沈誠(chéng)亮，曹建偉，唐 明，吳鳴鳴，林承錢，柏建良

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

隨著電網(wǎng)負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)以及新能源發(fā)電比例的不斷提高，電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中潮流不均衡，即線路潮流和載流能力不匹配的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，潮流分布主要根據(jù)線路的阻抗而進(jìn)行自然分布，這種根據(jù)阻抗自然分布的潮流往往容易在電網(wǎng)中形成局部的重載斷面，進(jìn)而限制電網(wǎng)的供電能力，此外還可能會(huì)導(dǎo)致電能的傳輸損耗增大、電壓質(zhì)量變差，高峰負(fù)荷期間甚至拉長(zhǎng)了燃機(jī)頂峰時(shí)間，導(dǎo)致綜合能源效率大幅下降。因此，有必要在現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用潮流控制手段，降低重載線路潮流，提升電網(wǎng)運(yùn)行極限，消除局部電網(wǎng)的瓶頸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)安全與效能的雙提升[1-2]。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的DPFC（分布式潮流控制器）是解決上述問(wèn)題的一種方法，它是一種利用分布式的小型化單相子單元對(duì)電網(wǎng)潮流進(jìn)行控制的系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、成本低廉等特點(diǎn)，能靈活的裝設(shè)在現(xiàn)有的線路與變電站內(nèi)，并能較為方便的移動(dòng)與組裝，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速建立與設(shè)備的重復(fù)利用，是解決電網(wǎng)建設(shè)過(guò)渡時(shí)期“卡脖子”問(wèn)題的好方法[3-4]。但目前DPFC 尚未在國(guó)內(nèi)進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，電網(wǎng)企業(yè)缺乏相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，未及時(shí)建立成熟的優(yōu)化控制系統(tǒng)，導(dǎo)致DPFC 強(qiáng)大的潮流控制能力無(wú)法正常發(fā)揮[5-6]。因而在智能調(diào)度控制系統(tǒng)中，利用已有的數(shù)據(jù)資源與遙控、遙調(diào)能力，進(jìn)行DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化應(yīng)用功能的建設(shè)顯得尤為重要[7-9]。

1 DPFC 運(yùn)用現(xiàn)狀

1.1 裝置結(jié)構(gòu)及原理

DPFC 系統(tǒng)由子單元和主控制器組成，如圖1 所示。DPFC 主控制器是整個(gè)DPFC 系統(tǒng)的運(yùn)行中樞，主要承擔(dān)的系統(tǒng)任務(wù)有：系統(tǒng)部署區(qū)域相關(guān)電網(wǎng)參數(shù)的獲取與存儲(chǔ)；DPFC 子單元的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)獲取與存儲(chǔ)；向DPFC 子單元發(fā)送投切命令，執(zhí)行EMS（能量管理系統(tǒng)）的潮流控制任務(wù)。

圖1 DPFC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DPFC 的子單元安裝在架空輸電線上，由電壓源型逆變器、取能電路、控制與通信模塊等部分組成?？刂婆c通信模塊接收來(lái)自調(diào)度端的控制命令，并生成對(duì)應(yīng)的PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制信號(hào)，來(lái)控制電壓源型逆變器中IGBT 的開(kāi)通與關(guān)斷，進(jìn)而對(duì)外輸出一個(gè)大小可連續(xù)調(diào)節(jié)，相位超前或滯后線路電流90°的電壓，使DPFC 的子模塊對(duì)外部電路呈現(xiàn)電感或電容特性，進(jìn)而改變線路的阻抗[10-12]。由于環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，潮流分布受線路阻抗分布的影響，故可通過(guò)改變線路阻抗的大小，從而影響電網(wǎng)潮流的分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路輸送的有功和無(wú)功功率的調(diào)節(jié)。

