CN104934971A - 基于潮流转移比的动态断面控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于潮流转移比的动态断面控制方法，所述方法包括：逐一断开各支路，并逐次检测未断开的支路的负载率，判断未断开的支路中是否有支路的负载率大于预设负载率门槛值，是则选取对应的断开支路为关键支路；采用直流潮流法计算各支路的潮流转移比；判断支路的潮流转移比是否大于预设潮流转移比门槛值，是则选取所述支路为强相关支路，所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面；根据所述潮流转移比、负荷波动功率、额定有功功率和发电机可切量或负荷可切量获得所述输电断面的动态极限表达式；根据所述功率传输分布因子和所述输电断面的动态极限表达式控制断面潮流。本发明适应电网运行方式的复杂变化，结果准确、计算量小、便于实用。

Description

基于潮流转移比的动态断面控制方法

技术领域

本发明涉及电力***运行分析与控制领域，尤其是涉及基于潮流转移比的动态断面控制方法。

背景技术

由于世界各国、各地区能源资源与经济发展区域分布不均，能源构成、价格以及负荷需求存在较大差异，大量电力需要通过互联电网远距离输送。在市场化的大型互联电力***中，区域间的经济效益与不断增长的负荷需求促使区域间断面传输功率越来越接近其极限值，逐步威胁***的安全可靠性。因此，输电断面的运行与控制成为调度部门日常工作的重点与难点。

输电断面控制需要解决三方面问题：

(1)断面辨识问题，即选取哪些线路或变压器作为断面。传统输电断面选取是由运行方式专家根据长期工作经验，在地域划分的基础上通过离线分析确定，往往难以适应复杂多变的运行方式。研究人员提出了基于电气分区或复杂网络理论的断面在线辨识方法，但辨识过程较为复杂，辨识结果的实用性也有待进一步验证。

(2)断面控制值选取问题，即如何计算断面传输极限并合理选取最优控制值。随着电网结构的不断加强，组成输电断面的各条线路自身的热稳定问题成为限制断面传输极限的主要因素之一。现有技术以“N-1”原则为依据计算特定运行方式下的热稳定极限传输功率，考虑到线路及断面潮流受影响因素众多，不同运行方式下潮流差异极大，单一方式下求取的极限值在***元件状态或负荷水平发生变化时将不再适用。为此，研究人员提出两类断面控制值选取方法：第一，求取各种可能运行条件下的一系列断面极限值，从中选取最小值作为实际控制值。该结果偏于保守，不利于运行方式的灵活安排，断面资源得不到充分利用；第二，引入电力***安全域思想，求取参数空间中***能够安全运行的热稳定域边界，将断面极限由一维的控制值扩展成多维空间中的复杂边界，能够适应各种运行方式的变化。但是，求取安全域边界需要模拟大量运行方式，计算量极大，且难于拟合出准确的安全域边界。

(3)断面潮流控制问题，即断面潮流越限或具有越限趋势时，如何快速实施断面潮流控制。传统方法依赖于调度人员运行经验，给出的控制手段可能不是最合理的方案。

发明内容

基于此，有必要针对现有电网选取输电断面过程复杂，选取的断面不实用，断面控制不合理的问题，提供一种所辨识的断面更加实用，选取的动态断面控制值适应电网运行方式的复杂变化，结果准确、计算量小、便于实用的基于潮流转移比的动态断面控制方法。

基于潮流转移比的动态断面控制方法，包括如下步骤：

选取关键支路步骤：逐一断开各支路，并逐次检测未断开的支路的负载率，判断未断开的支路中是否有支路的负载率大于预设负载率门槛值，是则选取对应的断开支路为关键支路；

计算灵敏度步骤：采用直流潮流法计算各支路的节点在发生单位注入有功功率变化时各支路的潮流变化量，并计算得出各支路的功率传输分布因子，根据所述功率传输分布因子计算得出所述关键支路开断后各支路的潮流转移比；

选取输电断面步骤：判断支路的潮流转移比是否大于预设潮流转移比门槛值，是则选取所述支路为强相关支路，所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面；

