分區(qū)電網(wǎng)電量統(tǒng)計偏差問題及改進

程旻，蔣亞坤

（云南電力調度控制中心，昆明 650011）

0 前言

電網(wǎng)分層分區(qū)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的一項基本要求，分區(qū)電量統(tǒng)計的準確性將影響電力市場交易的結果。目前電量采集統(tǒng)計的模式下，分區(qū)間聯(lián)絡通道存在電量統(tǒng)計偏差問題，由于符合產(chǎn)生電量偏差的聯(lián)絡通道條件比較特別，問題容易被忽視。隨著小水電、新能源的建設及微網(wǎng)的發(fā)展，供電區(qū)域的負荷電源平衡狀況發(fā)生了變化，分區(qū)之間的聯(lián)絡通道電量統(tǒng)計偏差現(xiàn)象將成為影響電量統(tǒng)計準確性的主要因素。本文將通過對聯(lián)絡通道電量偏差發(fā)生的機理研究，總結電量偏差產(chǎn)生規(guī)律，并針對性地提出消除電量偏差的技術措施。

1 分區(qū)電量統(tǒng)計模式

將分層作為分區(qū)的一種特殊模式，則電網(wǎng)分區(qū)劃分主要有以下三種模式：

1）按網(wǎng)絡電壓等級，即網(wǎng)絡的傳輸能力，將電網(wǎng)劃分由上至下的若干結構的分層劃分；

2）按照調度管轄范圍進行分區(qū)劃分；

圖1 聯(lián)絡通道示意圖

3）根據(jù)電網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲及斷環(huán)情況劃分。分區(qū)后的區(qū)域電網(wǎng)通過多個聯(lián)絡通道分別與不同的外部電網(wǎng)相連，分區(qū)供入電量、供出電量分別是各個聯(lián)絡通道的等效供入電量、供出電量的和。電量統(tǒng)計的關鍵集中于聯(lián)絡通道的等效供入電量、供出電量統(tǒng)計。聯(lián)絡通道的電量統(tǒng)計基于采集聯(lián)絡通道各支路的供入、供出兩塊關口電量表計量的電量值進行計算，周期性統(tǒng)計電量。目前主要的統(tǒng)計計算方法有兩種，以圖1聯(lián)絡通道m(xù)為例。

假定聯(lián)絡通道m(xù)有k條支路，記統(tǒng)計周期內的聯(lián)絡通道m(xù)支路i的供入、供出兩塊關口電量表測得通過電量分別為A入mi、A出mi。

統(tǒng)計方法1：以各支路供出、供入的關口表計量分別直接累加值作為聯(lián)絡通道供出、供入的電量（以下簡稱歸類法）。統(tǒng)計公式如下：

統(tǒng)計方法2：以主要等效電量傳輸方向為正將所有支路關口表的數(shù)值進行代數(shù)累加作為主要供電方向的電量，反方向的電量記為0。（以下簡稱消去法）。統(tǒng)計公式如下：

2 聯(lián)絡通道電量統(tǒng)計偏差案例分析

等效有功電力方向不固定且由非完全并聯(lián)支路集形成的聯(lián)絡通道存在電量統(tǒng)計偏差問題，等效有功電力方向固定或由并聯(lián)支路集形成的聯(lián)絡通道可以通過正確選擇統(tǒng)計方法避免電量統(tǒng)計偏差。實際的統(tǒng)計工作中滿足發(fā)生電量偏差的情況較少，下面用案例說明電量偏差的現(xiàn)象。

圖2中兩個電網(wǎng)之間的聯(lián)絡通道由一個變電站的兩段分裂運行母線與某地區(qū)電網(wǎng)的兩個無電氣聯(lián)系的局部電網(wǎng)之間的聯(lián)絡線路組成，聯(lián)絡通道關口由兩條線路出線關口表組成。

選取三個不同的統(tǒng)計日進行分析，假設兩條聯(lián)絡線的功率每天中午12:00同時改變一次，統(tǒng)計日電力電量數(shù)據(jù)，分別計算實際電量及采用歸類法、消去法統(tǒng)計電量，可得到結論：

聯(lián)絡通道電量統(tǒng)計的準確性與通道潮流特性及統(tǒng)計方法有關，在特定的情況下，選擇統(tǒng)計方法只能減小，但不能消除電量統(tǒng)計偏差。

