大規(guī)模電網(wǎng)運行方式調(diào)整潮流計算及病態(tài)診斷

彭慧敏, 李 峰, 袁虎玲, 鮑顏紅

(南瑞集團(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院)有限公司, 江蘇省南京市 211106)

0 引言

特高壓跨區(qū)大容量交直流混聯(lián)電網(wǎng)具有很大的輸電優(yōu)勢,同時也給大規(guī)模電網(wǎng)潮流計算分析帶來了挑戰(zhàn)。采用目前已有算法對大規(guī)模的交直流混聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行潮流計算時,容易碰到潮流不收斂的問題,因此提高潮流算法的收斂性能顯得尤為迫切。

牛頓—拉夫遜(NR)法[1]是計算潮流分布的傳統(tǒng)方法,其基本思路是把非線性方程組局部線性化,根據(jù)不平衡量求解線性化后的方程,逐步尋找潮流解。為解決牛頓潮流法的初值敏感問題,通常先采用PQ分解法[2]或高斯—賽德爾(G-S)法[3]迭代1至2次,獲取合適的給定初值,再進行NR迭代。為提高大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計算收斂性,典型的方法主要有最優(yōu)乘子法[4]、張量法[5-6]、自適應(yīng)列文伯格—馬夸爾特(LM)方法[7-8]。

目前,國內(nèi)外大型的商業(yè)電力系統(tǒng)分析軟件大都先采用PQ分解法在給定的PQ迭代次數(shù)內(nèi)獲取最佳初值,再在NR設(shè)定的迭代次數(shù)內(nèi)迭代獲取滿足收斂精度的節(jié)點電壓狀態(tài)向量并計算潮流分布,否則視為潮流不收斂。為減小迭代路徑對潮流收斂性的影響,部分分析軟件引用了PQ分解法次數(shù)變更策略。

對于大規(guī)模交直流混聯(lián)電網(wǎng),潮流數(shù)據(jù)不完整或不合理,如變壓器分接頭位置選擇不當(dāng)、線路電阻電抗過小以及電阻與電抗比值過大[9]、功率分布不合理,均有可能導(dǎo)致NR迭代的雅可比矩陣條件數(shù)過大,影響潮流收斂性。采用超/特高壓交直流電網(wǎng)大容量、遠距離輸電,長線路重負荷在所難免,可能出現(xiàn)PV-PQ節(jié)點的頻繁轉(zhuǎn)換、直流控制策略切換[10]以及交直流間節(jié)點電壓和等值負荷的頻繁迭代,將進一步惡化潮流的收斂性,表現(xiàn)明顯的病態(tài)特征,目前大量文獻從理論上研究了病態(tài)潮流的求解和自動調(diào)整方法[11-14],但工程實用化可操作性不強。

調(diào)度和運行方式計算人員經(jīng)常面臨方式變化和調(diào)整,迫切需要提供翔實有用的潮流收斂性能和病態(tài)潮流的自動診斷和修正方法,當(dāng)潮流方程組本身不存在實數(shù)解時,通過調(diào)整發(fā)電機出力、變壓器分接頭甚至切除部分負荷等措施使潮流方程回到可行解域,實現(xiàn)對大電網(wǎng)潮流數(shù)據(jù)的自動診斷和運行方式調(diào)整潮流計算。

本文針對上述問題,首先梳理總結(jié)了潮流收斂性特征及應(yīng)對措施,分析了病態(tài)潮流的典型特征及產(chǎn)生原因,提出了病態(tài)潮流的診斷方法和潮流收斂性指標。然后,針對不收斂潮流方式,提出了基于內(nèi)點法最優(yōu)潮流的潮流收斂性自動調(diào)整方法。最后,針對大規(guī)模電網(wǎng)的運行方式調(diào)整潮流計算極易引起收斂問題,提出了一套工程實用的涵蓋操作后不平衡功率分攤模擬、潮流數(shù)據(jù)檢查、潮流初值給定、潮流收斂性自動識別、潮流方式自動調(diào)整的潮流計算方法。