计算输电断面动态极限步骤：判断是否有切机切负荷措施，是则获取发电机可切量与负荷可切量，根据所述潮流转移比、负荷波动功率、额定有功功率和发电机可切量或负荷可切量获得所述输电断面的动态极限表达式，否则根据所述潮流转移比、负荷波动功率和额定有功功率获得所述输电断面的动态极限表达式；

控制输电断面潮流步骤：根据所述功率传输分布因子和所述输电断面的动态极限表达式控制断面潮流。

在一个实施例中，控制输电断面潮流步骤具体包括：

根据所述输电断面的动态极限表达式判断输电断面是否接近或大于极限值，是则根据所述功率传输分布因子选择与输电断面对应的节点，通过调整所述与输电断面对应的节点的注入功率控制输电断面潮流。

在一个实施例中，所述选取输电断面步骤中所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面为电网割集输电断面或者为不封闭的局部输电断面。

在一个实施例中，在所述计算灵敏度步骤中，计算灵敏度的具体实现方法如下：

基于直流潮流模型，节点潮流方程与支路潮流方程表达为如下形式：

${\mathrm{\θ}}_i=X_{\mathrm{ii}}{P}_i+\underset{j\∈i,j\≠i}{\mathrm{\Σ}}{X}_{\mathrm{ij}}{P}_j(i=\mathrm{1,2},L,n)---\left(1\right)$

$P_{\mathrm{ab}}=\frac{{\mathrm{\θ}}_a-{\mathrm{\θ}}_b}{x_{\mathrm{ab}}}---\left(2\right)$

式中：θ_i为节点i电压相角；X_ii是节点i的自阻抗，X_ij是节点i、j之间的互阻抗；P_i、P_j为节点i、j的注入有功功率；P_ab为支路l_ab传输的有功功率；θ_a、θ_b分别为支路l_ab首末端节点a、b的电压相角；x_ab为支路l_ab的阻抗；

假设节点i注入功率变化ΔP_i，其他节点功率不变，由式(1)、式(2)可以推出：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{ab}}=\frac{X_{\mathrm{ai}}-X_{\mathrm{bi}}}{x_{\mathrm{ab}}}\mathrm{\Δ}{P}_i---\left(3\right)$

当节点i发生单位功率变化时，支路l_ab的功率传输分布因子如下式所示：

$S_{\mathrm{ab}}^i=\frac{X_{\mathrm{ai}}-X_{\mathrm{bi}}}{x_{\mathrm{ab}}}---\left(4\right)$

当支路l_cd开断时，计算支路l_ab的潮流转移比为：假设支路l_cd的阻抗为x_cd，传输的有功功率为P_cd，当支路l_cd开断时，节点c、d之间并联了一个电抗为-x_cd的支路，则流过该支路的有功功率为：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{cd}}=\frac{x_{\mathrm{cd}}}{X_{\mathrm{cc}}-X_{\mathrm{cd}}-X_{\mathrm{dc}}+X_{\mathrm{dd}}-x_{\mathrm{cd}}}{P}_{\mathrm{cd}}=\frac{1}{S_{\mathrm{cd}}^c-S_{\mathrm{cd}}^d-1}{P}_{\mathrm{cd}}---\left(5\right)$

该负阻抗支路等效为在节点c新增注入功率-ΔP_cd，在节点d新增注入功率ΔP_cd，由式(3)推出支路l_cd开断时，支路l_ab的潮流变化量如下：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{ab}}=-\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{cd}}(S_{\mathrm{ab}}^c-S_{\mathrm{ab}}^d)---\left(6\right)$

将式(5)代入式(6)可得：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{ab}}=P_{\mathrm{cd}}\frac{S_{\mathrm{ab}}^c-S_{\mathrm{ab}}^d}{1-(S_{\mathrm{cd}}^c-S_{\mathrm{cd}}^d)}---\left(7\right)$