圖2 案例電網(wǎng)連接示意圖

3 聯(lián)絡通道電量統(tǒng)計偏差原因分析

以圖1所示聯(lián)絡通道m(xù)為研究對象，假定聯(lián)絡通道m(xù)有k條支路，記觀測時段T內的聯(lián)絡通道m(xù)支路i的供入、供出兩塊關口電量表測得通過電量分別為A入mi、A出mi。研究聯(lián)絡通道m(xù)在觀測時段T內的電量統(tǒng)計方法及統(tǒng)計偏差產(chǎn)生機理。

假定觀測時段T內的聯(lián)絡通道m(xù)的等效有功功率方向是變化的，期間改變了n次，如圖3所示：

圖3 觀測時段T內等效有功功率變化示意圖

按潮流等效有功功率的方向將觀測時段分為多個時間窗口，為歸類計算，以Tkj代表供入的第j個窗口，Tsj代表供出的第j個窗口，則。

Tkj內供入電量：

Tsj內供出電量：

觀測時段T供入電量：

觀測時段T供出電量：

因為

式中：Q入mTkji為聯(lián)絡通道m(xù)支路i在統(tǒng)計時間窗口Tkj內的供入電量；Q出mTkji為聯(lián)絡通道m(xù)支路i在統(tǒng)計時間窗口Tkj內的供出電量；Q入mTsji為聯(lián)絡通道m(xù)支路i在統(tǒng)計時間窗口Tsj內的供入電量；Q出mTsji為聯(lián)絡通道m(xù)支路i在統(tǒng)計時間窗口Tsj內的供出電量。

由上面公式推導，可得到以下特性：

1）供入、供出實際電量的差值與聯(lián)絡線關口表供入、供出電量累計值的差值相等。

2）實際供出、供入電量與各支路供出、供入的關口表分別直接累加值的誤差等于等效有功功率供出時所有支路供入電量累加值與有功功率供入時所有支路供出電量累加值之和，聯(lián)絡通道各支路潮流方向一致性好的誤差較小，當聯(lián)絡通道各支路有功功率方向與等效有功功率方向全完一致的情況下，實際供出、供入電量等于各支路供出、供入的關口表分別直接累加值，即采用歸類法統(tǒng)計無誤差，否則實際供出、供入電量小于歸類法統(tǒng)計電量，電量偏差為正偏差。

3）當觀測時段T內等效有功功率只有一個方向，均為供出或均為供入情況下，以等效有功功率的方向為正將所有支路關口表的數(shù)值進行代數(shù)累加，得到的數(shù)據(jù)即為實際電量，即采用消去法統(tǒng)計無誤差，否則實際供出、供入電量大于消去法統(tǒng)計電量，電量偏差為正偏差，偏差值等于被忽略的潮流方向的實際傳輸電量。

通過分析可知，電量周期性統(tǒng)計模式存在特殊的聯(lián)絡通道電量統(tǒng)計偏差問題，常規(guī)的統(tǒng)計方法不能避免電量統(tǒng)計偏差的發(fā)生。

4 統(tǒng)計偏差措施研究

4.1 減少電量統(tǒng)計偏差的技術措施

為提高電量統(tǒng)計的準確性，在現(xiàn)有的統(tǒng)計模式下需要先做好兩個基礎工作。一是根據(jù)聯(lián)絡通道的特點合理分類，正確選擇統(tǒng)計方法；二是針對存在電量統(tǒng)計偏差的特殊聯(lián)絡通道調整統(tǒng)計周期。

1）分析聯(lián)絡通道的特點，正確選擇統(tǒng)計方法，依次確認各個聯(lián)絡通道是否屬于存在電量統(tǒng)計偏差的特殊聯(lián)絡通道。根據(jù)電網(wǎng)間聯(lián)絡的電氣特點，可將聯(lián)絡通道分為以下兩類：

a單一通道：聯(lián)絡兩單一節(jié)點的通道，即兩端是單一廠站母線的聯(lián)絡通道，聯(lián)絡通道可以是單回或是多回支路并聯(lián)組成。

b多端通道：目標電網(wǎng)與外部電網(wǎng)之間多點連接的聯(lián)絡斷面，即目標電網(wǎng)存在兩個及以上節(jié)點與某外部電網(wǎng)單個或多個節(jié)點聯(lián)絡或外部電網(wǎng)存在兩個及以上節(jié)點與目標電網(wǎng)單個或多個節(jié)點聯(lián)絡的支路集合。