1 病態(tài)潮流的特征及產(chǎn)生原因

如圖1所示,隨著負荷的增加,潮流方式收斂的電壓解逐漸逼近電壓崩潰點,潮流求解收斂性逐漸變差,需根據(jù)潮流收斂特征給出相應(yīng)的求解方法。

圖1 潮流收斂性特征及應(yīng)對措施Fig.1 Convergence characteristics of power flow and counter measures

病態(tài)潮流求解中表現(xiàn)的特征有:潮流收斂依賴于搜索路徑和參數(shù)設(shè)置,潮流收斂解嚴重偏離啟動初值,迭代次數(shù)增加而收斂速度慢。數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為潮流解臨近電壓不穩(wěn)定點,采用牛頓類方法求解時表現(xiàn)為雅可比矩陣中部分元素的微小變化或者不平衡向量的微小變化將引起修正解的很大變化。

引起潮流病態(tài)的主要原因:一是算法,如牛頓類方法迭代中雅可比矩陣條件數(shù)過大;二是潮流方式,如存在部分線路或斷面潮流過重。

但工程實際中,調(diào)度方式運行人員更關(guān)注NR迭代中如何自動診斷潮流病態(tài)并快速調(diào)整潮流,以及實用的運行方式調(diào)整潮流計算方法。

2 病態(tài)潮流的診斷方法和潮流收斂性指標

對于NR迭代過程中出現(xiàn)的病態(tài)現(xiàn)象,理論上可以采用迭代中雅可比矩陣求條件數(shù),并依據(jù)條件數(shù)判別潮流病態(tài)。但實際中因計算量和雅可比矩陣求逆困難,一般采用如下經(jīng)驗判別:①系數(shù)矩陣間數(shù)量級相差很大并無一定規(guī)則;②系數(shù)矩陣中某些行或列近似線性相關(guān),或消去過程中出現(xiàn)小的主元素;③余量已經(jīng)很小,但解不符合要求。

本文根據(jù)實際大型電網(wǎng)潮流計算采用簡化NR法的計算經(jīng)驗,并考慮到最優(yōu)乘子法[4,15]可以收斂得到最小二乘意義下的潮流解,能避免NR法潮流的發(fā)散和振蕩現(xiàn)象,針對帶最優(yōu)乘子的NR迭代,采用如下病態(tài)潮流診斷方法。

設(shè)第k次迭代時[Δx](k)中電壓幅值和相角最大元素的絕對值分別為ΔU(k)和Δδ(k),定義電壓幅值和相角迭代衰減比指標分別為ΔU(k)/ΔU(k-1)和Δδ(k)/Δδ(k-1)。

依據(jù)ΔU(k)/ΔU(k-1)和Δδ(k)/Δδ(k-1)的衰減特性,進行潮流求解病態(tài)特性診斷。

ΔU(k)/ΔU(k-1)和Δδ(k)/Δδ(k-1)隨著迭代次數(shù)增加,衰減趨近于0時,潮流具有較好的收斂性。若出現(xiàn)振蕩時則潮流收斂性變差。若迭代過程中無法衰減趨近于0則潮流不收斂。

依據(jù)NR迭代中指標突變時ΔU(k)/ΔU(k-1)和Δδ(k)/Δδ(k-1)的大小,進行潮流求解的病態(tài)特征確定。當(dāng)ΔU(k)/ΔU(k-1)大于Δδ(k)/Δδ(k-1)時,病態(tài)特征主因是局部無功支撐不足引起,反之,存在部分斷面潮流過重引起的收斂問題。

若迭代過程中存在多次指標突變時,取各突變點ΔU(k)/ΔU(k-1)和Δδ(k)/Δδ(k-1)之和的大小進行病態(tài)特征確定。

帶最優(yōu)乘子的NR迭代,在避免潮流發(fā)散和振蕩的同時,也避免了指標本身隨NR迭代過程而波動振蕩,總是表現(xiàn)為最小二乘解意義下的電壓幅值和相角偏差,與已有的方法相比,提高了指標的實用性。