则支路l_ab的潮流转移比为： $k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}=\frac{S_{\mathrm{ab}}^c-S_{\mathrm{ab}}^d}{1-(S_{\mathrm{cd}}^c-S_{\mathrm{cd}}^d)}.$

在一个实施例中，在所述计算输电断面动态极限步骤中，求取输电断面动态极限的具体实现方法如下：

从所述选取的输电断面中取出任意断面，假设所述任意断面由关键支路l_cd、强相关支路l_ab组成；判断l_cd故障跳闸后是否有切机切负荷措施：

a)如果没有切机切负荷措施：

对于所述任意断面，输电断面动态极限计算为：

$P_{\mathrm{ab}}+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(8\right)$

式中：P_ab是强相关支路l_ab故障前的有功功率；P_cd是关键支路l_cd故障前的有功功率；是l_ab的额定有功功率；k_ab-cd是支路l_cd开断后，支路l_ab的潮流转移比。

负荷节点在未来一段时间内出现的负荷波动功率为δP_L≥0，根据负荷波动功率计算输电断面动态极限：

$P_{\mathrm{ab}}+S_{\mathrm{ab}}^L\mathrm{\δ}{P}_L+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(9\right)$

式中：是负荷节点对支路l_ab的传输功率分布因子；

b)如果有切机切负荷措施：

根据***实时更新的所述任意断面两侧区域发电机可切量ΔP_G≥0与负荷可切量ΔP_L≥0，按照下式计算输电断面动态极限：

$P_{\mathrm{ab}}+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}+S_{\mathrm{ab}}^L\mathrm{\δ}{P}_L-S_{\mathrm{ab}}^G\mathrm{\Δ}{P}_G+S_{\mathrm{ab}}^L\mathrm{\Δ}{P}_L\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(10\right)$

式中：是发电机节点对支路l_ab的传输功率分布因子。

在一个实施例中，所述支路包括单条线路、变压器或同塔双回线路。

本发明的一种基于潮流转移比的动态断面控制方法的有益效果如下：

1)在输电断面辨识方面，本发明充分考虑了输电断面的特点，将输电断面辨识问题分解为两个层次：即关键支路辨识和线路间的相关程度辨识，所获取的输电断面能够根据运行方式的变化进行实时调整，更适于调度运行人员的监视与控制。该方法相比于传统基于割集的断面辨识方法，更加强调断面内元件之间的相关性，更能够集中体现电网的薄弱环节，更加灵活方便并且计算量小。

2)在输电断面控制值选取方面，本发明提出了动态断面控制的概念，即断面极限值能够根据运行方式的变化进行实时调整，并且考虑了切机切负荷措施的影响，能够动态反映各种方式下潮流的实际情况，相比于求取最保守结果的传统方法，实现了更加精细化的控制，提高了断面输送能力，避免了为控制断面越限而造成的不必要错峰。该方法物理概念清晰、计算速度快、计算结果实用。

3)在断面潮流控制方面，采用功率传输分布因子辨识敏感机组，对断面潮流实施快速而准确的控制，适用于复杂大电网。

4)此外，本发明将实时更新的发电机与负荷可切量加入到断面输电能力计算中，使得断面极限可以根据当前切机、切负荷措施进行实时调整，既保证了安全性，又提高了断面输电能力。

附图说明

图1为本发明一种基于潮流转移比的动态断面控制方法的流程示意图；

图2为我国某大型省级电网关键输电断面示意图；

图3为不同运行方式下的关键支路开断后其他支路的潮流转移比；

图4为本发明求取的输电断面动态极限示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以某大型省级电网为实施例，结合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一种基于潮流转移比的动态断面控制方法，包括如下步骤：

步骤S100，逐一断开各支路，并逐次检测未断开的支路的负载率，判断未断开的支路中是否有支路的负载率大于预设负载率门槛值，是则选取对应的断开支路为关键支路。

在一个实施例中，所述的选取关键支路的具体实现方法为：利用状态估计获取电网当前运行状态；计算电网潮流并采用补偿法对全网进行开断模拟；判断各支路中是否有支路的负载率大于预设负载率门槛值，是则选取开断支路为关键支路。

