陳剛, 何森, 周劍, 李智勇, 蔡秋娜, 彭嵩, 林舜江

(1.中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510623；2.華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510640；3. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510600；4. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528400)

電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要目的是為電力用戶提供可靠?jī)?yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，各級(jí)調(diào)度部門通過(guò)能量管理系統(tǒng)(energy management system，EMS)實(shí)現(xiàn)對(duì)管轄范圍內(nèi)不同電壓等級(jí)用戶的管理。負(fù)荷的用戶屬性信息作為電力數(shù)據(jù)的一種，是一種重要的公共數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多、與眾多公共數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等重要特性[1-3]。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，用戶側(cè)負(fù)荷范圍變廣、數(shù)量劇增，現(xiàn)有運(yùn)行系統(tǒng)和工作方式根本無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的用戶側(cè)負(fù)荷業(yè)務(wù)需求。一方面，目前各級(jí)調(diào)度中心采用的用戶側(cè)負(fù)荷模型均為電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算中使用的等值負(fù)荷模型，一般將其視為等值綜合量測(cè)點(diǎn)，如省級(jí)電網(wǎng)調(diào)度中心(以下簡(jiǎn)稱“中調(diào)”)的EMS中，負(fù)荷設(shè)備一般等值在220 kV主變壓器(以下簡(jiǎn)稱“主變”)的高壓側(cè)繞組，地市級(jí)電網(wǎng)調(diào)度中心(以下簡(jiǎn)稱“地調(diào)”)的EMS中，負(fù)荷設(shè)備一般等值在110 kV或35 kV出線。這些等值負(fù)荷模型僅僅是為了滿足電網(wǎng)計(jì)算分析的需要而建立，相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠提供的信息僅局限其物理特性、拓?fù)潢P(guān)系、電壓等級(jí)等信息，無(wú)法進(jìn)一步反映用戶側(cè)負(fù)荷模型的詳細(xì)信息，如用戶數(shù)量、用戶重要性、負(fù)荷實(shí)時(shí)功率等用電環(huán)節(jié)關(guān)鍵信息。另一方面，目前負(fù)荷信息的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)計(jì)算是借助于EMS中的公式計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，為了獲得較為準(zhǔn)確的負(fù)荷信息，往往依賴人工整理來(lái)匯總用電側(cè)負(fù)荷信息。這不僅需要耗費(fèi)巨大的人力、物力以及時(shí)間成本，也很容易出錯(cuò)。同時(shí)，由于這類信息尚未整合入電網(wǎng)模型中，無(wú)法實(shí)時(shí)將用戶側(cè)負(fù)荷與電網(wǎng)模型中的負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致各級(jí)調(diào)度在負(fù)荷側(cè)業(yè)務(wù)管理的工作效率低下，無(wú)法迅速掌握負(fù)荷側(cè)相關(guān)的詳細(xì)信息，給電網(wǎng)運(yùn)行分析、方式安排以及實(shí)時(shí)監(jiān)控帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要也亟待尋求一種方法來(lái)解決上述問(wèn)題。