3 基于內(nèi)點法最優(yōu)潮流的潮流自動調(diào)整

對診斷識別為病態(tài)或無解的潮流方式,迫切需要實用的潮流自動調(diào)整方法,獲取可行的潮流解。傳統(tǒng)的非線性規(guī)劃潮流調(diào)整,病態(tài)特征和可選調(diào)整區(qū)域未知,目標函數(shù)和可控變量選擇困難,可控變量選擇不當(dāng)或可調(diào)空間不足時,均可能導(dǎo)致優(yōu)化潮流不收斂。

以下根據(jù)病態(tài)特征的主因,提出了基于內(nèi)點法[16]最優(yōu)潮流的潮流自動調(diào)整方法。

3.1 局部無功支撐不足引起潮流不收斂

診斷病態(tài)特征主要是局部無功支撐不足時,一般在有功出力不調(diào)整的基礎(chǔ)上,采用重新調(diào)整系統(tǒng)無功獲取可行解。因此,選擇調(diào)整發(fā)電機無功出力、投/切電容、電抗器組等各種控制變量,根據(jù)網(wǎng)損變化大小,選擇1至2臺機組有功出力可調(diào),在滿足系統(tǒng)各種約束的前提下,使系統(tǒng)中給定平衡網(wǎng)損變化的機組有功出力調(diào)整最小。其數(shù)學(xué)模型描述如下:

(1)

式中:PG0i和PGi分別為第i臺機組調(diào)整前后的有功功率;SG為發(fā)電機組集合;wPG為對應(yīng)機組的有功權(quán)重系數(shù);h(x)表示決策變量x函數(shù)的等式約束,主要是指電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和功率平衡約束;不等式約束g(x)為可控發(fā)電機無功出力、投/切電容、電抗器組的上下限運行約束。

根據(jù)[Δx](k)中電壓幅值的偏差大小,選擇偏差較大節(jié)點的發(fā)電機無功出力、投/切電容、電抗器作為可控變量。通常正偏差節(jié)點降無功出力,負偏差節(jié)點增無功出力。

3.2 斷面潮流過重引起潮流不收斂

診斷病態(tài)特征主要是部分斷面潮流過重時,需調(diào)整發(fā)電機有功出力,同時輔以局部無功調(diào)整,才能獲取可行解。因此,選擇調(diào)整發(fā)電機有功和無功出力等控制變量,在滿足系統(tǒng)各種約束的前提下,使系統(tǒng)中所有可調(diào)機組的有功出力調(diào)整最小。數(shù)學(xué)模型描述同式(1),此時不等式約束為可控發(fā)電機有功出力和無功出力的上下限運行約束。

根據(jù)[Δx](k)中電壓相角的偏差大小,選擇偏差較大節(jié)點的發(fā)電機有功出力或負荷作為可控變量。通常正偏差節(jié)點有功降出力或增負荷,負偏差節(jié)點有功增出力或降負荷。

4 大規(guī)模電網(wǎng)運行方式調(diào)整潮流計算

對于運行人員調(diào)整后的電網(wǎng)運行方式,極易出現(xiàn)潮流收斂性問題。在本文提出的自動診斷潮流病態(tài)并快速調(diào)整潮流方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合并完善工程實用中的操作后不平衡功率分攤模擬、潮流數(shù)據(jù)檢查、潮流初值給定方法,提出了一套工程實用的運行方式調(diào)整潮流計算方法,以滿足對運行方式調(diào)整潮流計算的需求。

4.1 操作后不平衡功率ΔP的分攤模擬

針對大電網(wǎng)的運行方式調(diào)整包括網(wǎng)絡(luò)拓撲調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點注入調(diào)整。對于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點注入調(diào)整引起的操作后不平衡功率,需事先按設(shè)定的規(guī)則,模擬操作后的功率平衡過程。

1)方法1:模擬發(fā)電機和負荷的一次頻率響應(yīng)

將操作后引起的不平衡功率ΔP按提供的機組調(diào)差系數(shù)和負荷頻率響應(yīng)特性,進行一次調(diào)頻模擬分攤不平衡功率。

依據(jù)機組i調(diào)差系數(shù)Ri,節(jié)點n負荷PLn0和靜態(tài)負荷頻率變化1%引起有功變化百分比ln,則機組i和負荷節(jié)點n分別按式(2)和式(3)分攤不平衡功率:

