淺析電力系統(tǒng)關(guān)鍵線路辨識

蘇欣++孫永生++姚遠(yuǎn)++王繼廣

摘 要：簡要分析電氣介數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣閿?shù)以及潮流介數(shù)，通過對比得出更加符合電網(wǎng)實際物理屬性的關(guān)鍵線路辨識方法：潮流介數(shù)法。此方法考慮了發(fā)電機(jī)和負(fù)荷間最大可用傳輸功率對關(guān)鍵線路的影響，能有效量化關(guān)鍵線路在發(fā)電機(jī)到負(fù)荷功率傳輸中發(fā)揮的作用，更加適應(yīng)于電力系統(tǒng)實際應(yīng)用。潮流介數(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)關(guān)鍵線路辨識，可方便對電力系統(tǒng)的分析和控制，有效降低不可控情況的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 關(guān)鍵線路辨識 潮流介數(shù)

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）0109-01

現(xiàn)如今，社會的發(fā)展穩(wěn)定越發(fā)離不開電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，兩者的關(guān)系日益緊密，同時大范圍停電所造成的社會經(jīng)濟(jì)損失也越發(fā)不可估量。2012年印度發(fā)生的大規(guī)模停電事故為全世界電網(wǎng)的安全運(yùn)行敲響了警鐘。研究表明，某些個別元件的故障往往是導(dǎo)致大停電事故的罪魁禍?zhǔn)?，繼而引發(fā)系統(tǒng)整體的連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)完全崩潰，因此可以得出結(jié)論：系統(tǒng)中起關(guān)鍵的線路往往會推動大停電事故的快速蔓延，因此，準(zhǔn)確及時地識別這些關(guān)鍵線路就顯得非常有研究價值。

1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣閿?shù)

通常用介數(shù)來度量支路或節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，介數(shù)越大的支路或者節(jié)點(diǎn)，其在網(wǎng)絡(luò)中的中介功能就愈加凸顯，所以其所處地位很關(guān)鍵。

2 電氣介數(shù)

電流信心在電網(wǎng)中的傳輸存在“可分性”，也就是說在電網(wǎng)中，從發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)輸送到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率分流傳播時遵循基爾霍夫定律，而電流傳播的路徑有可能是電網(wǎng)中所有線路。鑒于其它模型的基本思想以及電力系統(tǒng)潮流分布的特點(diǎn)，線路的電氣介數(shù)可定義為：

G、L：所有發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)；Wm：發(fā)電機(jī)m的權(quán)重，取發(fā)電機(jī)額定容量；Wn：負(fù)荷節(jié)點(diǎn)n的權(quán)重，取實際或峰值負(fù)荷；Imn（i，j）：在發(fā)電負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對（m，n）間加上單位注入電流源后在線路ij上引起的電流。先不對潮流按最短路徑流動進(jìn)行假設(shè)，而電路的計算方程符合物理原理的，所以具備一定的合理性。這種定義法使其不再受到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞南拗?，借助“介?shù)”理念定義的電力系統(tǒng)實際的線路介數(shù)則更加的適合。不過，線路中電流的方向性是電氣介數(shù)沒有考慮到的，僅僅疊加了不同方向的電流絕對值。

3 潮流介數(shù)

因為發(fā)電負(fù)荷對功率的傳輸路徑在每條線路上都是不完全一樣的，故通過該線路的發(fā)電機(jī)與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對后，在全網(wǎng)中的重要性程度指標(biāo)——潮流介數(shù)因此就得到了。實際電力系統(tǒng)中，因潮流疊加方向的不同，功率由發(fā)電機(jī)向負(fù)荷傳輸?shù)穆窂街皇请娋W(wǎng)線路的一部分，線路潮流介數(shù)的指標(biāo)由此而提出來了。定義基于單一發(fā)電負(fù)荷對的線路潮流介數(shù)如下。

式中：單一潮流介數(shù)的權(quán)重是min（Sm，Sn），取發(fā)電機(jī)m的實際出力和負(fù)荷n的實際負(fù)荷中的較小值，表示m與n之間的最大可用傳輸功率；P（m，n）為發(fā)電機(jī)m到負(fù)荷n所傳輸?shù)挠泄β?，Pij（m，n）為P（m，n）在線路ij上的分量。該指標(biāo)表示，在單一發(fā)電負(fù)荷對之間潮流傳輸時，此線路所擔(dān)任的功率傳輸任務(wù)的重要程度。

因不同的發(fā)電負(fù)荷對傳輸路徑可能經(jīng)過每條線路，所以該線路在電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下的重要程度可以通過被經(jīng)過的次數(shù)反應(yīng)出來。電網(wǎng)中所有發(fā)電負(fù)荷對的線路潮流介數(shù)指標(biāo)定義為

式中：G為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合；L為所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。

求取線路的潮流介數(shù)根據(jù)式（3）和（4）可得，有兩個關(guān)鍵量需求得：①負(fù)荷n的功率組成中發(fā)電機(jī)m的貢獻(xiàn)功率，即發(fā)電機(jī)m向負(fù)荷n所傳輸?shù)墓β蔖（m，n）；②各條線路功率中發(fā)電負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對（m，n）的貢獻(xiàn)功率Pij（m，n）。根據(jù)潮流追蹤法，基于順序分配矩陣，分別追蹤計算逆流和順流，ij線路中的潮流功率組成即可求得。

ij線路的潮流中流向負(fù)荷n部分的為：

式中：Pij為線路ij中的有功功率；Pi為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)潮流；PLn為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)n的有功負(fù)荷；Ad為順序分配矩陣，其元素為

最終我們可以計算得出ij線路的潮流介數(shù)計算公式：

4 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣閿?shù)和已有介數(shù)指標(biāo)都是假設(shè)母線間功率只按最短路徑流動，其他可能傳輸路徑的作用在計算介數(shù)時被忽略了；現(xiàn)有的已研究建立的電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ鸵詿o向圖居多，線路潮流方向性的特點(diǎn)并沒有考慮到，而使用潮流介數(shù)作為電力系統(tǒng)關(guān)鍵線路辨識指標(biāo)解決了其存在的不足。潮流介數(shù)基于當(dāng)前實際電網(wǎng)潮流分布，對線路中潮流的方向性和實際潮流分布特點(diǎn)進(jìn)行考慮，使線路在功率傳輸發(fā)揮的作用得以充分體現(xiàn)和量化，也更加符合電力系統(tǒng)的實際。

參考文獻(xiàn)

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