隨著國(guó)家《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例》(中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院第599號(hào)令)[4]、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》[5]的頒布，對(duì)重要電力用戶的安全供電管理已經(jīng)上升到提高社會(huì)應(yīng)對(duì)電力突發(fā)事件的應(yīng)急能力，有效防止次生災(zāi)害發(fā)生，維護(hù)社會(huì)公共安全的高度。因此，電力部門有必要開(kāi)展精細(xì)化的電力用戶負(fù)荷管理業(yè)務(wù)與模型的關(guān)鍵技術(shù)研究，以提高在電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)對(duì)重要電力用戶的評(píng)估和管控。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已對(duì)電力負(fù)荷模型問(wèn)題開(kāi)展了研究。目前，負(fù)荷模型研究的主要目的是為電力系統(tǒng)分析計(jì)算提供精確的等值負(fù)荷模型，并研究負(fù)荷模型對(duì)電力系統(tǒng)的短路電流計(jì)算及暫態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定等仿真計(jì)算的影響[6-11]，但上述負(fù)荷模型并未進(jìn)一步考慮負(fù)荷的用戶數(shù)量、用戶重要性、負(fù)荷實(shí)時(shí)功率等關(guān)鍵負(fù)荷信息。當(dāng)前電力負(fù)荷建模主要有3大類方法：統(tǒng)計(jì)綜合法[12]、總體測(cè)辨法[13-16]和故障仿真法[17]，但這3種負(fù)荷建模方法均還未應(yīng)用于對(duì)負(fù)荷用戶屬性信息的分層多級(jí)協(xié)同管理。在負(fù)荷用戶的管理方面，文獻(xiàn)[18]構(gòu)建了考慮實(shí)施可中斷負(fù)荷管理后雙邊效益的可中斷電價(jià)優(yōu)化模型。文獻(xiàn)[19]介紹了電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)在停電管理等方面的作用，并闡述了該系統(tǒng)可拓展應(yīng)用到負(fù)荷管理工作中。文獻(xiàn)[20]論述了電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的功能及如何利用電力負(fù)荷管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)控等。然而，對(duì)于基于電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)或負(fù)荷管理系統(tǒng)中的相關(guān)用戶信息，結(jié)合EMS中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同電壓等級(jí)饋線和變電站的負(fù)荷用戶屬性信息的多級(jí)協(xié)同和精細(xì)化管理，目前還未見(jiàn)有相關(guān)研究報(bào)道。

鑒于此，本文首先設(shè)計(jì)了負(fù)荷用戶屬性的模型，該模型涵蓋了用戶名、用戶行業(yè)屬性、用戶重要性、用戶實(shí)時(shí)功率、用戶數(shù)等多個(gè)屬性信息；基于負(fù)荷建模的統(tǒng)計(jì)綜合法的原理，通過(guò)電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)獲取10 kV/0.4 kV配電變壓器(以下簡(jiǎn)稱“配變”)的負(fù)荷用戶屬性模型，并結(jié)合EMS中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，通過(guò)潮流追蹤的方法建立10 kV饋線及110 kV、220 kV、500 kV變電站負(fù)荷用戶屬性模型；最后以實(shí)際的惠州電網(wǎng)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行驗(yàn)證。

1 負(fù)荷用戶屬性模型設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人們對(duì)供電水平的要求越來(lái)越高，供電用戶側(cè)的實(shí)際業(yè)務(wù)需求也不斷增長(zhǎng)，各級(jí)調(diào)度必須對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)模型中的等值負(fù)荷模型進(jìn)行細(xì)化和延伸。本文從各級(jí)調(diào)度部門在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中較為關(guān)心的負(fù)荷實(shí)時(shí)功率、負(fù)荷用戶數(shù)量、負(fù)荷重要性程度以及負(fù)荷所屬的行業(yè)等幾方面出發(fā)，設(shè)計(jì)了負(fù)荷的用戶屬性模型。

為實(shí)現(xiàn)多級(jí)協(xié)同的負(fù)荷管理，每一個(gè)10 kV/0.4 kV配變的負(fù)荷用戶屬性是多層協(xié)調(diào)負(fù)荷屬性的基礎(chǔ)單元，它需要涵蓋負(fù)荷的基本用戶屬性，為更高層級(jí)的線路或變電站負(fù)荷用戶屬性的統(tǒng)計(jì)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)電網(wǎng)分析和運(yùn)行調(diào)度的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)出的10 kV/0.4 kV配變的負(fù)荷用戶屬性模型的屬性包括：配變用戶名、用電行業(yè)大屬性、用電行業(yè)細(xì)分屬性、重要性、實(shí)時(shí)功率、專用變壓器(以下簡(jiǎn)稱“專變”)或公用變壓器(以下簡(jiǎn)稱“公變”)、用戶數(shù)和所屬10 kV饋線名。該模型能夠反映重要電力用戶的安全供電管理，線路或變電站停電影響的用戶數(shù)量，以及用戶功率等關(guān)鍵信息，并且通過(guò)由下往上的多級(jí)協(xié)同管理，各地市電網(wǎng)調(diào)度部門、乃至上層的中調(diào)或總調(diào)的運(yùn)行人員，都能夠快速獲得用戶安全供電管理的關(guān)鍵信息。選擇上述屬性信息作為反映用戶用電特征關(guān)鍵屬性信息的主要原因如下。

