張連勇

（內(nèi)蒙古超高壓供電局，呼和浩特 010080）

0 引言

我國(guó)新能源資源儲(chǔ)量豐富，積極發(fā)展新能源發(fā)電，是我國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略選擇[1]。近幾年，我國(guó)新能源電力發(fā)展迅猛，截至2020年底，我國(guó)新能源裝機(jī)容量累計(jì)達(dá)5.3億kW，在某些區(qū)域甚至已出現(xiàn)新能源規(guī)?；⒕W(wǎng)[2]。然而我國(guó)的新能源分布與能源需求大致呈逆向，大量新能源并入電網(wǎng)后勢(shì)必要進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送。以風(fēng)能和太陽(yáng)能為代表的新能源具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和間歇性，新能源基地的電力電子設(shè)備具有很強(qiáng)的非線性，當(dāng)龐大數(shù)量的新能源接入電網(wǎng)后，這些特性也同時(shí)被引入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定構(gòu)成威脅。

當(dāng)前，新能源規(guī)模化并網(wǎng)引發(fā)的穩(wěn)定問(wèn)題已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，文獻(xiàn)[3]探討了間歇性電源點(diǎn)靜態(tài)安全域限制下的最大有功容量，通過(guò)匹配最佳集線阻抗比實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的安全外送；文獻(xiàn)[4]研究了電網(wǎng)事故時(shí)的頻率應(yīng)急響應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)需求響應(yīng)抑制輸出功率急劇波動(dòng)，但該方法啟動(dòng)較慢且需要設(shè)置響應(yīng)負(fù)荷；文獻(xiàn)[5-7]分析了新能源并網(wǎng)后的概率潮流問(wèn)題，通過(guò)細(xì)化概率范圍改進(jìn)潮流計(jì)算方法，但并未深入探討電網(wǎng)遭受風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)急舉措；文獻(xiàn)[8]提出了一種利用抗差理論進(jìn)行電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的方法，但該方法計(jì)算量較大，目前尚不能實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)估測(cè)；文獻(xiàn)[9-11]研究了大電網(wǎng)安全性評(píng)估的復(fù)雜性理論和電網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)防范管理體系，但也沒(méi)有開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急研究。

綜上，新能源富集電網(wǎng)迫切需要一種快速精準(zhǔn)的電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法以及與其匹配的智能應(yīng)急調(diào)度策略來(lái)保障安全和穩(wěn)定。本文在汲取國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)深入分析電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，從電網(wǎng)應(yīng)急的角度提出一種適用于新能源富集電網(wǎng)的狀態(tài)估計(jì)方法，通過(guò)快、精、準(zhǔn)地評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行信息，第一時(shí)間感知電網(wǎng)存在的風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)啟用應(yīng)急調(diào)度手段，及時(shí)消除規(guī)?；履茉磶?lái)的穩(wěn)定問(wèn)題，保障電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定。

1 新能源富集電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)

1.1 電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)功能流程

規(guī)?；履茉吹碾娋W(wǎng)狀態(tài)估計(jì)功能流程見(jiàn)圖1。在傳統(tǒng)電網(wǎng)中通常“以發(fā)定用”，若要得到理想的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，首先應(yīng)從精準(zhǔn)的發(fā)電預(yù)測(cè)開(kāi)始。

圖1 電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)功能流程圖Fig.1 Functional process of power grid state estimation

1.2 調(diào)度大信息并網(wǎng)預(yù)測(cè)

調(diào)度大信息是電力數(shù)據(jù)庫(kù)中的一種廣域信息源，不僅包括已知的電網(wǎng)電氣量信息和非電氣量信息（氣象、地質(zhì)、設(shè)備狀態(tài)等），還包括與電力生產(chǎn)相關(guān)的音頻、視頻等動(dòng)態(tài)信息[12]。

利用調(diào)度大信息中含有諸多影響新能源并網(wǎng)的有用信息，如氣象和地質(zhì)信息、新能源機(jī)組、電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及電力需求等，提前對(duì)新能源并網(wǎng)情況進(jìn)行精確預(yù)測(cè)，根據(jù)實(shí)際情況制訂靈活的短時(shí)發(fā)電計(jì)劃和電網(wǎng)可調(diào)節(jié)裕度等，進(jìn)而減少因客觀因素約束造成的電網(wǎng)穩(wěn)定性事件。

1.3 電網(wǎng)狀態(tài)分層估計(jì)