例如，设置支路负载率门槛值α，从开断后的支路负载率列表中筛选出负载率高于α的支路，构成开断越限列表，并将对应的开断线路作为关键支路。值得一提的是，开断模拟既包括单条支路的开断，也包括同塔双回线路的开断，由此辨识到的关键支路既可以是单条线路或变压器，也可以是同塔双回线路。此外，负载率门槛值α可根据实际需要进行设置。

步骤S200，采用直流潮流法计算各支路的节点在发生单位注入有功功率变化时各支路的潮流变化量，并计算得出各支路的功率传输分布因子，根据所述功率传输分布因子计算得出所述关键支路开断后各支路的潮流转移比。

所述的计算功率传输分布因子和潮流转移比的具体实施方法如下：

基于直流潮流模型，节点潮流方程与支路潮流方程可表达为如下形式：

${\mathrm{\θ}}_i=X_{\mathrm{ii}}{P}_i+\underset{j\∈i,j\≠i}{\mathrm{\Σ}}{X}_{\mathrm{ij}}{P}_j(i=\mathrm{1,2},L,n)---\left(1\right)$

$P_{\mathrm{ab}}=\frac{{\mathrm{\θ}}_a-{\mathrm{\θ}}_b}{x_{\mathrm{ab}}}---\left(2\right)$

式中：θ_i为节点i电压相角；X_ii是节点i的自阻抗，X_ij是节点i、j之间的互阻抗；P_i、P_j为节点i、j的注入有功功率；P_ab为支路l_ab传输的有功功率；θ_a、θ_b分别为支路l_ab首末端节点a、b的电压相角；x_ab为支路l_ab的阻抗。

假设节点i注入功率变化ΔP_i，其他节点功率不变，由式(1)、式(2)可以推出：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{ab}}=\frac{X_{\mathrm{ai}}-X_{\mathrm{bi}}}{x_{\mathrm{ab}}}\mathrm{\Δ}{P}_i---\left(3\right)$

由此可知，节点i发生单位功率变化时，支路l_ab的功率传输分布因子如下式所示：

$S_{\mathrm{ab}}^i=\frac{X_{\mathrm{ai}}-X_{\mathrm{bi}}}{x_{\mathrm{ab}}}---\left(4\right)$

进一步推导支路l_cd开断时，支路l_ab的潮流转移比。假设支路l_cd的阻抗为x_cd，传输的有功功率为P_cd。当支路l_cd开断时，认为节点c、d之间并联了一个电抗为-x_cd的支路，则流过该支路的有功功率为：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{cd}}=\frac{x_{\mathrm{cd}}}{X_{\mathrm{cc}}-X_{\mathrm{cd}}-X_{\mathrm{dc}}+X_{\mathrm{dd}}-x_{\mathrm{cd}}}{P}_{\mathrm{cd}}=\frac{1}{S_{\mathrm{cd}}^c-S_{\mathrm{cd}}^d-1}{P}_{\mathrm{cd}}---\left(5\right)$

该负阻抗支路可以等效为在节点c新增注入功率-ΔP_cd，在节点d新增注入功率ΔP_cd，由式(3)推出支路l_cd开断时，支路l_ab的潮流变化量如下：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{ab}}=-\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{cd}}(S_{\mathrm{ab}}^c-S_{\mathrm{ab}}^d)---\left(6\right)$

将式(5)代入式(6)可得：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{ab}}=P_{\mathrm{cd}}\frac{S_{\mathrm{ab}}^c-S_{\mathrm{ab}}^d}{1-(S_{\mathrm{cd}}^c-S_{\mathrm{cd}}^d)}---\left(7\right)$

由此可知，支路l_cd开断时，支路l_ab的潮流转移比为：

$k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}=\frac{S_{\mathrm{ab}}^c-S_{\mathrm{ab}}^d}{1-(S_{\mathrm{cd}}^c-S_{\mathrm{cd}}^d)}$