a)用電行業(yè)大屬性和細(xì)分屬性：用電行業(yè)大屬性和細(xì)分屬性表征了用電負(fù)荷的社會(huì)性質(zhì)，可為電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)以及應(yīng)急措施的制定提供依據(jù)。不同行業(yè)的電壓等級(jí)、用電時(shí)段、保供電要求不同，電力部門可根據(jù)這些信息合理安排供電調(diào)度計(jì)劃以及制定應(yīng)急措施。

b)重要性：負(fù)荷的重要性表征了該負(fù)荷的停電導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)或其他方面的損失大小，負(fù)荷的重要性級(jí)別越高，該負(fù)荷的供電越不能中斷。

c)實(shí)時(shí)功率：由于電力系統(tǒng)的發(fā)電與用電要做到實(shí)時(shí)平衡，否則會(huì)影響到供電可靠性和電能質(zhì)量，所以實(shí)時(shí)功率是電力部門進(jìn)行日常調(diào)度安排最根本的數(shù)據(jù)。

d)專變或公變：前者是指屬于用戶資產(chǎn)的用戶專用變壓器，后者是指屬于供電公司資產(chǎn)的公用變壓器。從用電屬性的角度分析，專變所帶負(fù)荷的性質(zhì)較為統(tǒng)一，而公變所帶負(fù)荷的屬性參差不齊。因此可將專變看成單位用戶，而公變則不能，其所帶用戶屬性需作更細(xì)化的統(tǒng)計(jì)。

e)用戶數(shù)：用戶數(shù)是指定配變所帶的用電客戶的數(shù)目，表征了該配變停電所影響的用電客戶的數(shù)目大小。

f)所屬10 kV饋線名：一條10 kV饋線往往接有多個(gè)配變用戶，確定配變所屬10 kV饋線名是由下往上建立10 kV饋線和110 kV、220 kV、500 kV變電站負(fù)荷用戶屬性模型的基礎(chǔ)。

負(fù)荷用戶屬性模型中，用電行業(yè)大屬性包括農(nóng)林牧漁、工業(yè)、建筑、交通倉(cāng)儲(chǔ)郵政、信息計(jì)算機(jī)服務(wù)、商業(yè)住宿餐飲、金融房地產(chǎn)商務(wù)、公共事業(yè)管理組織、城鄉(xiāng)居民生活用電9大類；每一類用電行業(yè)大屬性下可進(jìn)行細(xì)分，例如農(nóng)林牧漁包括排灌、農(nóng)副業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、水利業(yè)、農(nóng)林牧漁水利服務(wù)業(yè)；重要性分為特別重要、重要、一般。

配變的負(fù)荷用戶屬性模型中所需的數(shù)據(jù)均可從電網(wǎng)公司的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中獲取。根據(jù)負(fù)荷建模的統(tǒng)計(jì)綜合法的原理[11]，并結(jié)合潮流追蹤技術(shù)，可依次建立10 kV饋線，110 kV、220 kV和500 kV變電站負(fù)荷的用戶屬性模型。

2 10 kV饋線和110 kV變電站負(fù)荷用戶屬性模型建立

一般來(lái)說(shuō)，配電網(wǎng)中每一條10 kV饋線均接有多臺(tái)10 kV/0.4 kV配變，為干線式或樹(shù)狀式的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)接線形式，10 kV饋線的簡(jiǎn)化接線方式如圖1所示。根據(jù)對(duì)各個(gè)配變負(fù)荷用戶屬性信息的統(tǒng)計(jì)情況，結(jié)合圖1中配變對(duì)各10 kV饋線的從屬關(guān)系，匯總后便可得到各個(gè)10 kV饋線負(fù)荷的用戶屬性模型中的用戶數(shù)量、用戶重要性、負(fù)荷實(shí)時(shí)功率信息。若某條10 kV饋線下沒(méi)有重要的用電負(fù)荷，則認(rèn)定其重要性為一般，但只要存在重要或特別重要的用電負(fù)荷，則認(rèn)定其重要性為重要或特別重要。由于一條10 kV饋線下各個(gè)10 kV/0.4 kV配變的用電行業(yè)屬性往往不同，因此，10 kV饋線的用電行業(yè)大屬性和用電行業(yè)細(xì)分屬性需要由各個(gè)10 kV/0.4 kV配變的用電行業(yè)屬性合并而成。