我國(guó)的大型新能源基地通常都處在電網(wǎng)結(jié)末端，當(dāng)規(guī)模化新能源并網(wǎng)傳輸時(shí)，除部分有專屬輸送通道外，其余均直接或間接接入附近的220 kV變電站，再以220 kV電壓等級(jí)匯入超高壓或特高壓網(wǎng)絡(luò)向外傳輸。

考慮到新能源電力變動(dòng)較為頻繁且跨越多電壓等級(jí)電網(wǎng)，狀態(tài)估計(jì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)量大且繁雜，進(jìn)行電網(wǎng)狀態(tài)計(jì)算時(shí)，為了提升電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的速度，縮短網(wǎng)絡(luò)分析和決策時(shí)間，可按照電壓等級(jí)人為劃分電網(wǎng)層級(jí)，在多層網(wǎng)絡(luò)中同步進(jìn)行狀態(tài)估算。

另外在進(jìn)行電網(wǎng)狀態(tài)分析時(shí)，為提升計(jì)算速度，可將網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)按照作用分類，將某些非重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合并或忽略，免去一些不必要的計(jì)算，只考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸中重要節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行信息，增加電網(wǎng)感知風(fēng)險(xiǎn)的靈敏度。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)穩(wěn)定偏差時(shí)，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間察覺(jué)，為處理問(wèn)題節(jié)省時(shí)間，避免事態(tài)惡化。

1.4 重要斷面潮流裕度估計(jì)

電網(wǎng)正常運(yùn)行中，通過(guò)估計(jì)重要斷面的運(yùn)行狀態(tài)，可及時(shí)調(diào)整電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)潮流，第一時(shí)間消除電網(wǎng)存在的隱性風(fēng)險(xiǎn)。在含有規(guī)?；履茉吹碾娏W(wǎng)絡(luò)中，大量新能源的存在增加了斷面輸送限制或線路N-1故障的概率。引入電網(wǎng)斷面作為約束條件可增強(qiáng)電網(wǎng)的敏感度，保證該網(wǎng)絡(luò)和相鄰網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性。

將電網(wǎng)斷面單獨(dú)列出分析，等值模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中，混雜新能源的電力潮流從系統(tǒng)送端端口輸入網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)斷面1，2，…，n進(jìn)行傳輸至受端端口。根據(jù)系統(tǒng)斷面潮流平衡方程有：

圖2 電網(wǎng)斷面等值模型結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Equivalent model structure of power grid section

式中：Pi—送端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i的有功功率；

Qi—送端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i的無(wú)功功率；

Pi′—受端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i′的有功功率；

Qi′—受端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i′的無(wú)功功率；

λPi—送端節(jié)點(diǎn)i的有功功率增長(zhǎng)因子；

λQi—送端節(jié)點(diǎn)i的無(wú)功功率增長(zhǎng)因子；

Ui—送端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i的電壓；

Ui′—受端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i′的電壓；

Gii′—送端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i與受端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i′間的電導(dǎo)；

Bii′—送端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i與受端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i′間的電納；

θii′—送端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i與受端系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i′間的電壓相角。

根據(jù)內(nèi)點(diǎn)法求極值，可得出目標(biāo)函數(shù)λ的最小值λmin=λPi=λQi，斷面潮流增量最小，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)送端負(fù)荷的最大電壓臨界點(diǎn)，此時(shí)，系統(tǒng)斷面裕度L為：

式中：Pimax—節(jié)點(diǎn)i在電壓極值點(diǎn)處的送端有功功率；

Pie—節(jié)點(diǎn)i的最大有功功率。

將系統(tǒng)斷面的穩(wěn)定控制極限有功功率代入式（2）計(jì)算出系統(tǒng)斷面裕度下限Lmin。這樣，在系統(tǒng)運(yùn)行中，無(wú)論是新能源側(cè)負(fù)荷變動(dòng)或者送端系統(tǒng)發(fā)生N-1故障，只要系統(tǒng)重要斷面的系統(tǒng)裕度值L＞Lmin，且負(fù)荷裕度變化率在限定范圍內(nèi)，則可判斷系統(tǒng)斷面穩(wěn)定且能抵抗擾動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)；若L＜Lmin，則可判斷系統(tǒng)斷面超過(guò)最大負(fù)荷裕度，需要立即減少送端進(jìn)入斷面潮流；若L≥Lmin，但負(fù)荷裕度變化趨近斷面最小裕度，則需及時(shí)調(diào)節(jié)新能源側(cè)動(dòng)態(tài)潮流，增加斷面裕度，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2 超松弛迭代修正的狀態(tài)估計(jì)模型

