基于灵敏度分析的输电通道断面调控策略研究

张馨介 严涵

摘 要：输电通道的断面调控是电网稳定运行的重要保障，其调控效率直接影响到各区域电网的安全稳定运行。针对电力系统运行过程中因输送潮流过大引起断面越限的实际问题，基于不同区域电厂对不同输电线路潮流的灵敏度差异，提出一种对重要输电通道断面进行快速、准确调控的策略，通过算例验证，该策略可有效提高调度运行中断面调控的效率。

关键词：电网运行;断面调控;灵敏度;实时调控

0    引言

对断面越限的输电通道进行调控是消除电网运行风险的重要措施[1-3]。目前已对断面调控进行了大量研究，文献[4]提出了基于灵敏度及粒子群算法的输电断面功率越限控制方法，其计算较为精确，但算法过于复杂，处理时间较长。文献[5-6]定义了割集斷面支路并进行了潮流追踪和定向控制，可以准确地对发电机控制节点及相应的发电调整量进行计算，但处理周期长且无法满足断面中各支路潮流的不同控制目标。文献[3]基于直流潮流灵敏度实现了割集断面总潮流和断面中各支路潮流的控制目标，但直流潮流灵敏度计算只考虑网络拓扑参数，和实际网架中的潮流灵敏度差异较大，只能做前瞻性分析和计算。

上述方法皆对断面调控有所研究，但计算过程较为复杂，难以应用于调度员实时断面调控。为此，本文基于不同电厂出力对线路潮流的灵敏度差异，提出一种对输电通道断面进行快速、准确调控的策略，可以辅助调度员合理调控电厂出力，提高断面越限时的调控效率。

1    断面调控主要手段

电网中的断面是指连接两地区之间多条线路所形成的族，断面潮流即为组成断面的各条线路的潮流之和，它能清晰反映断面所连接两区域之间的功率交换关系。监控断面有功潮流可以保证各线路满足热稳定、动稳定限制，因此在电力系统运行中对断面进行实时监控极其重要。

目前，断面调控主要手段如下：

（1）调整电厂有功。

调整电厂有功是较为有效的断面调控方式，调增或调减送端电厂有功可直接增加或减少送端断面潮流。通过不同区域间电厂有功调整还可以改变电网潮流分布从而进行断面控制。

（2）直流有功负荷调整。

对于异步联网送出型电网，各直流有功负荷可直接进行调整或在不同直流间转移，通过各直流有功负荷的调整或转移可以改变电网潮流分布从而进行断面控制。

（3）方式变更。

可通过改变电网运行方式来进行断面控制，一般有下述两种操作方式：

1）电磁环网合环与断环。

可改变电网潮流分布，但断环往往会降低供电可靠性，合环则会提升供电可靠性。

2）合环调电及停电调电。

合环调电是指通过电磁环网合环方式将负荷不停电倒至其他供电区域后再将电磁环网断环，停电调电是指将负荷停电后倒至其他供电区域后再复电，其本质皆为改变负荷分布。

（4）限制负荷。

降低受端电网负荷可减少线路潮流从而控制断面。

2    基于灵敏度分析的输电通道断面调控策略

将电力系统区域联络断面定义为一组支路构成的集合，设为Q，可将系统分为互不连通的两部分，如图1所示。

Q={L1   L2   L3…}，i=1，2，3，…   （1）

式中：Li为断面的第i条联络支路;Q为联络断面集合。

电厂单位出力变化引起线路潮流的变化量为电厂出力对线路潮流的灵敏度。将各电厂对各线路的灵敏度通过矩阵形式描述，得灵敏度矩阵如下：

D=d11  d12  …  d1j

d21  d22  …  d2j

[…]  […]         […]

di1   di2  …  dij  （2）

其中，dij为第i个电厂出力对第j条线路潮流的灵敏度，若dij为正，则表示增加电厂出力将导致线路潮流增加;若dij为负，则表示增加电厂出力将导致线路潮流降低。

基于电厂灵敏度的联络断面越限调控方法，即通过断面需调节量及电厂出力对越限断面中各线路潮流的灵敏度，快速计算出各电厂的需调节量，实现对断面的准确调控。

在电力调度工作中，常见的断面控制公式如下：

kPL1+PL2=C  （3）

式中：k为线路L1发生故障跳闸转移到线路L2的转移比;C为常数，为断面控制值。

定义断面越限值为ΔC，则断面需调节量为-ΔC，各电厂出力需调节量为ΔQi（上调为正，下调为负），线路1的调节量为ΔP1，线路2的调节量为ΔP2，k为线路L1跳闸后转移到线路L2的转移比，可得：

[ΔQ1  ΔQ2  …  ΔQi]kd11  d12