圖1 10 kV饋線簡(jiǎn)化接線方式Fig. 1 Simplified wiring mode of 10 kV feeders

同理，每個(gè)110 kV變電站中，其110 kV/10 kV主變的低壓側(cè)均并行接有多條10 kV饋線，為放射式的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)接線形式，110 kV變電站的簡(jiǎn)化接線方式如圖2所示。根據(jù)前述各條10 kV饋線的負(fù)荷用戶屬性統(tǒng)計(jì)情況，結(jié)合各10 kV饋線對(duì)各110 kV變電站的從屬關(guān)系，匯總統(tǒng)計(jì)后便可得到各個(gè)110 kV變電站負(fù)荷的用戶屬性模型。

圖2 110 kV變電站簡(jiǎn)化接線方式Fig. 2 Simplified wiring mode of 110 kV substation

3 220 kV和500 kV變電站負(fù)荷用戶屬性模型建立

由上述分析可得到各110 kV變電站負(fù)荷的用戶屬性模型，以該模型為基礎(chǔ)，結(jié)合EMS導(dǎo)出的包含110 kV網(wǎng)架的電網(wǎng)運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，建立220 kV和500 kV變電站的負(fù)荷用戶屬性模型。

3.1 基本思路

圖3為某地區(qū)部分110 kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)的地理接線方式圖。

圖3 某地區(qū)部分110 kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)地理接線方式Fig. 3 Geological wiring mode of 110 kV and above voltage level power grids in a certain area

由圖3可以看到，將負(fù)荷等值在110 kV變電站高壓側(cè)母線的110 kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)不是放射式的開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)接線形式，存在每個(gè)負(fù)荷同時(shí)有多個(gè)電源對(duì)其供電的情況，如110 kV大門埔站就同時(shí)有220 kV秋長(zhǎng)站和風(fēng)田站對(duì)其供電。因此，無(wú)法直接判斷220 kV或500 kV變電站與各110 kV變電站負(fù)荷的從屬關(guān)系，不能直接匯總得到220 kV或500 kV變電站的負(fù)荷用戶屬性信息。

為分析統(tǒng)計(jì)每個(gè)220 kV和500 kV變電站負(fù)荷的用戶屬性信息，在一定程度上只需明確各220 kV和500 kV變電站的主變注入其負(fù)荷側(cè)母線的總功率在各個(gè)負(fù)荷間的分配情況，即可實(shí)現(xiàn)上述要求，潮流追蹤方法為此提供了有效途徑。

3.2 潮流追蹤的原理

在對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行潮流追蹤之前，首先要根據(jù)BPA軟件的潮流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)無(wú)損化處理，采用的是平均網(wǎng)損法[21]。雖然無(wú)損化處理后相應(yīng)節(jié)點(diǎn)和支路的功率發(fā)生了變化，但由于支路損耗一般遠(yuǎn)小于支路有功潮流，可以假定無(wú)損化處理后的電網(wǎng)潮流與未進(jìn)行無(wú)損化處理的電網(wǎng)潮流相差無(wú)幾，計(jì)算誤差在允許范圍內(nèi)(后續(xù)的功率變量若無(wú)特殊說(shuō)明均指無(wú)損化處理后的功率)。以下詳細(xì)闡述潮流追蹤的基本原理。

若系統(tǒng)中有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中有NG個(gè)電源節(jié)點(diǎn)，任一節(jié)點(diǎn)的總注入功率可表示為

(1)

式中：Pi為任一節(jié)點(diǎn)i的總注入功率；PGi為節(jié)點(diǎn)i的電源注入有功功率；αi,u為節(jié)點(diǎn)i的進(jìn)線集合；Pij為支路i-j上從節(jié)點(diǎn)j流入節(jié)點(diǎn)i的功率。

在無(wú)損網(wǎng)絡(luò)中，|Pij|=|Pji|，設(shè)Cij=|Pij|/Pj，代入式(1)整理得

(2)

式(2)寫成矩陣形式為

AuP=PG.