按照该式，计算关键支路开断时，其他支路的潮流转移比，得到一系列潮流转移比列表。

需要指出的是，当在线监测到电网的拓扑结构或***参数发生变化后，可自动触发计算潮流转移比，得到一个与电网实时运行方式相匹配的潮流转移比列表。

步骤S300，判断支路的潮流转移比是否大于预设潮流转移比门槛值，是则选取所述支路为强相关支路，所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面。

根据潮流转移比的大小选取受关键支路开断影响较大的若干支路，分别与关键支路组合构成多个输电断面。所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面为电网割集输电断面或者为不封闭的局部输电断面，即所构造的断面既可以是电网割集，也可以是不封闭的局部断面，由此突破了传统方法对于割集的限制，更能够集中体现电网的薄弱环节。

所述的基于关键支路和潮流转移比辨识输电断面的方法如下：

判断支路的潮流转移比是否大于预设潮流转移比门槛值，是则选取所述支路为强相关支路，所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面。

例如，设置支路潮流转移比门槛值β，针对每一条关键支路，筛选出潮流转移比大于β的强相关支路，分别与关键支路组合构成输电断面。需要指出的是，潮流转移比门槛值β可根据实际监控需求进行设置。此外，强相关支路既可以是单条线路，也可以是同塔双回线路。

步骤S400，判断是否有切机切负荷措施，是则获取发电机可切量与负荷可切量，根据所述潮流转移比、负荷波动功率、额定有功功率和发电机可切量或负荷可切量获得所述输电断面的动态极限表达式，否则根据所述潮流转移比、负荷波动功率和额定有功功率获得所述输电断面的动态极限表达式。。

例如，计算输电断面动态极限：基于潮流转移比、负荷波动功率和额定有功功率，计算输电断面动态极限，该极限能够根据***运行方式的变化进行实时调整，并且考虑了节点负荷波动性的影响。对于存在切机切负荷措施的断面，还可以将实时更新的发电与负荷可切量加入到动态断面极限中，有效提高断面输电能力。

所述的求取输电断面动态极限的具体实施方法如下：

从输电断面列表中取出任意断面，假设该断面由关键支路l_cd、强相关支路l_ab组成。首先，判定l_cd故障跳闸后是否有切机切负荷措施：

a)如果没有切机切负荷措施。

对于该断面，限制断面输电能力的关键因素是关键支路l_cd跳闸后，强相关支路l_ab过载，故按照下式计算计算输电断面动态极限：

$P_{\mathrm{ab}}+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(8\right)$

式中：P_ab是强相关支路l_ab故障前的有功功率；P_cd是关键支路l_cd故障前的有功功率；是l_ab的额定有功功率；k_ab-cd是支路l_cd开断后，支路l_ab的潮流转移比。

实际运行过程中，负荷的波动性将会影响断面潮流的波动，在一定程度上降低断面的输电能力。为此，考虑负荷节点在未来一段时间内可能出现的波动功率为δP_L≥0，按照下式计算输电断面动态极限：

$P_{\mathrm{ab}}+S_{\mathrm{ab}}^L\mathrm{\δ}{P}_L+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(9\right)$

式中：是负荷节点对支路l_ab的传输功率分布因子；δP_L在工程计算中可根据实际情况进行设置。

b)如果有切机切负荷措施。

当发生N-2等严重故障时(例如同塔双回线路)，允许***采取切机切负荷等措施来确保***的安全与稳定。切机切负荷措施也将在一定程度上提高断面的输电能力，为此，根据***实时更新的断面两侧区域发电机可切量ΔP_G≥0与负荷可切量ΔP_L≥0，按照下式计算输电断面动态极限：

$P_{\mathrm{ab}}+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}+S_{\mathrm{ab}}^L\mathrm{\δ}{P}_L-S_{\mathrm{ab}}^G\mathrm{\Δ}{P}_G+S_{\mathrm{ab}}^L\mathrm{\Δ}{P}_L\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(10\right)$