為了有效調(diào)節(jié)潮流，DPFC 的線路阻抗控制范圍應(yīng)在線路阻抗的±10%～±20%內(nèi)。DPFC 的控制目的是向線路注入可調(diào)電壓，調(diào)整等效阻抗，其等效阻抗運(yùn)行范圍是最大運(yùn)行電流、最小運(yùn)行電流和最大注入電壓曲線所包圍的封閉區(qū)，如圖2 所示。Imax對(duì)應(yīng)于DPFC 裝置主回路各元件承受最大電流應(yīng)力下的線路電流值，應(yīng)大于線路電流額定值。Imin由DPFC 裝置能正常啟動(dòng)的最小電流確定。Vmax最大注入電壓取決于DPFC 裝置主回路各元件能承受的最大電壓應(yīng)力。Imin與恒壓曲線相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的等效電抗為電抗最大值，其值一般小于由線路參數(shù)所確定的DPFC 裝置最大輸出等效阻抗值。

圖2 DPFC 等效阻抗運(yùn)行范圍

1.2 控制系統(tǒng)及控制模式

DPFC 的控制系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)，其包含調(diào)度端的高級(jí)控制層、變電站內(nèi)的集中控制層和單元模組控制層，為保證控制系統(tǒng)的可靠性，集中控制層采用雙重配置，包括集控和保護(hù)裝置以及相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備。其控制結(jié)構(gòu)如圖3 所示。集中控制側(cè)設(shè)置A，B 兩套控制系統(tǒng)，兩套控制系統(tǒng)均接收來(lái)自調(diào)度層的控制指令，并執(zhí)行功率控制邏輯，且均下發(fā)電壓控制指令值、啟動(dòng)停運(yùn)控制命令、值班信號(hào)等。

圖3 DPFC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，DPFC 在正常運(yùn)行過(guò)程中主要有四種運(yùn)行模式：電控控制、注入電壓控制、功率控制和限額控制。

1.2.1 電抗控制模式

電抗控制模式通過(guò)控制系統(tǒng)下發(fā)等效電抗控制指令，向線路注入一個(gè)等效電抗，通過(guò)改變線路電抗的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)線路潮流的調(diào)節(jié)。該模式下需要運(yùn)行人員給定等效注入電抗指定值、等效注入電抗升降速率。在接收到整定值后，電抗控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)會(huì)生成等效注入電抗的參考值，將等效注入電抗的參考值按照指定的升降速率節(jié)至整定值，并下發(fā)給各個(gè)模組，從而實(shí)現(xiàn)潮流控制。

1.2.2 注入電壓控制模式

注入電壓控制模式是通過(guò)下發(fā)注入電壓指令，向運(yùn)行線路串入一個(gè)與線路電流垂直的電壓，通過(guò)注入電壓改變線路兩端電壓的相角差實(shí)現(xiàn)潮流調(diào)節(jié)的模式。運(yùn)行人員需要操作給定注入電壓指定值、注入電壓升降速率。在接收到整定值后，電壓控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)可生成注入電壓的參考值，其按照設(shè)定的升降速率調(diào)節(jié)至整定值，并下發(fā)給各個(gè)模組，模組根據(jù)指令值產(chǎn)生電壓，串入運(yùn)行線路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)潮流控制。

1.2.3 功率控制模式

功率控制模式控制線路的功率恒定為設(shè)定值，運(yùn)行人員需要給定：線路功率指定值、線路功率升降速率。接收到整定值后，功率控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)會(huì)按照設(shè)定的升降速率將線路功率節(jié)至指令值，并將線路功率控制在指令值。通過(guò)改變功率指令值實(shí)現(xiàn)潮流控制。

1.2.4 限額控制模式

限額控制模式下，正常運(yùn)行時(shí)DPFC 設(shè)備注入線路0 電壓，在斷面的功率超過(guò)設(shè)定的限額時(shí)，控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)各模組增加注入線路的電壓，限制斷面功率不超過(guò)限額值。限額控制模式下，需要運(yùn)行人員操作給定斷面的限額功率。需要注意的是，DPFC 投入運(yùn)行后，控制模式默認(rèn)為電壓控制模式，注入線路的電壓默認(rèn)設(shè)定為0。

