張祥龍

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司遵義供電局）

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃面臨著越來越大的不確定性。例如，負(fù)荷預(yù)測(cè)的不確定性、新能源發(fā)電、環(huán)境政策、市場和電力等。將靈活性評(píng)估引入傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃評(píng)估系統(tǒng)，確保網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定運(yùn)行［1］。

多年來，對(duì)網(wǎng)絡(luò)靈活性的評(píng)估一直是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃領(lǐng)域研究的主題，但在這一領(lǐng)域還不是很全面，文獻(xiàn)［2］提出了一個(gè)電力短缺指標(biāo)，該指標(biāo)考慮了負(fù)荷增長的不確定性，并認(rèn)為以最低成本最有效地應(yīng)對(duì)負(fù)荷增長的規(guī)劃方案是最靈活的；文獻(xiàn)［3］提出了一個(gè)指數(shù)系數(shù)的加權(quán)平均電流的分布，并認(rèn)為期權(quán)計(jì)劃不如變化敏感和發(fā)電是最靈活的，這個(gè)指標(biāo)很重要，以評(píng)估各種新能源網(wǎng)內(nèi)的電流分布；文獻(xiàn)［4］提出了一個(gè)預(yù)計(jì)經(jīng)濟(jì)損失的指標(biāo)，以便評(píng)估交通堵塞所造成的經(jīng)濟(jì)損失和網(wǎng)絡(luò)故障的電力市場情景。此外，近年來的研究中靈活的交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與開發(fā)、數(shù)學(xué)模型等不確定性模型在區(qū)間模型，盲數(shù)模型和聯(lián)系數(shù)模型，該連接的數(shù)目也高度評(píng)價(jià)規(guī)劃靈活選擇。

1 傳統(tǒng)電網(wǎng)斷線原因

電網(wǎng)斷線的原因包括：

（1）外力的作用。例如，由于樹木倒塌、建筑、車輛穿梭等外部因素造成的線路中斷；罪犯盜竊電線和低溫下產(chǎn)生的負(fù)載力也會(huì)導(dǎo)致線路故障。

（2）電氣操作。例如，各種短路故障會(huì)導(dǎo)致電流過大，電線發(fā)熱。

（3）斷弧線。閃電擊中電線，對(duì)絕緣子和交叉負(fù)載產(chǎn)生放電，產(chǎn)生無法熄滅的電弧，最終燒毀電線。

（4）線路狀況不佳，瓷架脆性斷裂導(dǎo)致線路斷裂。

（5）施工質(zhì)量好，養(yǎng)護(hù)管理不善和缺陷也會(huì)導(dǎo)致斷線。

除橫向不對(duì)稱缺陷外，在分布線上還會(huì)出現(xiàn)縱向不對(duì)稱缺陷，主要包括單相導(dǎo)線斷裂和兩相導(dǎo)線斷裂。在電力系統(tǒng)中，如果電線斷了，由于母線側(cè)的電壓和電流變化特征不明顯，很難檢測(cè)。

2 電網(wǎng)靈活性指標(biāo)的應(yīng)用

2.1 靈活性指標(biāo)

據(jù)研究［5］，電網(wǎng)靈活性有三個(gè)特點(diǎn)：方向性、時(shí)間尺度性和靈活性。本文針對(duì)電力系統(tǒng)靈活性的特點(diǎn)將其分為局部和整體來評(píng)估。對(duì)于整體靈活性評(píng)估，先對(duì)電力系統(tǒng)各時(shí)點(diǎn)向上和向下調(diào)整情況進(jìn)行分析。當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷增大時(shí)，如下式所示。

考慮到靈活性的定義和網(wǎng)絡(luò)阻塞問題，使用電網(wǎng)失負(fù)荷量作為判定系統(tǒng)向上靈活性不足指標(biāo)更具有合理性，即：

上調(diào)靈活性充?？倳r(shí)間Tu，suf，上調(diào)靈活性不足總時(shí)間Tu，inf，充裕度和靈活性不足度分別為：

設(shè)下調(diào)靈活性充裕的總時(shí)間為Td，suf，下調(diào)靈活性不足的總時(shí)間為Td，inf，則定義靈活性充裕度和不足度分別為：

結(jié)合時(shí)段電網(wǎng)靈活性運(yùn)行情況，定義電力系統(tǒng)d為ηu，上調(diào)靈活性不足率ηd為：

在未實(shí)施TOU的情況下在t時(shí)刻的負(fù)荷變化量L為：

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生靈活性短缺時(shí)各調(diào)節(jié)資源相對(duì)于上時(shí)刻的變化時(shí)：

圖1 電力系統(tǒng)靈活性評(píng)估框架

2.2 電網(wǎng)規(guī)劃的靈活性評(píng)估

利用上述指標(biāo)，可以定量評(píng)估傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃計(jì)劃適應(yīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)安裝和故障的靈活性。在本研究中，只考慮了兩種常見的設(shè)備，即線路和變壓器，并通過歷史可靠性統(tǒng)計(jì)得到了屏障的維護(hù)和停止率。如果數(shù)據(jù)不完整，可以根據(jù)電壓類別或容量分類對(duì)每種設(shè)備類型的故障率進(jìn)行計(jì)數(shù)和計(jì)算，以減少歷史可靠性數(shù)據(jù)完整性的需要。得到運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的總體靈活性指數(shù)。公式為：