(2)

(3)

若按式(2)分攤后,機組i出力越限,則固定該機組出力(一次調(diào)頻能力失效),將剩余部分繼續(xù)在仍具有一次調(diào)頻能力的機組和負荷內(nèi)部分攤。

2)方法2:模擬自動發(fā)電控制(AGC)機組二次調(diào)頻響應(yīng)

依據(jù)最終穩(wěn)態(tài)分攤控制效果,具體分攤控制邏輯實現(xiàn)方法如下。

若某區(qū)域控制偏差(ACE)內(nèi)區(qū)域I操作引起的功率缺額ΔPI可由區(qū)域I內(nèi)的所有AGC機組j維持分攤平衡(如式(4)所示),則ΔPI僅在該ACE區(qū)內(nèi)的AGC機組間分攤,此時頻差為0。

(4)

若某ACE內(nèi)區(qū)域I操作引起的功率缺額ΔPI超過本ACE區(qū)內(nèi)AGC機組的可調(diào)節(jié)范圍(如式(5)或式(6)所示),此時區(qū)域I內(nèi)AGC機組均分攤到上限或下限,超過部分由上一級調(diào)度管轄區(qū)S內(nèi)的AGC機組參與分攤,最終實現(xiàn)頻差為0。

(5)

(6)

若某ACE內(nèi)區(qū)域I操作引起的功率缺額ΔPI超過本ACE區(qū)內(nèi)AGC機組和其上一級調(diào)度管轄AGC機組的可調(diào)節(jié)范圍(如式(7)或式(8)所示),此時區(qū)內(nèi)AGC機組和其上一級調(diào)度管轄AGC機組均分攤到限,超過部分由該網(wǎng)內(nèi)其他ACE區(qū)內(nèi)AGC機組一起參與有差調(diào)節(jié)，并依據(jù)各區(qū)的ACE確定各ACE區(qū)內(nèi)的分攤量。

(7)

(8)

對于操作后不平衡功率分攤模擬后的方式潮流計算,單臺平衡機可能存在出力越限,甚至因送出通道潮流過重而惡化潮流收斂性?？梢酝ㄟ^后續(xù)潮流數(shù)據(jù)檢查并給出相應(yīng)的工程應(yīng)對措施。

4.2 潮流數(shù)據(jù)檢查及工程應(yīng)對措施

小支路阻抗的檢查:當(dāng)線路電阻電抗過小時,導(dǎo)納陣可能出現(xiàn)過大元素,引起雅可比矩陣條件數(shù)過大,惡化潮流收斂性。工程實用中小支路兩端節(jié)點電壓在數(shù)值上幾乎接近,1×10-5以下的阻抗值與采用1×10-5阻抗值的計算,系統(tǒng)潮流結(jié)果差異可以接受。因此,采用小支路阻抗檢查方法,潮流計算前對潮流數(shù)據(jù)進行檢測。當(dāng)小支路阻抗過小,小于設(shè)定最小阻抗值(如單精度計算時取1×10-5)時,則限定其為設(shè)定最小阻抗值。

(9)

(10)

當(dāng)校核存在明顯越限時,對于不收斂的潮流方式,通過方式重新調(diào)整,基于內(nèi)點法最優(yōu)潮流可以消除平衡機送出線路潮流越限或選擇候選機組模擬多平衡機分攤,實現(xiàn)平衡機出力越限調(diào)整,獲取合理的潮流結(jié)果。

4.3 潮流初值給定

通常潮流計算基于平啟動(V=V(0)),采用固定PQ分解法次數(shù)給出NR迭代潮流初值。當(dāng)潮流初值不在NR迭代收斂域內(nèi)時,NR迭代無法得到滿足收斂的解。以下提出了變更PQ分解法次數(shù)和上輪NR迭代最優(yōu)解加權(quán)的潮流初值給定方法,以改善與搜索路徑強相關(guān)的潮流方式收斂性。具體方法如下。

