基于电气分区的输电断面及其自动发现

石玉伟　朱风华

近年来我国输电线路故障频发，这对我国电力系统的安全运行提出了非常严峻的考验。对于某些简单轻微的输电故障，电力维修人员可以在故障初期解决。必须迅速准确地找到输电线路中因电流转移而引起的输电断面，只有这样才能实现电力故障的迅速检修。在电力系统发生故障的时候，可以利用有功增加因子的数量来进行图论法检测，以此来准确判断输电断面的位置。

一、电气分区输电断面的定义

电力研究专家在对电网运行断面分析之后，认为电网输电断面是电网中的一个最小割集，断面中的支路存在着有用功潮流方向一致的电流。断面支路的联系越紧密，那么断面相互断开的灵敏度也就越大。根据断面对输电线路影响大小的特点，可以将断面分为初始断面、输电断面和关键断面。

初始断面是电网系统中的最小割集；输电断面是指线路断开灵敏度较大的初始断面；关键断面是指对电网有重大影响的输电断面，关键断面在电网中的安全裕度最小。初始断面的发生概率最大，在初始断面的发生概率中包含着输电断面的发生概率，而关键断面的发生概率最小，包含于输电断面的发生概率中。

二、基于电气分区的断面自动发现方法

根据潮流方向将电网分成不同的电气分区，通过寻找到最小割集来得到初始断面。然后在这些初始断面中筛选寻找输电断面，输电断面中安全裕度最小的就是关键断面。

1.电气分区的方法

电气专家提出过一种基于厂站的电气分区方法，通过修正厂站的地理分区，来确定边界厂站的分区。如果将电网看出下图的二端口，厂站i与厂站j的电气距离就是两者之间的等值阻抗。

其中厂站i、j之间的电气距离可以用如下公式表示：

Dij=MijT Mij=Zii+Zjj-2Zij

在该公式中，Zii，Zij，Zjj都是与电网阻抗矩阵Z之对应的参数。如果把阻抗矩阵认定为Z，它的阶数设定为n，那么Mij就是n的维列向量，第i、j行的数值选取1和-1，其余位置数值设定为0。

电气分区的具体方法如下：首先将地理分区认定为初始的电气分区；然后对厂站进行处理，如果某些厂站与所连环上厂站分区不同，则要求该厂站要与其他环上厂站的电气分区相同。对于某些处于环上的厂站，要将它划入和环上相连厂站相同的电气分区中；最后，要准确计算每一个边界厂站到其他厂站的平均电气距离，将该厂站置于最近的电气分区中。

2.输电断面的发现方法

在发现初始断面的情况下，可以筛选潮流方向一致和支路开断因子较大的初始断面，从而得到输电断面。在实际情况中，当支路处于轻载状态或支路的传输的功率较小时，这种支路的有功功率潮流方向可能和其他支路不一致。但是如果该支路潮流对其他断面的影响不大时，可以认为断面的整体有功潮流方向都是相同的。

如果断面支路的联系越紧密，那么它们之间的断开因子也就越大，断开因子满足以下公式：

其中Dk-l， 为线路l开断后功率转移到其他线路k上的比例；Xk和Xf是线路k线路f的电抗； Xf-f与Xk-f是直流潮流模型阻抗矩阵线路l与两端自然阻抗线路k两端的互阻抗；Dmin是阈值。

三、电气分区输电线路断面的自动发现实例分析

A省在某时刻运行厂站167个，拥有238条支路，根据本文中提到的电气分区方法现将A省的电网分布划分如下图：

利用本文中提到的输电断面的发现办法，对A省电网分区线路进行了检测：发现了初始断面19个，发现了输电断面9个，另外运行方式专家给出了9个断面。在下表中具体给出了运行方式专家发现的9个断面的情况，表中用黑色字体标出的是新发现的输电断面：

通过对表格的观察，我们可以发现赣东北地区出现了一些新发现的输电断面，其他地区也出现了不同程度输电断面。

四、结语

本文具体研究了输电线路分区的方法，这种方法是以输电地区的地理位置为原始分区，

在原始分区的基础上再对厂站电网进行分区处理。如果某些厂站与所连环上厂站分区不同，则要求该厂站要与其他厂站电气分区相同。对于某些处于环上的厂站，要将它划入和环上相连厂站相同的电气分区中。在寻找电网输电断面的过程中，应先寻找到的电网的初始断电线路，然后从初始断面中筛选寻找输电断面，输电断面中安全裕值最小就是关键断面。

参考文献：

[1]赵峰，孙宏斌，张伯明.基于电气分区的输电断面及其自动发现[J].电力系统自动化，2011，05：42-46+81.

[2]童庆赞.基于电气分区的电网输电断面自动发现方法分析[J].科技创业家，2012，24：149.