電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分算法研究

韓敬明

近些年來(lái)，我國(guó)的電力行業(yè)發(fā)展迅速，總體上顯示出積極向上的發(fā)展形勢(shì)，加快了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步提高。但是隨著我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展規(guī)模的擴(kuò)大，其存在的缺陷和問(wèn)題也逐漸明顯。電力網(wǎng)絡(luò)關(guān)系著電力產(chǎn)品的發(fā)展，要想對(duì)網(wǎng)絡(luò)源流電網(wǎng)使用情況進(jìn)行有效的評(píng)估，就對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)源流間出現(xiàn)的供求關(guān)系進(jìn)行深入的分析，進(jìn)而才能更好的對(duì)由電網(wǎng)費(fèi)用分?jǐn)偛痪鸬拿苓M(jìn)行處理。但是在實(shí)際的處理過(guò)程中，現(xiàn)有的分析方法還不能有效的分析電力網(wǎng)絡(luò)源流中出現(xiàn)的電氣供求關(guān)系，電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分算法作為一種新型的分析方法，在解決電力網(wǎng)絡(luò)源流等方面發(fā)揮了重要作用。

一、電力網(wǎng)絡(luò)源流及其路徑電氣剖分

（一）電力網(wǎng)絡(luò)源流

在電力領(lǐng)域，電力網(wǎng)絡(luò)中的電源可以看成向電力網(wǎng)絡(luò)中注入特定物理量的電氣源，包括電力網(wǎng)絡(luò)中的任何一種電源。比如同步調(diào)相機(jī)、同步發(fā)電機(jī)及并聯(lián)電容器等。而電力網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷也是一定量的電氣流，是向電力網(wǎng)絡(luò)吸取一定物理量的電氣流。電力網(wǎng)絡(luò)源流主要是指對(duì)一個(gè)電氣物體A而言對(duì)其注入的電氣量xj可以被稱(chēng)為是電氣源，汲出的電氣量Yj被稱(chēng)為是A的電力流，將電力源與電氣量統(tǒng)稱(chēng)為電氣源流。

圖1 電力網(wǎng)絡(luò)源流的示意圖

（二）電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分

在對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，可以從多個(gè)方面對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分的概念進(jìn)行定義，但是總體上概括而言，電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分主要是指在遵循電力原則和電氣相關(guān)原理的基礎(chǔ)上，將電氣剖分原則作為指導(dǎo)，從而使得電力網(wǎng)絡(luò)源中的所有送電路徑可以有效的進(jìn)行電氣剖分，從而取得不同網(wǎng)絡(luò)源的剖分子路徑。通過(guò)分析電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分的相關(guān)定義，從中可以明顯的得出結(jié)論，即電力網(wǎng)絡(luò)源流的路徑電氣剖分必須要嚴(yán)格遵循電氣原理與原則，對(duì)電力的使用情況進(jìn)行全面定量分析，進(jìn)而可以獲得網(wǎng)絡(luò)源、網(wǎng)絡(luò)流及支路源流的相關(guān)參數(shù)，最終可以有效解決供求關(guān)系中有關(guān)路徑信息的相關(guān)問(wèn)題。

（三）電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分要遵循的原則

由于電氣剖分后形成剖分子網(wǎng)絡(luò)，都是來(lái)源于剖分的原始網(wǎng)絡(luò)，除了具有特定的支路和節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)外，還要滿(mǎn)足基爾霍夫定律和歐姆定律。這是必須滿(mǎn)足的總原則，具體的是要保證下面的兩點(diǎn)，一是剖分過(guò)程必須要嚴(yán)格遵循著電力網(wǎng)絡(luò)中的各種基本電氣原理和電氣規(guī)律（如基爾霍夫電流和電壓定律、歐姆定律等）來(lái)進(jìn)行，剖分的結(jié)果也必須能夠同時(shí)經(jīng)受住這些基本電氣原理和電氣規(guī)律的檢驗(yàn)；二是剖分結(jié)果要具有拓?fù)?、參?shù)、狀態(tài)和能量性質(zhì)的保持性。

二、有關(guān)電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分算法

由有的對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分?jǐn)⑹鲋锌梢钥闯?，電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分的主要目的是為了獲得不同的剖分子路徑和各種相關(guān)的電氣參數(shù)，由此得出對(duì)電氣剖分算法。