若基于平啟動采用固定PQ分解法次數(shù)確定NR初值,NR迭代結(jié)束后潮流不滿足收斂條件。記NR迭代過程中的最優(yōu)解記為V(k),當(dāng)對應(yīng)最優(yōu)解V(k)的NR迭代功率偏差滿足一定門檻值時,則下一輪基于平啟動采用變更PQ分解法次數(shù)策略,取PQ分解法初值V(0)與V(k)加權(quán),即V=αV(0)+βV(k)(α+β=1)作為下一輪NR迭代潮流初值。

由于本輪PQ+NR迭代時,計及了上輪NR迭代中的最優(yōu)解V(k),可彌補PQ分解時的有功和無功功率的交互影響,給出更加合理的NR迭代潮流初值。

4.4 潮流病態(tài)和收斂性的自動識別

采用本文提出的病態(tài)潮流診斷電壓幅值和相角迭代衰減比指標ΔU(k)/ΔU(k-1)和Δδ(k)/Δδ(k-1),自動識別病態(tài)潮流和迭代中的潮流收斂性。

若NR迭代過程中電壓幅值和相角迭代衰減比指標隨迭代次數(shù)的增加而振蕩,均無法衰減趨近于0,則自動識別潮流求解表現(xiàn)病態(tài),無法正常收斂。

當(dāng)診斷潮流求解表現(xiàn)病態(tài)時,依據(jù)NR迭代中指標突變時ΔU(k)/ΔU(k-1)和Δδ(k)/Δδ(k-1)的大小,進行潮流求解的病態(tài)特征確定。當(dāng)ΔU(k)/ΔU(k-1)大于Δδ(k)/Δδ(k-1)時,病態(tài)特征主因是局部無功支撐不足,反之,存在部分斷面潮流過重引起收斂的問題。

4.5 潮流方式自動調(diào)整

對于潮流求解診斷為病態(tài)且確定了病態(tài)特征的潮流方式,采用本文提出的根據(jù)病態(tài)特征構(gòu)建基于內(nèi)點法最優(yōu)潮流的潮流自動調(diào)整方法,通過優(yōu)化方式進行出力或可投切電容電抗器調(diào)整,獲取滿足調(diào)整目標要求的潮流收斂方式。

大規(guī)模電網(wǎng)運行方式調(diào)整潮流計算流程見附錄A圖A1。

5 病態(tài)潮流診斷和運行方式調(diào)整潮流計算分析

5.1 病態(tài)潮流診斷指標及特征確定

以IEEE 14標準系統(tǒng)為例(選取發(fā)電機節(jié)點1為平衡機節(jié)點),發(fā)電機節(jié)點2出力增加為5倍的初始出力。負荷節(jié)點9,10,11,13,14均分別增加為4倍和5倍的初始負荷,此時潮流均不收斂。

采用本文病態(tài)潮流診斷指標定義,計算得到增加為4倍初始負荷無補償和增加無功補償(選擇節(jié)點5增加)的兩種方式下NR迭代的指標曲線,如圖2所示。

由圖2可知:負荷增加為4倍的初始負荷時,NR迭代到第2次時,較小的功率偏差向量導(dǎo)致大部分負荷節(jié)點電壓大幅變化,隨著迭代次數(shù)增加，病態(tài)潮流診斷指標出現(xiàn)振蕩,且無法衰減趨近于0,潮流求解表現(xiàn)明顯的病態(tài)特征。

圖2 NR迭代中病態(tài)潮流診斷指標(4倍初始負荷)Fig.2 Diagnostic indices of ill-conditioned power flow in each NR iteration step (four times of initial load)

將圖2縱坐標最大值放大,以顯示第2次NR迭代時指標突變點處的最大指標值(見圖3)。

圖3 NR迭代中指標突變點比較(4倍初始負荷)Fig.3 Jump point comparison of indices in NR iteration (four times of initial load)

依據(jù)指標衰減特性診斷潮流求解病態(tài)后,由圖3中指標曲線突變處的指標大小確定病態(tài)特征。電壓幅值指標大于電壓相角指標,可以確定病態(tài)特征的主因是局部無功支撐不足。