及時(shí)調(diào)節(jié)電網(wǎng)重要斷面潮流可避免電網(wǎng)遭受重創(chuàng)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，為避免出現(xiàn)事故時(shí)電網(wǎng)發(fā)生重大調(diào)整，需要在網(wǎng)內(nèi)加入各主要節(jié)點(diǎn)定時(shí)的狀態(tài)估計(jì)，通過(guò)綜合各節(jié)點(diǎn)當(dāng)前狀態(tài)量及變化趨勢(shì)及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)甄別。為保證電網(wǎng)狀態(tài)估算快速、準(zhǔn)確，選用超松弛迭代修正的最小二乘法作為網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的估計(jì)方法。

2.1 狀態(tài)估計(jì)前處理

考慮到規(guī)?；履茉床⒕W(wǎng)系統(tǒng)的計(jì)算量，同時(shí)便于快速分析網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，在狀態(tài)估計(jì)前需將系統(tǒng)進(jìn)行如下處理。

（1）區(qū)域內(nèi)新能源出力往往具有很強(qiáng)的趨同性，可利用調(diào)度大信息區(qū)間估計(jì)新能源潮流注入量，以減小規(guī)?；履茉床▌?dòng)引起的計(jì)算誤差；

（2）按照電壓等級(jí)將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)人為分層，再按照設(shè)定的層級(jí)優(yōu)先度進(jìn)入相應(yīng)的網(wǎng)層進(jìn)行節(jié)點(diǎn)狀態(tài)估計(jì)。

2.2 利用最小二乘法估計(jì)節(jié)點(diǎn)變量

改為求取J(x)min，有：

其中：

式中：n—節(jié)點(diǎn)數(shù)量；

σ2—實(shí)際值與估計(jì)值的方差；

利用超松弛迭代公式修正估計(jì)值x?：

式中：ω—松弛因子；—節(jié)點(diǎn)i第k次修正得到的數(shù)值；

bij—節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間的節(jié)點(diǎn)參數(shù)；

gi—關(guān)于節(jié)點(diǎn)i的某一常量。

用樹(shù)枝-連枝法構(gòu)建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，由于在新能源富集電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)自導(dǎo)納遠(yuǎn)大于節(jié)點(diǎn)注入功率，構(gòu)建參數(shù)矩陣可嚴(yán)格對(duì)角占優(yōu)，所以超松弛法修正的系統(tǒng)收斂，可得到收斂值。

在電力網(wǎng)絡(luò)中，加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)潮流、歷史狀態(tài)及控制變量等式約束：

ΔU—電壓變量；

Δδ—功角變量。

同時(shí)對(duì)于節(jié)點(diǎn)i加入節(jié)點(diǎn)電流等式約束和功率不等式約束：

在構(gòu)建模型中，因獲取量測(cè)數(shù)量大于量測(cè)變量（n＞m，且各式不相關(guān)），可知構(gòu)建系統(tǒng)狀態(tài)滿秩、可觀。將各層網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分別歸類，通過(guò)狀態(tài)估計(jì)模型多次迭代逐次得到相應(yīng)的估計(jì)值：

2.3 不良節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的辨識(shí)修正

在龐大的系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)計(jì)算時(shí)，難免會(huì)有不良數(shù)據(jù)出現(xiàn)，為了保證數(shù)據(jù)估算可靠，可在數(shù)據(jù)估算模塊加入數(shù)據(jù)修正功能，具體如下。

（1）系統(tǒng)辨識(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，可通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上非關(guān)聯(lián)可靠數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，當(dāng)同時(shí)認(rèn)定數(shù)據(jù)異常時(shí)，可判斷所估算數(shù)據(jù)不良；

（2）每隔一定時(shí)間發(fā)現(xiàn)有不良數(shù)據(jù)，利用節(jié)點(diǎn)或最近節(jié)點(diǎn)的SCADA數(shù)據(jù)信息做辨識(shí)比對(duì)修正；

（3）當(dāng)辨識(shí)到由于計(jì)算引起某數(shù)值越限時(shí)，為避免擾亂系統(tǒng)整體估算，可將該節(jié)點(diǎn)類型轉(zhuǎn)換（PV、PQ轉(zhuǎn)換），利用一個(gè)周期的正確數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