(3)

式中：PG為電源功率列向量，P為n個(gè)節(jié)點(diǎn)總注入功率列向量；Au為n×n階回溯矩陣，Au中的元素進(jìn)一步定義如下。

(4)

(5)

向量P的第i個(gè)元素

(6)

(7)

即第k個(gè)電源向第i個(gè)負(fù)荷供給的功率等于PLiPGkcik/Pi，由此可以追蹤得到特定負(fù)荷節(jié)點(diǎn)潮流的來(lái)源。

(8)

(9)

表1 惠州電網(wǎng)部分配變的負(fù)荷用戶屬性模型
Tab.1 Load user attribution model of distribution transformers in Huizhou grid

配變用戶名用電行業(yè)大屬性用電行業(yè)細(xì)分屬性重要性實(shí)時(shí)功率/kW專變或公變用戶數(shù)所屬10 kV饋線名明興園小區(qū)公變城鄉(xiāng)居民生活用電居民生活用電一般83.34公變5110 kV置信線F11商業(yè)東街怡燕公變商業(yè)住宿餐飲商業(yè)一般216.72公變25510 kV置信線F11廣梅汕鐵路交通倉(cāng)儲(chǔ)郵政交通業(yè)重要45.08專變110 kV戴屋線F4惠州市廣播電視臺(tái)信息計(jì)算機(jī)服務(wù)信息業(yè)重要24.92專變110 kV戴屋線F4博羅現(xiàn)代醫(yī)院公共事業(yè)管理組織公共事業(yè)特別重要31.04專變110 kV大橋路F14博羅縣政府公共事業(yè)管理組織事業(yè)單位特別重要39.23專變110 kV城東線F5鎮(zhèn)隆加印五金廠工業(yè)金屬業(yè)一般42.81專變110 kV松山下線F1正果農(nóng)林生態(tài)園農(nóng)林牧漁農(nóng)林業(yè)一般10.46專變110 kV龍江線F7

表2 惠州電網(wǎng)部分10 kV饋線的負(fù)荷用戶屬性模型Tab.2 Load user attribution model of some 10 kV feeders in Huizhou grid

(10)

(11)

(12)

(13)

于是，節(jié)點(diǎn)k上的源在支路i-j上的功率滿足

(14)

節(jié)點(diǎn)l上的流在支路i-j上的功率滿足

(15)

由式(14)和(15)可分別得到特定線路對(duì)各電源功率的汲取和對(duì)各負(fù)荷功率的分配。

4 算例分析

以惠州電網(wǎng)2017年某個(gè)時(shí)刻電網(wǎng)運(yùn)行方式數(shù)據(jù)作為算例進(jìn)行分析。由于電網(wǎng)中10 kV/0.4 kV配變數(shù)量巨大，本文只列出惠州電網(wǎng)部分配變的負(fù)荷用戶屬性模型，見(jiàn)表1。其中，配電專變下的用戶數(shù)為1，配電公變下的用戶數(shù)大于1；政府、軍隊(duì)、醫(yī)院等用戶為特別重要用戶；監(jiān)測(cè)指揮中心、鐵路樞紐站、監(jiān)獄等用戶為重要用戶。

根據(jù)配變的負(fù)荷用戶屬性模型和電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及潮流追蹤結(jié)果，可依次得到惠州電網(wǎng)中10 kV饋線、110 kV變電站、220 kV變電站、500 kV變電站的負(fù)荷用戶屬性模型，部分饋線和變電站的負(fù)荷用戶屬性模型分別見(jiàn)表2—5。需要強(qiáng)調(diào)的是，表2—5中的“重要性”屬性下，括號(hào)中數(shù)字為特別重要用戶數(shù)，若未加以括號(hào)說(shuō)明，則表示特別重要用戶數(shù)為1。

一條10 kV饋線往往接有多個(gè)10 kV/0.4 kV配變，由于10 kV饋線下配變都是并聯(lián)運(yùn)行，實(shí)時(shí)功率可由饋線下所有配變用戶的實(shí)時(shí)功率相加得到；同樣地，用戶數(shù)為該饋線下所有配變的用戶數(shù)相加。由于10 kV饋線眾多，表2只列出了惠州電網(wǎng)部分10 kV饋線的負(fù)荷用戶屬性模型。