1.3 運(yùn)用中存在的問(wèn)題

目前就某地區(qū)的電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況而言，安裝在GXⅠ線、GXⅡ線上的DPFC 裝置主要采取限額控制模式：當(dāng)GXⅠ線、GXⅡ線雙線斷面潮流小于47 萬(wàn)kW，DPFC 裝置0 電壓輸出，不轉(zhuǎn)移線路的潮流；當(dāng)GXⅠ線、GXⅡ線雙線斷面潮流超過(guò)47 萬(wàn)kW 后，DPFC 裝置開(kāi)始輸出感性電壓，增大線路的等效阻抗，將雙線斷面潮流控制到47 萬(wàn)kW 以內(nèi)；當(dāng)DPFC 裝置已達(dá)到最大感性電壓輸出，仍然無(wú)法將潮流控制到47 萬(wàn)kW 以內(nèi)時(shí)，DPFC 以最大感性電壓輸出，并給出調(diào)節(jié)能力已到極限的告警信號(hào)，提醒調(diào)控人員需采取其他電網(wǎng)調(diào)節(jié)手段，降低斷面潮流。

采用上述實(shí)時(shí)控制策略進(jìn)行電網(wǎng)潮流控制時(shí)，雖可解決局部線路重載的問(wèn)題，合理分配電網(wǎng)潮流，提升輕載設(shè)備的利用率，但從整個(gè)電力系統(tǒng)優(yōu)化與能源利用率提升來(lái)看，主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

（1）DPFC 裝置僅針對(duì)GXⅠ線、GXⅡ線雙線斷面的越限情況進(jìn)行優(yōu)化控制，未進(jìn)行區(qū)域電網(wǎng)的潮流優(yōu)化。DPFC 裝置在運(yùn)行過(guò)程中，其控制系統(tǒng)僅能采集到本線路的實(shí)時(shí)潮流，無(wú)法獲取周邊電網(wǎng)的潮流情況，因而其無(wú)法綜合分析區(qū)域電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，給出實(shí)時(shí)控制優(yōu)化指令。

（2）DPFC 裝置僅在斷面越線時(shí)才發(fā)揮作用，其余時(shí)間段均為0 電壓輸出。電網(wǎng)負(fù)荷具有明顯的波動(dòng)性特征，高峰負(fù)荷時(shí)間占比正常情況下也僅10%左右，全年95%高峰負(fù)荷占比小于1%。因此，DPFC 裝置僅在高峰負(fù)荷期間發(fā)揮作用，其余時(shí)間段DPFC 裝置無(wú)出力運(yùn)行，未充分挖掘設(shè)備的最大潛力。

（3）DPFC 裝置在優(yōu)化系統(tǒng)潮流中，僅對(duì)自身的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，未能結(jié)合電網(wǎng)中其余可調(diào)節(jié)資源進(jìn)行綜合優(yōu)化。如GXⅠ線、GXⅡ線雙線位于A 地區(qū)，區(qū)域內(nèi)有燃?xì)怆姀S、儲(chǔ)能電站、可中斷負(fù)荷等眾多資源。在進(jìn)行片區(qū)潮流優(yōu)化過(guò)程中，調(diào)節(jié)DPFC 裝置出力，改變線路阻抗的同時(shí)，可考慮同步優(yōu)化區(qū)域內(nèi)燃?xì)怆姀S的出力及儲(chǔ)能電站的充放電運(yùn)行模式，提升區(qū)域電網(wǎng)的能源綜合利用效率[13-16]。

2 基于高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的解決方法

目前DPFC 裝置的控制系統(tǒng)只采集本線路的潮流數(shù)據(jù)，下發(fā)的控制命令也僅優(yōu)化DPFC 裝置本身的運(yùn)行狀態(tài)，控制的目標(biāo)為降低本線路的潮流值，DPFC 控制系統(tǒng)獨(dú)立于其他電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，為單一的閉環(huán)控制系統(tǒng)。DPFC 作為區(qū)域電網(wǎng)潮流優(yōu)化的重要手段，需要對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)籌控制，建立統(tǒng)一的控制體系，這是DPFC 控制系統(tǒng)整體性的要求。