圖3中第2次NR迭代中電壓幅值指標突變點處的值對應(yīng)節(jié)點5的結(jié)果。若選擇節(jié)點5增加無功補償,如圖2所示,隨著迭代次數(shù)的增加,病態(tài)潮流診斷指標快速衰減趨近于0,具有較好的收斂性。

進一步將負荷節(jié)點9,10,11,13,14增加至5倍的初始負荷,依據(jù)指標衰減特性,隨著迭代次數(shù)增加,指標無法衰減趨近于0,潮流不收斂,如圖4所示。由圖4可知,第2次和第27次NR迭代時存在指標突變(第2次NR迭代時相角指標值為1 688 295,幅值指標值為742 422,圖4中未顯示,突變情況同圖3),均表現(xiàn)為相角指標大于幅值指標,潮流求解病態(tài)特征表現(xiàn)為部分斷面潮流過重。

圖4 NR迭代中病態(tài)潮流診斷指標(5倍初始負荷)Fig.4 Diagnostic indices of ill-conditioned power flow in each NR iteration step(five times of initial load)

同理,以西北電網(wǎng)某離線方式數(shù)據(jù)為例,交流節(jié)點數(shù)為9 672,支路數(shù)為23 428。該方式NR迭代的指標曲線如圖5所示。在指標曲線各突變點處,電壓幅值指標大于電壓相角指標,潮流求解表現(xiàn)出局部無功支撐不足的病態(tài)特征。其中,橫坐標為NR迭代次數(shù),縱坐標為病態(tài)潮流診斷指標。

圖5 NR迭代中病態(tài)潮流診斷指標(西北電網(wǎng))Fig.5 Diagnostic indices of ill-conditioned power flow in each NR iteration step (Northwest grid)

指標曲線各突變點處NR迭代各節(jié)點的ΔU(k)/ΔU(k-1)和Δδ(k)/Δδ(k-1),反映了該節(jié)點前后兩次迭代的電壓幅值和相角的變化。病態(tài)特征主因是疆電外送通道傳輸功率大而通道無功支撐不足。

選取NR迭代第3次時電壓幅值突變最大節(jié)點的近區(qū)變壓器高壓側(cè)節(jié)點(甘肅橋灣風(fēng)電場匯聚節(jié)點,補償1 500 Mvar)進行無功補償,此時潮流收斂。選取NR迭代第4次時電壓相角突變正的最大節(jié)點和負的最大節(jié)點所在區(qū)域新疆和寧夏降低和增加出力(新疆外送出力減少2 000 MW),減少新疆外送使得甘肅橋灣風(fēng)電場近區(qū)電壓降落減少,此時潮流收斂。

從以上2個測試案例可知,采用本文提出的病態(tài)潮流診斷電壓幅值和相角迭代衰減比指標,在快速診斷潮流病態(tài)及病態(tài)特征的同時,也給出了潮流調(diào)整的可行方向和可調(diào)區(qū)域。

5.2 平衡機出力越限檢查及候選平衡機分攤

以某區(qū)域系統(tǒng)日計劃數(shù)據(jù)為例,由于直流送電計劃未及時更新,部分直流異步互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無法拼接,實際拼接網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中交流節(jié)點數(shù)為2 959,支路數(shù)為3 483。未拼接成功的異步互聯(lián)直流可以分別等效模擬整流和逆變側(cè)子網(wǎng)的機組增出力和負荷增加方式調(diào)整,兩子網(wǎng)平衡機分別存在出力越上下限現(xiàn)象,某些斷面時刻運行方式數(shù)據(jù)甚至出現(xiàn)潮流不收斂。

對某斷面時刻不收斂方式,采用本文提出的平衡機出力越限檢查及候選平衡機分攤方法后,如圖6所示,NR迭代3次,此時2個異步子網(wǎng)的平衡機有功出力越限完全消除,越限部分已由候選平衡機在迭代中分攤,各子網(wǎng)分攤的總量趨于常量,NR迭代15次后所有節(jié)點累計的功率偏差趨近于0,潮流滿足收斂條件。其中,橫坐標為NR迭代次數(shù),縱坐標為有功分攤量/功率偏差。