式中：是发电机节点对支路l_ab的传输功率分布因子。

步骤S500，根据所述功率传输分布因子和所述输电断面的动态极限表达式控制断面潮流。

在一个实施例中，本步骤具体包括：根据所述输电断面的动态极限表达式判断输电断面是否接近或大于极限值，是则根据所述功率传输分布因子选择与输电断面对应的节点，通过调整所述与输电断面对应的节点的注入功率控制输电断面潮流

基于功率传输分布因子，按照输电断面动态极限控制断面潮流。

所述的基于功率传输分布因子控制输电断面潮流的具体实施方法如下：如果输电断面传输功率接近或越过极限值，则从传输功率分布因子列表中选取对断面潮流影响较大的敏感机组，调整其出力快速控制断面潮流满足输电断面极限式(9)或式(10)。

在一个实施例中，上述的支路包括单条线路、变压器或同塔双回线路。

下面用某大型省级电网的实际输电断面极限计算与控制来说明本发明实施例中的实施方式，详见下文描述：

我国某大型省级电网的示意图如图2所示，区域1与区域2之间有5回500kV交流线路，其中L1、L2和L4、L5分别是同塔双回线路。采用本发明所述关键支路辨识方法筛选出L1、L2为关键支路，L3为强相关支路，故选取{L1,L2,L3}作为输电断面，称为断面T1。传统方法通常选取整个割集{L1,L2,L3,L4,L5}作为输电断面，称为断面T2。选取该电网的3种不同运行方式，假设负荷波动功率为零，分别计算断面T1和断面T2的输电能力，如表1所示。其中，典型方式是夏季典型大方式，乐观方式下通过优化开机提高了断面传输能力，保守方式是对断面功率传输最不利的运行方式。表1同时给出了上述三种方式在极限状态下的潮流分布，不同方式中限制断面T1、T2传输极限的关键因素相同，即线路L1、L2发生N-2故障跳闸后，线路L3的潮流达到热稳定极限值2590MW。

表1不同运行方式下断面T1和T2的输电能力

1)不同输电断面的结果对比

为了说明本发明断面选取方法的优越性，在选取断面极限时，仅仅考虑典型方式与乐观方式：断面T2在典型方式与乐观方式下的传输极限分别为3804MW、4046MW，根据传统方法选取较小值3804MW作为该断面的输电能力。因此，即使实际***运行在乐观方式下，该断面也将被限制到3804MW。与此相对应，本发明将T1作为控制断面，在两种方式下传输极限相近，分别为3794MW、3795MW，以此作为运行控制的依据，则可以放开对线路L4、L5的约束，相比于断面T2，在乐观方式下将断面输电能力提高了242MW。

由此可见，本发明的断面选取方法更加实用，能够适应电网复杂多变的运行方式，提高电网的输送能力。

2)不同运行方式的结果对比

在不同运行方式下，采用两次计算潮流的方法，分别计算线路L1、L2同时开断后线路L3与L4的潮流转移比k₁、k₂，如图3所示。其中，方式1～方式4是实际运行过程中可能出现的多种其他运行方式。由图3可知，在电网拓扑结构保持不变的条件下，潮流转移比不会随发电与负荷分布的不同而产生较大的波动。因此，在实际运行中可以认为潮流转移比保持不变。

进一步分析本发明采用基于潮流转移比选取断面极限值的优越性。表1中，断面1在不同运行方式下的输电能力不同，传统方法选取保守方式下的最小值3371MW作为断面极限，即(P_L1+P_L2)+P_L3≤3371。而本发明则将断面极限表达为如下公式：

0.57×(P_L1+P_L2)+P_L3≤2590    (11)

其中：0.57是线路L1、L2同时开断后线路L3的潮流转移比k₁，2590MW是线路L3的热稳定极限值，P_L1、P_L2、P_L3分别是线路L1、L2、L3的有功功率。