存在電量統(tǒng)計偏差的特殊聯(lián)絡通道是等效有功潮流方向不固定的多端通道。根據(jù)上文分析結論，統(tǒng)計方法的選擇原則如下：

當聯(lián)絡通道組成支路的有功功率一致性較好時，采用歸類法統(tǒng)計電量偏差較小，組成支路有功功率完全一致性時，采用歸類法統(tǒng)計電量無偏差，如單一通道。

當聯(lián)絡通道等效有功功率方向的變更較少時，采用消去法統(tǒng)計電量偏差較小，聯(lián)絡通道等效有功功率方向不變情況下，采用消去法統(tǒng)計電量無偏差。

2）縮短特殊聯(lián)絡通道統(tǒng)計周期，減少偏差電量的堆積時間和電量。縮短特殊聯(lián)絡通道統(tǒng)計周期措施可以縮短存在等效有功功率反向的偏差統(tǒng)計周期數(shù)量，有效減少偏差電量的堆積時間，是減少電量偏差的有效措施，但不能完全消除電量偏差，措施效果與統(tǒng)計周期的長度成反變關系。

實際生產(chǎn)中，電量統(tǒng)計普遍按月統(tǒng)計，隨電網(wǎng)自動化技術的進步，周期性自動采集關口表數(shù)據(jù)的電量統(tǒng)計方式成為電量統(tǒng)計的發(fā)展趨勢，電量統(tǒng)計自動化為縮短統(tǒng)計周期提供了技術條件，如云南電網(wǎng)輸電網(wǎng)絡損耗實時在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)實現(xiàn)了以15分鐘為周期采集電能量系統(tǒng)關口表數(shù)據(jù)進行網(wǎng)損統(tǒng)計的功能。

對于人工抄表模式下，縮短特殊聯(lián)絡通道統(tǒng)計周期措施將成倍加大工作量，可行性較差；自動電量統(tǒng)計平臺統(tǒng)計模式下通過系統(tǒng)功能升級改造實現(xiàn)縮短特殊聯(lián)絡通道統(tǒng)計周期具備一定可行性。

由于特別聯(lián)絡通道等效有功功率反向時間的不確定性，以上措施只能減少電量統(tǒng)計偏差。

4.2 消除電量統(tǒng)計偏差的技術構想

消除電量統(tǒng)計偏差的技術措施需要以電量統(tǒng)計自動化及SCADA系統(tǒng)平臺為基礎，在電量統(tǒng)計中引入實時潮流判別，具體如下：

對特別的聯(lián)絡通道選取消去法統(tǒng)計方法，利用SCADA系統(tǒng)對通道實時等效有功功率方向進行監(jiān)視，當出現(xiàn)等效有功功率值過0，方向反向的事件時，通過接口向電量統(tǒng)計自動化系統(tǒng)發(fā)出反向信號，統(tǒng)計系統(tǒng)啟動電能量系統(tǒng)對問題聯(lián)絡通道進行數(shù)據(jù)采集，采用修正統(tǒng)計窗口的方式對事件觸發(fā)的通道提前進行電量統(tǒng)計，同時啟動新的統(tǒng)計時間窗口。

圖4 反向事件啟動示意圖

修正統(tǒng)計窗口功能的構建需要解決三個主要技術問題：

1)在SCADA系統(tǒng)中新增特殊聯(lián)絡通道定義，實時等效有功功率監(jiān)控，功率方向反向時刻生成事件信號的功能模塊；

2)完善SCADA系統(tǒng)與電量自動統(tǒng)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信接口，以滿足SCADA系統(tǒng)事件信號向電量自動統(tǒng)計系統(tǒng)傳輸?shù)男枨螅?/p>

3)電量自動統(tǒng)計系統(tǒng)新增SCADA事件信號觸發(fā)對問題聯(lián)絡通道電能量關口表電量數(shù)據(jù)采集，提前進行修正統(tǒng)計周期的電量統(tǒng)計并啟動下一個統(tǒng)計窗口的補充策略。修正統(tǒng)計窗口的方案是有效消除電量統(tǒng)計偏差的技術措施。

5 結束語

本文通過設計的統(tǒng)計案例直觀展現(xiàn)了電量統(tǒng)計偏差現(xiàn)象，對分區(qū)聯(lián)絡通道電量統(tǒng)計偏差的產(chǎn)生機理進行了研究，深入分析了不同電量統(tǒng)計模式下發(fā)生電量統(tǒng)計偏差的客觀規(guī)律，提出了減少及消除偏差的技術方案措施。