圖6 NR迭代中平衡機越限分攤量和功率偏差曲線Fig.6 Allocation of balancing machine output limits and power deviation during NR iteration

5.3 局部無功支撐不足調(diào)整

繼續(xù)退出部分直流受端換流站無功補償容量時,此時受端無功支撐不足,甚至出現(xiàn)潮流不收斂。采用本文提出的病態(tài)潮流診斷方法,基于內(nèi)點法最優(yōu)潮流的潮流自動調(diào)整方法,盡量選擇電壓幅值突變較大節(jié)點所在區(qū)域的發(fā)電機無功出力和可投切電容電抗器作為控制量,以發(fā)電機出力調(diào)整量最小為目標(即有功網(wǎng)損變化最小),進行無功優(yōu)化,結(jié)果如表1所示。

表1 無功優(yōu)化前后主要投切點容量變化Table 1 Capacity change of switching node beforeand after reactive power optimization

5.4 斷面潮流過重調(diào)整

繼續(xù)降低某省外送部分直流輸電容量并僅減弱交流送出通道電氣聯(lián)系,此時外送交流斷面潮流過重,常規(guī)潮流程序計算出現(xiàn)潮流不收斂。采用本文提出的病態(tài)潮流診斷方法,基于內(nèi)點法最優(yōu)潮流的潮流自動調(diào)整方法,盡量選擇電壓相角突變數(shù)值較大的正負節(jié)點所在區(qū)域發(fā)電機有功出力作為控制量(本例對應(yīng)為部分省內(nèi)和省外機組),以發(fā)電機出力調(diào)整量最小為目標,進行最優(yōu)潮流優(yōu)化,結(jié)果如下:省內(nèi)和省外發(fā)電機出力優(yōu)化后的調(diào)整總量分別為-616 MW和859 MW。

優(yōu)化后單回500 kV交流線路送電2 600 MW(較初始數(shù)據(jù)單回線路增加1 800 MW),較初始數(shù)據(jù)交直流6回線路外送斷面功率回降616 MW,省外受電側(cè)機組增出力859 MW,多余部分彌補單回500 kV交流線路傳輸功率增加1 800 MW引起的線路傳輸網(wǎng)損的急劇增加。

6 結(jié)語

本文采用帶最優(yōu)乘子的NR迭代電壓幅值和相角的偏差衰減比來診斷病態(tài)潮流,根據(jù)兩者突變點處的大小確定病態(tài)特征,建立基于內(nèi)點法最優(yōu)潮流的病態(tài)潮流和無解潮流的自動調(diào)整模型。最后,針對大規(guī)模電網(wǎng)運行方式調(diào)整潮流計算,提出了一套工程實用的操作后不平衡功率分攤模擬、潮流數(shù)據(jù)檢查、潮流初值給定、潮流收斂性自動識別、潮流方式自動調(diào)整的方法。仿真分析結(jié)果表明,本文提出的病態(tài)特征診斷和運行方式自動調(diào)整方法,能準確有效地識別潮流病態(tài)特性,有助于潮流自動調(diào)整及收斂性改善,并應(yīng)用于江蘇智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)(簡稱“D5000系統(tǒng)”)運行方式調(diào)整潮流計算。

隨著交直流電網(wǎng)中電力電子設(shè)備的增加,大規(guī)模交直流電網(wǎng)的互聯(lián),所提潮流診斷和調(diào)整方法如何更好地適應(yīng)兩者的影響,仍需進一步深入研究和討論。

附錄見本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

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彭慧敏(1972—),男,通信作者,博士,高級工程師,主要研究方向:電力系統(tǒng)分析與控制。E-mail： penghuimin@sgepri.sgcc.com.cn

李 峰(1981—),男,高級工程師,主要研究方向:電力系統(tǒng)分析與控制。E-mail: lifeng@sgepri.sgcc.com.cn

袁虎玲(1985—),女,高級工程師,主要研究方向:電力系統(tǒng)分析與控制。E-mail: yuanhuling@sgepri.sgcc.com.cn

(編輯蔡靜雯)

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