如何通過(guò)可靠、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方式使DPFC控制系統(tǒng)的獨(dú)立性與電網(wǎng)的整體性有效融合，提升DPFC 控制器對(duì)于區(qū)域電網(wǎng)的潮流優(yōu)化效果，這就需要利用已有的高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)，來(lái)協(xié)調(diào)指揮DPFC 裝置及區(qū)內(nèi)的可調(diào)電廠、可中斷負(fù)荷及儲(chǔ)能電站，使它們之間協(xié)同工作，以最優(yōu)效能為控制目標(biāo)，在確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，提升電網(wǎng)的安全與效能。

2.1 控制系統(tǒng)原理

基于高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的DPFC實(shí)時(shí)優(yōu)化控制原理如圖4 所示。該控制系統(tǒng)以高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)采集到的電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)的處理，最后經(jīng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)出口，實(shí)現(xiàn)DPFC 裝置的實(shí)時(shí)控制優(yōu)化，其具體流程如下：

圖4 基于高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的DPFC實(shí)時(shí)控制優(yōu)化原理

（1）數(shù)據(jù)采集。利用高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電壓信息、潮流信息等實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

（2）數(shù)據(jù)濾波。對(duì)高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，并通過(guò)狀態(tài)估計(jì)來(lái)對(duì)比仿真數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的偏差，剔除具有明顯波動(dòng)特征的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，防止錯(cuò)誤的電網(wǎng)測(cè)量參數(shù)對(duì)于下一步優(yōu)化計(jì)算的處理結(jié)果。

（3）優(yōu)化計(jì)算。根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，結(jié)合DPFC 的運(yùn)行工況、區(qū)域可中斷負(fù)荷的可用情況以及可調(diào)電源的出力情況，綜合計(jì)算出對(duì)DPFC 的最優(yōu)控制策略，確保得到電網(wǎng)整體的最優(yōu)解。

（4）安全評(píng)估。根據(jù)優(yōu)化計(jì)算的情況，結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷情況，對(duì)優(yōu)化后的電網(wǎng)進(jìn)行安全評(píng)估，運(yùn)用數(shù)字模擬仿真等技術(shù)手段，預(yù)先計(jì)算按照控制策略進(jìn)行調(diào)整后的電網(wǎng)運(yùn)行情況，并對(duì)中樞點(diǎn)電壓、關(guān)鍵斷面潮流等情況進(jìn)行安全校驗(yàn)，確保優(yōu)化后的區(qū)域電網(wǎng)仍具有足夠的安全運(yùn)行裕度，實(shí)現(xiàn)安全效能雙提升。

（5）結(jié)果校驗(yàn)。對(duì)分布式潮流控制裝置的優(yōu)化結(jié)算結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，并將相關(guān)參數(shù)的控制調(diào)整數(shù)值與系統(tǒng)的實(shí)際可控范圍進(jìn)行比較，確保下發(fā)控制參數(shù)是符合裝置控制范圍的，避免非法參數(shù)的下發(fā)導(dǎo)致系統(tǒng)錯(cuò)誤。

（6）遙控接口。利用高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的遙控功能，根據(jù)分布式潮流控制優(yōu)化系統(tǒng)的處理結(jié)果，對(duì)分布式潮流控制的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，確保優(yōu)化控制命令能及時(shí)、有效地傳達(dá)到DPFC。

（7）自檢校驗(yàn)。對(duì)DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行功能的準(zhǔn)確性與完好性進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，確保系統(tǒng)運(yùn)行正常。

（8）人工干預(yù)。作為DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)的一個(gè)補(bǔ)充，在DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)將發(fā)出告警信息，調(diào)度運(yùn)行人員立即介入故障缺陷處理，確保在DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致無(wú)法有效控制DPFC 裝置時(shí)，可以通過(guò)人工調(diào)整運(yùn)行的方式，來(lái)保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 具體實(shí)現(xiàn)方法