（1）通過(guò)對(duì)潮流程序或狀態(tài)估計(jì)程序獲得電力系統(tǒng)的潮流狀態(tài)。

（2）確定需要剖分的網(wǎng)絡(luò)，例如電力網(wǎng)絡(luò)中的同步發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)并聯(lián)電容器等電源。

（3）把有向圖的有向邊的正方向作為支路實(shí)際潮流的方向，然后對(duì)相關(guān)問(wèn)題的計(jì)算求得該網(wǎng)絡(luò)源到其它所有可能網(wǎng)絡(luò)流的路徑鏈集合，記為L(zhǎng)={Li，i=1--NL}。其中，NL為路徑鏈總數(shù)。

（4） 給i賦初值L。

（5）取路徑鏈Li。

（6）對(duì)路徑鏈Li，，從首段支路的潮流送端節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，依次逐步進(jìn)行交流支路和節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合電氣剖分，直到末段支路的潮流受端節(jié)點(diǎn)為止，可以從中獲得指定的網(wǎng)絡(luò)源到路徑鏈1，和末段支路的潮流受端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)流的剖分子路徑的所有相關(guān)電氣參數(shù)。

（7）判斷：i>NL成立嗎？如果成立，就對(duì)結(jié)果進(jìn)行保存，然后結(jié)束；如果不成立，則將i加1后重新賦給i，再返回步驟（5）繼續(xù)。

三、基于電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分方法的輸電線(xiàn)路阻塞分析

為了對(duì)電路阻塞現(xiàn)象進(jìn)行分析，首先我們需要了解到到電路阻塞的原因。 如下圖所表示，即設(shè)電力網(wǎng)絡(luò)中的某一線(xiàn)路出現(xiàn)阻塞，阻塞線(xiàn)路送端子網(wǎng)絡(luò)為A，阻塞線(xiàn)路受端子網(wǎng)絡(luò)為B，并設(shè)阻塞線(xiàn)路的送端功率為Ss，受端功率為SR，線(xiàn)路輸送功率限值為Smax，線(xiàn)路的阻抗和充電容納分別為Z和jBC。

當(dāng)掌握了輸電線(xiàn)路阻塞的成因以后，需要利用電氣剖分方法對(duì)相關(guān)電氣信息進(jìn)行評(píng)估。也就是站在電氣角度，對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)源流而引起的輸電線(xiàn)路阻塞的責(zé)任進(jìn)行評(píng)估。責(zé)任評(píng)估和電氣電路阻塞原因剖析方法相類(lèi)似，可以在以下的三種條件下進(jìn)行有效評(píng)估，一是在引起阻塞電源集合內(nèi)進(jìn)行；二是在引起阻塞的負(fù)荷集合內(nèi)進(jìn)行；最后是在引起阻塞的源流對(duì)集合內(nèi)進(jìn)行。

為了驗(yàn)證算法的可行性與正確性，需要進(jìn)行相關(guān)的假設(shè)。若根據(jù)上述不同的角度進(jìn)行相關(guān)的評(píng)估以后，所獲得的結(jié)果不同，并且沒(méi)有有效的對(duì)結(jié)果進(jìn)行，也沒(méi)有正確定做出選擇與判斷，此時(shí)就會(huì)增加隱患，不同經(jīng)濟(jì)責(zé)任體之間一定會(huì)發(fā)生爭(zhēng)議。但是通過(guò)多種實(shí)驗(yàn)表明，這種計(jì)算與評(píng)估方法具有一定的可行性，并且計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。無(wú)論是采用哪種評(píng)估方式，結(jié)果都具有一致性。從而也證明了電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分方法的有效性。

結(jié)束語(yǔ)

電力網(wǎng)絡(luò)的各種電源都是注入特定物理量的電氣源，基于電網(wǎng)源流路徑電氣剖分算法的重要性，我們要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)研究與應(yīng)用，提出了利用電氣剖分信息定量分析輸電線(xiàn)路阻塞成因的方法，以便能夠消除電路阻塞，有效提高電網(wǎng)運(yùn)行的平穩(wěn)性，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的進(jìn)一步較快，拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

（作者單位：通化礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）