3 智能調(diào)度應(yīng)對(duì)策略

在規(guī)?；履茉摧斔偷倪^(guò)程中，狀態(tài)估計(jì)模塊連續(xù)三次計(jì)算得出某點(diǎn)狀態(tài)異常，則應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急調(diào)度模塊進(jìn)行系統(tǒng)智能修正。具體的電網(wǎng)智能調(diào)度應(yīng)急流程如圖3所示。

圖3 智能調(diào)度應(yīng)急功能流程圖Fig.3 Functional process of intelligent dispatching emergency

電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)監(jiān)測(cè)到異常，首先啟動(dòng)智能調(diào)度功能模塊進(jìn)行電網(wǎng)狀態(tài)安全分析校驗(yàn)。系統(tǒng)辨識(shí)子模塊根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息檢驗(yàn)到系統(tǒng)正常，功能返回；若檢查到電網(wǎng)狀態(tài)發(fā)生異常，則進(jìn)一步鎖定異常點(diǎn)來(lái)源的電壓層級(jí)，即鎖定發(fā)生異常的局部電網(wǎng)，縮小調(diào)整的波及面。

鎖定故障電壓層級(jí)后，在相應(yīng)層中啟動(dòng)電網(wǎng)穩(wěn)定分析子模塊，并根據(jù)電網(wǎng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行判斷。電網(wǎng)某節(jié)點(diǎn)電壓越限，并超過(guò)安全裕度，電網(wǎng)智能調(diào)整子模塊啟動(dòng)無(wú)功電壓調(diào)節(jié)功能，鎖定周邊無(wú)功發(fā)生設(shè)備，滿足調(diào)節(jié)條件后按優(yōu)先等級(jí)進(jìn)行無(wú)功電壓調(diào)節(jié)，直至電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定滿足指標(biāo)后返回。

若狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)中某斷面穩(wěn)定裕度越過(guò)指標(biāo)值，電網(wǎng)智能調(diào)整子模塊啟動(dòng)電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)功能，按照計(jì)算的裕度、電網(wǎng)當(dāng)前的狀況及調(diào)節(jié)的優(yōu)先順序，逐步采取安全自動(dòng)裝置切機(jī)、切負(fù)荷或轉(zhuǎn)移負(fù)荷等方式進(jìn)行系統(tǒng)有功功率調(diào)節(jié)，直至電網(wǎng)穩(wěn)定裕度滿足指標(biāo)后返回。

當(dāng)電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)穿越性故障或輸電線路出現(xiàn)瞬時(shí)故障時(shí)，線路重合成功或系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移，此時(shí)電網(wǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況判斷不做出調(diào)整，自適應(yīng)躲過(guò)電網(wǎng)自調(diào)整時(shí)間[13-18]。

4 算例分析

4.1 算例簡(jiǎn)介

選用某電網(wǎng)簡(jiǎn)化的30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行算例分析。以IEEE-30系統(tǒng)為基礎(chǔ)，選取主電網(wǎng)（500 kV、220 kV電壓等級(jí)）30個(gè)代表性節(jié)點(diǎn)，按照電網(wǎng)拓?fù)溆晌飨驏|走向?qū)?yīng)節(jié)點(diǎn)1至節(jié)點(diǎn)14匹配，構(gòu)建電網(wǎng)簡(jiǎn)化的30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，見(jiàn)圖4。

圖4 某電網(wǎng)簡(jiǎn)化的30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)Fig.4 Simplified 30-node system of some power grid

在圖4所示的電網(wǎng)系統(tǒng)中，規(guī)模化新能源電力從網(wǎng)內(nèi)各并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)向節(jié)點(diǎn)14輸送，為保證新能源電力的安全輸送，在電能輸送沿途共設(shè)置6個(gè)重要斷面作為電網(wǎng)安全重要監(jiān)視面，即斷面1的KD潮流斷面（220 kV），斷面2的EW潮流斷面（220 kV），斷面3的HB潮流斷面（500 kV），斷面4的HF潮流斷面（500 kV），斷面5的外送電流潮流斷面（500 kV）和斷面6的QY潮流斷面（220 kV）。

4.2 網(wǎng)絡(luò)分層監(jiān)測(cè)重要斷面的穩(wěn)定程度

為快速計(jì)電網(wǎng)穩(wěn)定程度，按照網(wǎng)絡(luò)分層原則，將簡(jiǎn)化30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)自動(dòng)劃分為500 kV和220 kV電壓等級(jí)電網(wǎng)，并在各自電網(wǎng)中進(jìn)行重要斷面穩(wěn)定性分析。