（1）在確保電網(wǎng)運(yùn)行安全的前提下，以電網(wǎng)綜合損耗最低為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)DPFC 進(jìn)行優(yōu)化控制。同時(shí)，應(yīng)確保各類型可調(diào)資源在調(diào)節(jié)后仍然具有一定的可調(diào)裕度，以應(yīng)對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷變化后，需要進(jìn)行新的資源調(diào)整。

（2）以各類型可調(diào)資源均有所應(yīng)用為控制策略，避免在調(diào)整過(guò)程中，某一類型的資源應(yīng)用過(guò)多或應(yīng)用不足，造成系統(tǒng)的綜合效率下降；當(dāng)某一可調(diào)資源裕度不足時(shí)，該實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)應(yīng)具備相應(yīng)的提示功能，提醒調(diào)度運(yùn)行人員進(jìn)行相應(yīng)的人工干預(yù)，確保電力系統(tǒng)具有足夠的調(diào)節(jié)手段與措施。

（3）實(shí)時(shí)控制過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)?shù)仄赜诎踩杭磧?yōu)化過(guò)程中，安全校驗(yàn)應(yīng)具有最高的優(yōu)先級(jí)別，且安全校驗(yàn)不僅包含正常運(yùn)行方式的校驗(yàn)，也應(yīng)包含重要輸變電設(shè)備N-1 校驗(yàn)以及同桿輸電線路的N-2 校驗(yàn)，確保發(fā)生上述故障后，系統(tǒng)不發(fā)生剩余設(shè)備的聯(lián)跳，避免局部電網(wǎng)的崩潰事故發(fā)生。

（4）DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)是在高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深化應(yīng)用，需要根據(jù)高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，當(dāng)其出現(xiàn)新的可調(diào)節(jié)資源或調(diào)節(jié)資源能力增大后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)的升級(jí)更新，確保能發(fā)揮出高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)與DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)之間的乘法效應(yīng)，使得他們的利用效率最大化。

2.3 優(yōu)化算法

對(duì)于區(qū)域電網(wǎng)的潮流優(yōu)化計(jì)算，涉及系統(tǒng)物理約束與優(yōu)化計(jì)算兩方面。

（1）電網(wǎng)系統(tǒng)物理約束：

式中：Ui，PDi，QDi分別為第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、負(fù)荷有功、負(fù)荷無(wú)功；Gij與Bij為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中的電導(dǎo)與電納；δij為第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)與第j 個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的工角差；PiG，QiG為第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)電機(jī)有功出力與無(wú)功出力；PiG，min，PiG，max，QiG，min，QiG，max為第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)上發(fā)電機(jī)有功出力與無(wú)功出力的上下限。Ui，min，Ui，max為第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓下限與上限。fi，j，fi，j，max為i 個(gè)節(jié)點(diǎn)與第j 個(gè)節(jié)點(diǎn)之間潮流及潮流上限。Gnm，Bnm為安裝了DPFC 的支路電導(dǎo)與電納，其上下限分別為Gnm，min，Gnm，max，Bnm，min，Bnm，max。

（2）優(yōu)化計(jì)算

式中：Ek為考慮電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、安全性、靈活性、可靠性等因素的評(píng)價(jià)性函數(shù)，且函數(shù)值越小，表示對(duì)應(yīng)的優(yōu)化元素越優(yōu)。fi，j，Gnm，Bnm分別為優(yōu)化后的潮流分布以及DPFC 調(diào)節(jié)的線路阻抗參數(shù)?？赏ㄟ^(guò)模擬退火算法、遺傳算法、禁忌搜索算法等智能算法，求解上述目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值，并進(jìn)行安全性校核計(jì)算后對(duì)DPFC 進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

2.4 潮流調(diào)節(jié)及調(diào)節(jié)量

根據(jù)優(yōu)化后的計(jì)算結(jié)果，得到DPFC 所在線路的目標(biāo)阻抗參數(shù)：Gnm，Bnm。線路lnm的參數(shù)通過(guò)DPFC 每個(gè)子單元模塊的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在該線路中形成一個(gè)垂直于電流方向的電壓，該電壓可以超前于電流向量90°，亦可落后于電流向量90°，且可進(jìn)行幅值0 至Umax的連續(xù)調(diào)節(jié)，從線路的外部特性來(lái)看，相當(dāng)于對(duì)線路的阻抗進(jìn)行了動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。在電力系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中，當(dāng)線路的阻抗增大后，流經(jīng)該線路的潮流將減??；當(dāng)線路的阻抗減少后，流經(jīng)該線路的潮流將增加；通過(guò)DPFC的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)中潮流大小的控制。