110 kV變電站主變的低壓側(cè)均并聯(lián)接有多條10 kV饋線，因而110 kV變電站的實(shí)時(shí)功率和用戶數(shù)為該變電站下所有10 kV饋線所帶負(fù)荷的實(shí)時(shí)功率和用戶數(shù)相加。根據(jù)220 kV變電站的110 kV側(cè)出線對(duì)110 kV變電站負(fù)荷功率的分配情況來(lái)確定各個(gè)110 kV變電站對(duì)220 kV變電站的電氣從屬關(guān)系。根據(jù)潮流追蹤結(jié)果，若某個(gè)220 kV變電站的110 kV側(cè)出線對(duì)110 kV變電站負(fù)荷分配的功率不為零，則認(rèn)為該220 kV變電站對(duì)110 kV變電站負(fù)荷供電，110 kV變電站從屬于該220 kV變電站。于是可得到惠州電網(wǎng)中部分110 kV變電站負(fù)荷的用戶屬性模型，見(jiàn)表3。由表3可知，220 kV秋長(zhǎng)站和風(fēng)田站都通過(guò)其110 kV側(cè)出線對(duì)110 kV大門埔站的負(fù)荷供電，即不同220 kV變電站可能對(duì)同一個(gè)110 kV變電站下的負(fù)荷供電。

表3 惠州電網(wǎng)部分110 kV變電站的負(fù)荷用戶屬性模型
Tab.3 Load user attribution model of some 110 kV substations in Huizhou grid

110 kV變電站名重要性實(shí)時(shí)功率/MW用戶數(shù)所屬220 kV變電站名光明站特別重要(5)28.6433 695湖濱站下埔站特別重要(3)29.7452 302雍園站水北站特別重要(4)19.6336 203湖濱站紅旗站特別重要59.506 810仲愷站大門埔站特別重要29.2015 790秋長(zhǎng)站、風(fēng)田站稔山站重要18.3919 159鐵涌站

根據(jù)220 kV變電站負(fù)荷對(duì)500 kV變電站的220 kV側(cè)出線功率的汲取情況來(lái)確定各個(gè)220 kV變電站對(duì)500 kV變電站的電氣從屬關(guān)系。根據(jù)潮流追蹤結(jié)果，若220 kV變電站負(fù)荷從500 kV變電站的220 kV側(cè)出線功率中汲取的功率不為零，則認(rèn)為該550 kV變電站對(duì)220 kV變電站負(fù)荷供電，220 kV變電站從屬于該550 kV變電站。于是可得惠州市部分220 kV變電站的負(fù)荷用戶屬性模型，見(jiàn)表4。

表4 惠州電網(wǎng)部分220 kV變電站的負(fù)荷用戶屬性模型
Tab.4 Load user attribution model of some 220 kV substations in Huizhou grid

220 kV變電站名重要性實(shí)時(shí)功率/MW用戶數(shù)所屬500 kV變電站名湖濱站特別重要(8) 123.66117 272惠州站、茅湖站、東莞站仲愷站特別重要(2)214.5641 553惠州站、茅湖站、東莞站雍園站特別重要(3)58.53105 860惠州站、茅湖站、東莞站

表4中，某個(gè)220 kV變電站下的用戶數(shù)可以由其供電的所有110 kV變電站的用戶數(shù)和供電實(shí)時(shí)功率計(jì)算得到。由于一個(gè)110 kV變電站可能由不同的220 kV變電站供電，為分別統(tǒng)計(jì)不同的220 kV變電站給該110 kV變電站供電的用戶數(shù)，在已知110 kV變電站總用戶數(shù)的基礎(chǔ)上，可假定負(fù)荷實(shí)時(shí)功率和用戶數(shù)成正比；按照220 kV變電站的110 kV側(cè)出線功率對(duì)110 kV變電站負(fù)荷分配的功率占110 kV變電站總負(fù)荷功率的比例，來(lái)確定該220 kV變電站對(duì)110 kV變電站的供電用戶數(shù)。然后，由該220 kV變電站對(duì)各個(gè)110 kV變電站的供電用戶數(shù)進(jìn)行求和即可得到該220 kV變電站的用戶數(shù)。

