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司。