2.5 遠(yuǎn)方控制方式

DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)方控制方式是該系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，為提高系統(tǒng)與調(diào)度運(yùn)行人員良好的互動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的可視化處理，加快操作人員對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的全貌掌握，針對(duì)DPFC 裝置的安裝位置及運(yùn)行特性，特開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)，該DPFC實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有監(jiān)視DPFC 運(yùn)行狀態(tài)，展示區(qū)域電網(wǎng)潮流分布，重要線路斷面越限告警、DPFC 運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)等功能。通過(guò)該系統(tǒng)，進(jìn)行DPFC實(shí)時(shí)控制操作，應(yīng)滿足以下要求：

相關(guān)用戶進(jìn)行遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)操作前，應(yīng)進(jìn)行用戶身份、控制權(quán)限進(jìn)行驗(yàn)證，不同的身份給予不同的操作權(quán)限，有系統(tǒng)管理員、操作員、臨時(shí)訪客等用戶角色。

提供簡(jiǎn)潔明了的區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)顯示和遠(yuǎn)方控制操作界面，采取校核、確認(rèn)機(jī)制，即控制命令下達(dá)后，先由系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，并將模擬潮流及安全校核結(jié)果反饋給操作員，由操作員確認(rèn)后正式下達(dá)控制指令，防止誤操作、誤發(fā)令，確保系統(tǒng)的安全可靠。

在人工控制DPFC 運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程中，應(yīng)詳細(xì)記錄整個(gè)操作流程，包括操作人、時(shí)間、操作前電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、操作指令、系統(tǒng)校核結(jié)果、操作后系統(tǒng)狀態(tài)等信息，為后續(xù)系統(tǒng)故障的還原、故障原因分析提供條件。

2.6 DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于該實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)，成功的將DPFC裝置與區(qū)域電網(wǎng)有機(jī)的結(jié)合在一起，優(yōu)化目標(biāo)由單一設(shè)備提升為電網(wǎng)整體效能，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）該控制系統(tǒng)是基于高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)建立的，其數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)展示、遙控命令下達(dá)等功能可通過(guò)高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)中的相關(guān)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，避免系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)。同時(shí)，將相關(guān)控制功能集成于一套智能調(diào)度控制系統(tǒng)，有利于調(diào)度運(yùn)行人員的日常使用，減少多個(gè)系統(tǒng)間切換導(dǎo)致的誤操作、誤控制。

（2）該控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)DPFC 的實(shí)時(shí)控制，并具備電網(wǎng)安全運(yùn)行的監(jiān)視與潮流校核功能，對(duì)于提升電網(wǎng)安全水平，防止電網(wǎng)事故擴(kuò)大，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行將發(fā)揮巨大作用。

（3）該控制系統(tǒng)的建設(shè)可以大幅簡(jiǎn)化對(duì)于DPFC 的控制難度，減少調(diào)度運(yùn)行人員的運(yùn)行壓力，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，提升安全生產(chǎn)效率。

（4）系統(tǒng)具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性，升級(jí)方便，可綜合接入燃?xì)怆姀S、可中斷負(fù)荷、儲(chǔ)能站等諸多調(diào)節(jié)因素，優(yōu)化電網(wǎng)范圍也可從區(qū)域電網(wǎng)提升至市域電網(wǎng)乃至省域電網(wǎng)，具有強(qiáng)大的后期開(kāi)發(fā)潛力，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全效率的雙提升。