圖4中，斷面3、4、5為500 kV電壓等級(jí)重要斷面，斷面1、2、6為220 kV電壓等級(jí)重要斷面，由于斷面4和6是斷面5的潮流源，對(duì)斷面5的影響較大，所以斷面4和6的穩(wěn)定裕度會(huì)直接影響斷面5的穩(wěn)定；同樣，斷面1是斷面2和3的潮流源，斷面1的穩(wěn)定裕度會(huì)直接影響斷面2和3的穩(wěn)定。因此根據(jù)源側(cè)斷面優(yōu)先的原則，分別在兩層電網(wǎng)中按照次序同時(shí)計(jì)算，如220 kV網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行斷面1、2、6的計(jì)算，同時(shí)在500 kV網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行斷面3、4、5的計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某斷面異常后，可聯(lián)合兩層電網(wǎng)鎖定局部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)迅速進(jìn)行智能調(diào)整。

4.3 超松弛迭代法估算驗(yàn)證電網(wǎng)安全性能

選用超松弛迭代法作為網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)估算方法，為證明超松弛迭代法的估算性能，選取3個(gè)代表節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)6、10、14），分別用雅可比迭代法、Gai?si_Saideer（G-S）迭代法和超松弛迭代法進(jìn)行節(jié)點(diǎn)電壓比對(duì)估算（精度取），結(jié)果如表1所示。

表1 3種迭代法節(jié)點(diǎn)估計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果Tab.1 Comparison of estimated node data by three iterative methods

從表1可以看出，某時(shí)刻3個(gè)代表節(jié)點(diǎn)估算的電壓值中，超松弛迭代法（ω取1.25時(shí)最優(yōu)[19]）的迭代計(jì)算次數(shù)最少，其次是Gaisi_Saideer迭代法，雅可比迭代法的迭代次數(shù)最多。

在計(jì)算條件無(wú)約束前提下，迭代次數(shù)越少，錯(cuò)誤率越低。在新能源富集電網(wǎng)的計(jì)算中，選取超松弛迭代法作為估算方法數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確可靠，滿足狀態(tài)估算要求。

4.4 斷面穩(wěn)定的智能調(diào)度驗(yàn)證

調(diào)整測(cè)試系統(tǒng)中WP2、WP4、WP5滿出力發(fā)電及區(qū)域電網(wǎng)的運(yùn)行方式，模擬斷面5穩(wěn)定裕度不足的情況。此時(shí)系統(tǒng)估算的部分節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 斷面5相關(guān)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)Tab.2 State estimation data of relevant nodes of section 5

表2中節(jié)點(diǎn)均為500 kV變電站，節(jié)點(diǎn)14是斷面5唯一的能源輸出點(diǎn)。設(shè)定斷面5的輸送最大有功功率為4500 MW，系統(tǒng)基準(zhǔn)容量為10 000 MW，計(jì)算斷面5的穩(wěn)定裕度為：

經(jīng)計(jì)算，斷面5的穩(wěn)定裕度值小于額定裕度值4%，啟動(dòng)智能調(diào)度模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，流程如下：

（1）鎖定調(diào)節(jié)的應(yīng)急區(qū)域；

（2）按照預(yù)定優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，將節(jié)點(diǎn)12的部分負(fù)荷倒至節(jié)點(diǎn)16接帶，節(jié)點(diǎn)23的部分負(fù)荷倒至節(jié)點(diǎn)15和19接帶（從表2數(shù)據(jù)及圖4可知，節(jié)點(diǎn)15、16、19負(fù)荷未滿，可受），來(lái)減輕斷面4的承載壓力；

（3）動(dòng)態(tài)調(diào)整電廠G3和G5出力并保證相關(guān)新能源電廠出力，直至斷面5的穩(wěn)定裕度逐步恢復(fù)至額定值以上。

模擬斷面5有無(wú)智能調(diào)度應(yīng)急調(diào)節(jié)，仿真節(jié)點(diǎn)14輸出有功潮流變化如圖5所示。經(jīng)過(guò)斷面5的所有有功功率經(jīng)由節(jié)點(diǎn)14輸出，節(jié)點(diǎn)14輸出有功功率即為斷面5的有功潮流。

圖5 斷面5有無(wú)智能調(diào)度調(diào)節(jié)的有功潮流對(duì)比Fig.5 Comparison of active power flow for section 5 with and without intelligent dispatching regulation