如图4所示为输电断面极限示意图，将3371MW、3795MW分别作为保守方式与乐观方式下的断面极限，表明线路L1、L2在各种可能的方式下其有功功率在线段BC之间。因此，传统断面极限选取方法将线路L1、L2、L3的传输功率限制在区域ABCD内，而本发明将L1、L2、L3的传输功率限制在区域ABCE内。由此可知，传统方法在任意方式下都将断面输电能力限制在3371MW以内，而本发明则可根据运行方式的变化进行自适应调整，在典型方式与乐观方式下分别将断面极限提高到3794MW和3795MW，从而在保证安全的条件下提高了电网的传输能力。

进一步地，如果负荷存在波动性，并且L1、L2故障跳闸后***有切机切负荷措施，则将负荷波动功率、发电与负荷可切量以及预先计算的电源或负荷节点对线路L3有功功率的功率传输分布因子代入到式(10)中，计算断面T1的输电能力。值得一提的是，电源与负荷切除点的有功功率可切量可以根据开机与负荷状态实时进行更新。

从断面极限式(11)还可以看出，线路L3的有功功率越大，断面T1的输电能力越小。在实际运行过程中，如果断面传输功率存在越限趋势，可以从发电节点对线路L3的功率传输分布因子列表中，选取较大的节点进行功率调整，从而实现了断面的紧急功率控制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于潮流转移比的动态断面控制方法，用于对包括多个支路的电网进行控制，其特征在于，包括如下步骤：

选取关键支路步骤：逐一断开各支路，并逐次检测未断开的支路的负载率，判断未断开的支路中是否有支路的负载率大于预设负载率门槛值，是则选取对应的断开支路为关键支路；

计算灵敏度步骤：采用直流潮流法计算各支路的节点在发生单位注入有功功率变化时各支路的潮流变化量，并计算得出各支路的功率传输分布因子，根据所述功率传输分布因子计算得出所述关键支路开断后各支路的潮流转移比；

选取输电断面步骤：判断支路的潮流转移比是否大于预设潮流转移比门槛值，是则选取所述支路为强相关支路，所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面；

计算输电断面动态极限步骤：判断是否有切机切负荷措施，是则获取发电机可切量与负荷可切量，根据所述潮流转移比、负荷波动功率、额定有功功率和发电机可切量或负荷可切量获得所述输电断面的动态极限表达式，否则根据所述潮流转移比、负荷波动功率和额定有功功率获得所述输电断面的动态极限表达式；

控制输电断面潮流步骤：根据所述功率传输分布因子和所述输电断面的动态极限表达式控制断面潮流。

2.根据权利要求1所述的基于潮流转移比的动态断面控制方法，其特征在于，所述控制输电断面潮流步骤具体包括：

根据所述输电断面的动态极限表达式判断输电断面是否接近或大于极限值，是则根据所述功率传输分布因子选择与输电断面对应的节点，通过调整所述与输电断面对应的节点的注入功率控制输电断面潮流。

3.根据权利要求1所述的基于潮流转移比的动态断面控制方法，其特征在于，所述选取输电断面步骤中所述强相关支路与所述关键支路构成输电断面为电网割集输电断面或者为不封闭的局部输电断面。

4.根据权利要求1所述的基于潮流转移比的动态断面控制方法，其特征在于，在所述计算灵敏度步骤中，计算灵敏度的具体实现方法如下：

基于直流潮流模型，节点潮流方程与支路潮流方程表达为如下形式：

${\mathrm{\θ}}_i=X_{\mathrm{ii}}{P}_i+\underset{j\∈i,j\≠i}{\mathrm{\Σ}}{X}_{\mathrm{ij}}{P}_j(i=\mathrm{1,2},L,n)---\left(1\right)$

$P_{\mathrm{ab}}=\frac{{\mathrm{\θ}}_a-{\mathrm{\θ}}_b}{x_{\mathrm{ab}}}---\left(2\right)$

式中：θ_i为节点i电压相角；X_ii是节点i的自阻抗，X_ij是节点i、j之间的互阻抗；P_i、P_j为节点i、j的注入有功功率；P_ab为支路l_ab传输的有功功率；θ_a、θ_b分别为支路l_ab首末端节点a、b的电压相角；x_ab为支路l_ab的阻抗；