3 案例分析

目前某電網(wǎng)正在積極開(kāi)展多元融合高彈性電網(wǎng)示范建設(shè)，除完成GXⅠ線、GXⅡ線雙線DPFC應(yīng)用外，還集成GXⅠ線、GXⅡ線動(dòng)態(tài)增容裝置、地縣調(diào)管轄電廠AGC 可調(diào)電源接入、10～110 kV大用戶的可中斷負(fù)荷接入、10 kV 儲(chǔ)能電站等眾多項(xiàng)目。其智能調(diào)度控制系統(tǒng)界面如圖5 所示。

圖5 高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)

在高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，H 公司集系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、運(yùn)行限額在線計(jì)算、安全穩(wěn)定智能評(píng)估、輔助決策判斷等多項(xiàng)高級(jí)應(yīng)用，建成DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DPFC運(yùn)行狀態(tài)的全景感知，系統(tǒng)運(yùn)行勢(shì)態(tài)預(yù)測(cè)，優(yōu)化輔助決策等眾多控制功能。H 公司在高彈性電網(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)。

在DPFC 應(yīng)用的CX 電網(wǎng)，主要由GXⅠ線/Ⅱ線與XYⅠ線/Ⅱ線兩個(gè)通道供電。其與主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)示意如圖6 所示。未進(jìn)行DPFC 優(yōu)化潮流時(shí)，片區(qū)電網(wǎng)潮流分布不均勻，其中GXⅠ線/Ⅱ線長(zhǎng)度短且靠近負(fù)荷中心，潮流較大；XYⅠ線/Ⅱ線長(zhǎng)度長(zhǎng)且遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，潮流較小。此外，GXⅠ線/Ⅱ線受其電纜段的制約，最大短時(shí)載流能力為440 MW；XYⅠ線/Ⅱ線為全線架空導(dǎo)線，最大短時(shí)載流能力可達(dá)720 MW。

圖6 區(qū)域電網(wǎng)與系統(tǒng)主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)

在未進(jìn)行DPFC 潮流控制時(shí)，CX 電網(wǎng)最為極端情況為：由于燃?xì)鈨r(jià)格影響，區(qū)內(nèi)燃?xì)怆姀S停機(jī)，GXⅠ線、Ⅱ線處于n-1 運(yùn)行方式，此時(shí)剩余線路潮流為590 MW，導(dǎo)線短時(shí)載流能力僅440 MW，嚴(yán)重過(guò)載近150 MW，剩余運(yùn)行線路存在過(guò)載聯(lián)跳進(jìn)而引發(fā)連鎖故障的巨大風(fēng)險(xiǎn)。為確保正常運(yùn)行方式下的供電安全，CX 電網(wǎng)需要限制負(fù)荷約150 MW。

在利用DPFC 進(jìn)行電網(wǎng)潮流優(yōu)化控制后，原先重載運(yùn)行的GXⅠ線/Ⅱ線斷面潮流轉(zhuǎn)移至輕載運(yùn)行的XYⅠ線/Ⅱ線斷面。受小截面導(dǎo)線制約的重載線路輸送潮流得到緩解，有效提升了線路運(yùn)行的安全性；具有大截面導(dǎo)線的輕載線提升了輸送功率，有效發(fā)揮了大截面導(dǎo)線的載流能力，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；對(duì)于CX 電網(wǎng)，也提升了片區(qū)的供電能力，有效避免了最大150 MW 的負(fù)荷限制。此外，DPFC 的優(yōu)化應(yīng)用，全年減少燃機(jī)頂峰150 天，可減少新建線路投資5 000 萬(wàn)元，提高綜合社會(huì)效益930 萬(wàn)元/年，同時(shí)有效避免了局部電網(wǎng)斷面超限的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行效能與安全的雙提升。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電力電子技術(shù)的不斷突破，以及5G、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的興起，未來(lái)電網(wǎng)中將出現(xiàn)更多的新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)用?；诟邚椥噪娋W(wǎng)智能調(diào)度控制系統(tǒng)的DPFC 實(shí)時(shí)控制優(yōu)化系統(tǒng)，為如何以較低的成本提供較可靠的新設(shè)備控制系統(tǒng)提供了一個(gè)很好的案例。