以500 kV惠州站為例分析500 kV變電站負(fù)荷用戶屬性模型，見(jiàn)表5。確定500 kV變電站下供電用戶數(shù)的原理與220 kV變電站確定原理一致，這里不再贅述。

表5 惠州電網(wǎng)部分500 kV變電站的負(fù)荷用戶屬性模型
Tab.5 Load user attribution model of some 500 kV substations in Huizhou grid

500 kV變電站名重要性實(shí)時(shí)功率/MW用戶數(shù)惠州站特別重要(26)707.69305 223

另外，由潮流追蹤的結(jié)果可得到某個(gè)電源對(duì)不同負(fù)荷的供電功率分配情況，如500 kV博羅站總注入有功功率在各220 kV變電站負(fù)荷間的分配情況見(jiàn)表6。

表6 博羅站對(duì)各負(fù)荷供電功率的分配情況
Tab.6 Power distribution of Boluo station in each loadMW

負(fù)荷供電功率負(fù)荷供電功率馮屋站129.24仰天站33.80昆山站64.43其他3.28九潭站121.04

由表6可以看出，對(duì)于500 kV博羅站，其總注入有功功率為351.79 MW，供給220 kV馮屋站、昆山站、九潭站、仰天站的負(fù)荷功率分別占各變電站下負(fù)荷總功率的55.46%、55.18%、55.46%、55.37%。若500 kV博羅站停電，可近似認(rèn)為馮屋站、昆山站、九潭站、仰天站下將分別有上述比例的用戶因?yàn)?00 kV博羅站的停電而受到影響。

同時(shí)，由潮流追蹤的結(jié)果也可以得到各電源對(duì)某個(gè)負(fù)荷的供電功率分配情況，如對(duì)于110 kV光明站的負(fù)荷，表7列出了各電源對(duì)該變電站負(fù)荷的供電情況。可以看出，電源博羅站和茅湖站分別供給光明站負(fù)荷總功率的百分比為28.91%、48.64%。由于光明站的負(fù)荷中含有重要用戶負(fù)荷，則可認(rèn)為博羅站和茅湖站給重要用戶負(fù)荷供電，一旦停電，重要用戶負(fù)荷也將面臨停電的風(fēng)險(xiǎn)，且由于茅湖站給負(fù)荷的供電量比博羅站的供電量大。因此，當(dāng)前運(yùn)行方式下茅湖站停電對(duì)光明站負(fù)荷的影響比博羅站停電的影響要大。

表7 各電源對(duì)光明站負(fù)荷的供給情況
Tab.7 Power supplies of power sources to Guangming station load MW

電源供電功率電源供電功率惠州站2.69茅湖站13.93博羅站8.28東莞站3.74

5 結(jié)論

本文在設(shè)計(jì)得到負(fù)荷用戶屬性模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)負(fù)荷建模中統(tǒng)計(jì)綜合法的原理，利用潮流追蹤的方法確定各電壓等級(jí)變電站之間的供電從屬關(guān)系，建立了各電壓等級(jí)的饋線和變電站的負(fù)荷用戶屬性模型，通過(guò)算例分析得到以下結(jié)論。

a)所設(shè)計(jì)的負(fù)荷用戶屬性模型不僅包含了電壓等級(jí)、拓?fù)潢P(guān)系等負(fù)荷物理屬性信息，還涵蓋了用戶數(shù)量、用戶實(shí)時(shí)功率、用戶重要性等多方面的關(guān)鍵信息，使負(fù)荷模型得到了一定的細(xì)化和延伸。同時(shí)，模型的多級(jí)協(xié)同精細(xì)化有利于自上而下、清晰明了地掌握負(fù)荷信息，可為相關(guān)電力調(diào)度部門制定電網(wǎng)運(yùn)行方式、評(píng)估電網(wǎng)停電風(fēng)險(xiǎn)等業(yè)務(wù)提供一定的依據(jù)。

b)通過(guò)潮流追蹤方法獲得的電源和負(fù)荷的源流關(guān)系可明確不同電壓等級(jí)變電站之間的電氣從屬關(guān)系，為有效統(tǒng)計(jì)220 kV變電站和500 kV變電站的負(fù)荷用戶屬性信息奠定了理論基礎(chǔ)。