假设节点i注入功率变化ΔP_i，其他节点功率不变，由式(1)、式(2)可以推出：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{ab}}=\frac{X_{\mathrm{ai}}-X_{\mathrm{bi}}}{x_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\ΔP}}_i---\left(3\right)$

当节点i发生单位功率变化时，支路l_ab的功率传输分布因子如下式所示：

$S_{\mathrm{ab}}^i=\frac{X_{\mathrm{ai}}-X_{\mathrm{bi}}}{x_{\mathrm{ab}}}---\left(4\right)$

当支路l_cd开断时，计算支路l_ab的潮流转移比为：假设支路l_cd的阻抗为x_cd，传输的有功功率为P_cd，当支路l_cd开断时，节点c、d之间并联了一个电抗为-x_cd的支路，则流过该支路的有功功率为：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{cd}}=\frac{x_{\mathrm{cd}}}{X_{\mathrm{cc}}-X_{\mathrm{cd}}-X_{\mathrm{dc}}+X_{\mathrm{dd}}-x_{\mathrm{cd}}}{P}_{\mathrm{cd}}=\frac{1}{S_{\mathrm{cd}}^c-S_{\mathrm{cd}}^d-1}{P}_{\mathrm{cd}}---\left(5\right)$

该负阻抗支路等效为在节点c新增注入功率-ΔP_cd，在节点d新增注入功率ΔP_cd，由式(3)推出支路l_cd开断时，支路l_ab的潮流变化量如下：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{ab}}=-{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{cd}}(S_{\mathrm{ab}}^c-S_{\mathrm{ab}}^d)---\left(6\right)$

将式(5)代入式(6)可得：

${\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{ab}}=P_{\mathrm{cd}}\frac{S_{\mathrm{ab}}^c-S_{\mathrm{ab}}^d}{1-(S_{\mathrm{cd}}^c-S_{\mathrm{cd}}^d)}---\left(7\right)$

则支路l_ab的潮流转移比为：

5.根据权利要求1所述的基于潮流转移比的动态断面控制方法，其特征在于，在所述计算输电断面动态极限步骤中，求取输电断面动态极限的具体实现方法如下：

从所述选取的输电断面中取出任意断面，假设所述任意断面由关键支路l_cd、强相关支路l_ab组成；判断l_cd故障跳闸后是否有切机切负荷措施：

a)如果没有切机切负荷措施：

对于所述任意断面，输电断面动态极限计算为：

$P_{\mathrm{ab}}+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(8\right)$

式中：P_ab是强相关支路l_ab故障前的有功功率；P_cd是关键支路l_cd故障前的有功功率；是l_ab的额定有功功率；k_ab-cd是支路l_cd开断后，支路l_ab的潮流转移比。

负荷节点在未来一段时间内出现的负荷波动功率为δP_L≥0，根据负荷波动功率计算输电断面动态极限：

$P_{\mathrm{ab}}+S_{\mathrm{ab}}^L\mathrm{\δ}{P}_L+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(9\right)$

式中：是负荷节点对支路l_ab的传输功率分布因子；

b)如果有切机切负荷措施：

根据***实时更新的所述任意断面两侧区域发电机可切量ΔP_G≥0与负荷可切量ΔP_L≥0，按照下式计算输电断面动态极限：

$P_{\mathrm{ab}}+k_{\mathrm{ab}-\mathrm{cd}}{P}_{\mathrm{cd}}+S_{\mathrm{ab}}^L{\mathrm{\δP}}_L-S_{\mathrm{ab}}^G{\mathrm{\ΔP}}_G+S_{\mathrm{ab}}^L{\mathrm{\ΔP}}_L\≤P_{\mathrm{ab}}^0---\left(10\right)$

式中：是发电机节点对支路l_ab的传输功率分布因子。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于潮流转移比的动态断面控制方法，其特征在于，所述支路包括单条线路、变压器或同塔双回线路。