根據(jù)圖5，調(diào)節(jié)后斷面5的穩(wěn)定裕度為：

L=（4500-0.430 2×10 000）/4500=4.4%＞4%。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，調(diào)節(jié)后斷面5的穩(wěn)定裕度滿足系統(tǒng)要求，智能調(diào)度應(yīng)急功能返回，系統(tǒng)調(diào)節(jié)用時(shí)為0.6~0.7 s。

4.5 重要線路突發(fā)N-1故障時(shí)的功能驗(yàn)證

模擬系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)6與10之間的線路突發(fā)永久性接地故障（N-1故障），利用超松弛迭代修正的狀態(tài)估計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)估算，結(jié)果如表3所示。

表3 線路6—10突發(fā)N-1永久性故障的狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)Tab.3 State estimation data of line 6-10 N-1 permanent fault

根據(jù)表3與表1的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，當(dāng)線路6—10發(fā)生永久性接地故障時(shí)，節(jié)點(diǎn)6的電壓值會(huì)變大，節(jié)點(diǎn)10的電壓值會(huì)變小。

結(jié)合相關(guān)斷面和節(jié)點(diǎn)的估算數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)綜合判明故障類型及影響區(qū)域，第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)。智能調(diào)度系統(tǒng)在收到故障警報(bào)后，瞬時(shí)開(kāi)放接收繼電保護(hù)和故障遠(yuǎn)傳信息，隨即啟動(dòng)智能調(diào)度應(yīng)急功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體流程如下：

（1）鎖定節(jié)點(diǎn)6和10的相關(guān)斷面和節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行計(jì)算；

（2）根據(jù)計(jì)算按照預(yù)定優(yōu)先級(jí)減小電廠G1、WP1或G2的發(fā)電出力，調(diào)節(jié)斷面1的潮流裕度；

（3）同時(shí)根據(jù)預(yù)定優(yōu)先級(jí)增加電廠G3、WP6或G5的發(fā)電出力，保證節(jié)點(diǎn)16與17的負(fù)荷供應(yīng)；

（4）適當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)6與10的無(wú)功功率，保證兩節(jié)點(diǎn)的電壓值滿足系統(tǒng)要求。

調(diào)節(jié)過(guò)程中相鄰節(jié)點(diǎn)7和17輸入的有功潮流數(shù)據(jù)變化曲線如圖6所示。

圖6 突發(fā)N-1永久性故障時(shí)有無(wú)智能調(diào)度方案對(duì)比Fig.6 Comparison of intelligent dispatching schemes in case of sudden N-1 permanent fault

根據(jù)圖6中節(jié)點(diǎn)7和17的有功潮流顯示，分層網(wǎng)絡(luò)通過(guò)狀態(tài)估計(jì)監(jiān)測(cè)到線路6—10突發(fā)N-1永久性故障后，在約5 s時(shí)可以看到智能調(diào)度應(yīng)急調(diào)節(jié)的節(jié)點(diǎn)7和17有功潮流發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)約120 s，節(jié)點(diǎn)7和17的有功潮流恢復(fù)至故障前數(shù)值，而無(wú)智能調(diào)節(jié)功能的節(jié)點(diǎn)7和17有功潮流此時(shí)才開(kāi)始發(fā)生變化。通過(guò)此次對(duì)比試驗(yàn)可以看到通過(guò)選用的電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)及智能調(diào)度策略可以減少系統(tǒng)突發(fā)故障時(shí)的調(diào)節(jié)時(shí)間，對(duì)于保障重要節(jié)點(diǎn)的供電可靠性及電網(wǎng)安全穩(wěn)定性都能起到積極的作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

新能源規(guī)?；⒕W(wǎng)已成趨勢(shì)，本文提出在對(duì)并網(wǎng)新能源精準(zhǔn)估測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)電網(wǎng)重要斷面及分層網(wǎng)絡(luò)使用超松弛迭代修正的監(jiān)測(cè)方法提前感知電網(wǎng)的不良狀況，第一時(shí)間啟用智能應(yīng)急調(diào)度策略應(yīng)對(duì)新能源規(guī)?；⒕W(wǎng)而引發(fā)的各種電網(wǎng)問(wèn)題，將電網(wǎng)遭受的沖擊降至最小。通過(guò)算例分析可知，本文提出的電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法及智能調(diào)度策略對(duì)于保證新能源富集電網(wǎng)的安全穩(wěn)定可以起到明顯的作用，具有實(shí)用性。