在NRI的情況下規(guī)劃分支的電流靈活性指數(shù)：N是節(jié)點(diǎn)集；B是所有分支的集合。上述指標(biāo)可用于定量評(píng)估傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃計(jì)劃的總體靈活性。指數(shù)越低，調(diào)度計(jì)劃對(duì)傳輸設(shè)備故障的適應(yīng)性越強(qiáng)，靈活性越強(qiáng)。然而，這一指數(shù)只能反映規(guī)劃計(jì)劃靈活性的相對(duì)重要性。在沒有相應(yīng)的靈活性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，無法判斷規(guī)劃計(jì)劃的靈活性指數(shù)是否符合規(guī)劃計(jì)劃的要求。因此，重要的是制定評(píng)估靈活性的標(biāo)準(zhǔn)，以評(píng)估規(guī)劃計(jì)劃的靈活性。

3 算例分析

3.1 節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)

本文的測(cè)試系統(tǒng)由兩個(gè)電壓級(jí)別118節(jié)、186個(gè)分支和54個(gè)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)組成，其中69節(jié)為平衡節(jié)點(diǎn)。對(duì)原方案的靈活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，方案節(jié)點(diǎn)的張力指數(shù)為4.11。分支的當(dāng)前索引是2.73，它們不符合靈活性的要求，因此需要改進(jìn)。原方案的缺陷分析如表1所示。

表1 原始方案缺陷分析結(jié)果

如表1所示，原方案的低壓故障主要集中在53、13、52等5個(gè)弱節(jié)點(diǎn)上；超載故障主要集中在8-5支路的基本設(shè)備上，其柔性指數(shù)占總系統(tǒng)指數(shù)的82%。計(jì)算當(dāng)前轉(zhuǎn)移指數(shù)是為了確定受8-5分支中斷影響的分支。

如表2所示，在分支8-5斷裂后，分支16-17、12-16等受影響最大。這些能量流將通過16-17、12-16、14-15等分支傳遞到高負(fù)荷區(qū)域，從而導(dǎo)致這些分支的過載。因此，這個(gè)問題可以通過調(diào)整該區(qū)域的發(fā)電機(jī)輸出功率或建立一個(gè)連接電力密集地區(qū)和負(fù)荷密集地區(qū)的傳輸通道來解決。

表2 支路8-5的電流轉(zhuǎn)移指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

在上述分析的基礎(chǔ)上，通過對(duì)靈活性的評(píng)估，改進(jìn)方案的節(jié)點(diǎn)張力指數(shù)為0.35，當(dāng)前的分支指數(shù)為0。改進(jìn)方案的靈活性有所提高。為了更好地驗(yàn)證改進(jìn)的效果，對(duì)兩種系統(tǒng)在不同負(fù)載水平下的靈活性進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果如圖2所示。

圖2 比較不同負(fù)荷水平下的初始方案和改進(jìn)方案的靈活性

從上面的評(píng)估可以看出，初始系統(tǒng)的靈活性指數(shù)隨著負(fù)載水平的增加而顯著增加，而改進(jìn)系統(tǒng)的靈活性指數(shù)變化相對(duì)緩慢。進(jìn)一步的分析表明，在最初的方案中，某些設(shè)備的關(guān)閉導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況，導(dǎo)致靈活性指數(shù)隨負(fù)荷水平呈指數(shù)增長。然而，在改進(jìn)的系統(tǒng)中，這些問題總是在較高的負(fù)載水平上出現(xiàn)，因此靈活性指數(shù)通常仍然很低。

3.2 實(shí)際電網(wǎng)算例

電網(wǎng)目前的系統(tǒng)包括6個(gè)電壓等級(jí)，即3012個(gè)等級(jí)和3572個(gè)分支。本文認(rèn)為該系統(tǒng)是未來交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的一種解決方案。該部門的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)目前為423.94，不符合靈活性要求，需要改進(jìn)。原程序缺陷分析結(jié)果如表3所示。

表3 原始方案缺陷分析結(jié)果

從表3可以看出，原方案的低壓故障主要集中在較弱的分支679-670、2.069-1.168、261-254、1.869-1.663和671-611，占系統(tǒng)總指數(shù)的64%。在上述分析的基礎(chǔ)上，制定了改進(jìn)方案：2651-2603分公司新建平行線，679-670、2069-1168、261-254，1869-1663、671-611分公司產(chǎn)能增加200%。通過對(duì)柔性的評(píng)價(jià)，改進(jìn)方案節(jié)點(diǎn)的張力指數(shù)為268。該部門目前的指數(shù)為149。這表明改進(jìn)方案的靈活性確實(shí)得到了提高。對(duì)上述實(shí)例的分析表明，所提出的方法可以有效地應(yīng)用于大型電網(wǎng)，具有實(shí)際價(jià)值。

4 結(jié)束語

本文提出了一種儀表和設(shè)備停機(jī)率節(jié)點(diǎn)電壓和電流區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的分支，這個(gè)指數(shù)可以反映不確定性傳輸設(shè)備的維修和故障停產(chǎn)，減少不同電壓等級(jí)、設(shè)備額定容量的影響，為了區(qū)別和預(yù)警系統(tǒng)的影響不同，管理系統(tǒng)、緊急狀態(tài)可用于定量評(píng)估網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的靈活性；本文針對(duì)靈活性較低的方案，提出了一種判斷和改進(jìn)傳輸規(guī)劃方案缺陷的方法。關(guān)鍵環(huán)節(jié)的靈活性使規(guī)劃人員能夠提出有針對(duì)性的改進(jìn)和優(yōu)化方案。