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《電氣時(shí)代雜志》2014年第五期

一、潮流數(shù)據(jù)的補(bǔ)充和整合

計(jì)劃潮流計(jì)算必備的數(shù)據(jù)包括未來(lái)時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、元件參數(shù)、發(fā)電機(jī)有功出力和機(jī)端電壓、變壓器分接頭位置、母線負(fù)荷有功功率和無(wú)功功率、電容電抗器補(bǔ)償情況、聯(lián)絡(luò)線交換有功功率和電壓（聯(lián)絡(luò)線作為PV節(jié)點(diǎn)處理）等，這些數(shù)據(jù)都是計(jì)劃潮流計(jì)算的必備條件。調(diào)度計(jì)劃的制定是基于實(shí)際電網(wǎng)某一歷史相似日時(shí)段的潮流斷面制定的，因此計(jì)劃潮流缺失的數(shù)據(jù)可以從歷史相似時(shí)段的數(shù)據(jù)中提取進(jìn)行補(bǔ)充，這是比較合理的方式，也能夠較準(zhǔn)確地反映實(shí)際電網(wǎng)的情況。

1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元件參數(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表征電網(wǎng)中所有元件的相互連接關(guān)系，調(diào)度計(jì)劃只提供設(shè)備的檢修計(jì)劃，并不提供未來(lái)時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)一般維護(hù)正常態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是指電力系統(tǒng)中所有設(shè)備在非檢修、非故障情況正常運(yùn)行情況下的拓?fù)潢P(guān)系、投運(yùn)狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)。檢修計(jì)劃是指調(diào)度計(jì)劃給出未來(lái)時(shí)刻系統(tǒng)中各元件是否投入運(yùn)行的情況。在正常態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加載檢修計(jì)劃修正網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚涂梢缘玫较到y(tǒng)未來(lái)時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù)也取自于正常態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)。

2.發(fā)電機(jī)參數(shù)這里簡(jiǎn)要介紹某級(jí)電網(wǎng)調(diào)度部門制定發(fā)電計(jì)劃的過(guò)程：首先，接受上級(jí)調(diào)度下發(fā)的本級(jí)電網(wǎng)與外部電網(wǎng)的總功率交換計(jì)劃（即受電計(jì)劃），該計(jì)劃僅指有功計(jì)劃；然后根據(jù)本級(jí)系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)部門預(yù)測(cè)出的本級(jí)系統(tǒng)負(fù)荷（僅有功負(fù)荷），由式（1）確定本級(jí)電網(wǎng)的總發(fā)電量計(jì)劃，再制定各發(fā)電廠的發(fā)電計(jì)劃發(fā)電總加＋受電總加＝系統(tǒng)負(fù)荷（1）在潮流計(jì)算中，發(fā)電機(jī)通常作為PV節(jié)點(diǎn)參與計(jì)算，在潮流計(jì)算前需要知道發(fā)電機(jī)的有功出力和機(jī)端電壓。發(fā)電計(jì)劃一般只給出某一發(fā)電廠未來(lái)時(shí)刻總的發(fā)電量計(jì)劃，一般通過(guò)分配系數(shù)的方式確定該發(fā)電廠中各機(jī)組的出力情況，如式（2）所示，分配系數(shù)可以參考?xì)v史相似日時(shí)段的參考斷面PGi為發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)i的有功出力；PGF為發(fā)電計(jì)劃中制定的發(fā)電廠總有功出力；KGi為發(fā)電機(jī)i的有功出力分配系數(shù)；PGi，max為發(fā)電機(jī)i有功出力上限；Si為發(fā)電機(jī)i的開(kāi)停機(jī)狀態(tài)，開(kāi)機(jī)為1，停機(jī)為0，發(fā)電機(jī)開(kāi)停機(jī)狀態(tài)取決于檢修計(jì)劃；N為發(fā)電廠中總的發(fā)電機(jī)數(shù)。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓一般取值相似日時(shí)段參考斷面中該發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值參與潮流計(jì)算。

3.變壓器分接頭位置首先根據(jù)檢修計(jì)劃確定變壓器的運(yùn)行情況，分接頭的具體投切位置取相似日時(shí)段中該變壓器的實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值。

4.母線負(fù)荷在潮流計(jì)算中負(fù)荷通常作為PQ節(jié)點(diǎn)參與計(jì)算，在潮流計(jì)算前要知道母線負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率。母線負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)會(huì)預(yù)測(cè)出系統(tǒng)中所有母線節(jié)點(diǎn)的有功功率，但是相對(duì)于系統(tǒng)負(fù)荷測(cè)而言，母線負(fù)荷預(yù)測(cè)精度不是太高，預(yù)測(cè)出的母線負(fù)荷值較粗糙，需要經(jīng)過(guò)處理才能參與潮流計(jì)算。在忽略系統(tǒng)未建模小機(jī)組的情況下，系統(tǒng)負(fù)荷通常由母線負(fù)荷總加、廠用電和網(wǎng)損三部分組成，而根據(jù)式（1），系統(tǒng)負(fù)荷等于發(fā)電計(jì)劃和受電計(jì)劃之和，因此全系統(tǒng)有式（4）表示的有功平衡關(guān)系在實(shí)際運(yùn)行中，如果將母線負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)出的母線負(fù)荷直接帶入上式，會(huì)發(fā)現(xiàn)有很大的不平衡功率存在，較大的不平衡功率會(huì)造成潮流計(jì)算不收斂。靜態(tài)安全校核是對(duì)給定的發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行安全校核的，在校核過(guò)程中發(fā)電計(jì)劃顯然是不變的，受電計(jì)劃也不會(huì)改變。而廠用電一般占系統(tǒng)負(fù)荷確定的比例，其占系統(tǒng)總負(fù)荷的百分比可以從歷史數(shù)據(jù)中獲取，廠用電也是確定的。網(wǎng)損相對(duì)于系統(tǒng)負(fù)荷而言較小，一般先按參考斷面電網(wǎng)潮流確定初始的網(wǎng)損率（網(wǎng)損率的定義是網(wǎng)損占系統(tǒng)負(fù)荷的比例）確定網(wǎng)損，式（4）中除了母線負(fù)荷總加外其他都是確定的，為了使等式成立，即系統(tǒng)中有功功率平衡，只能調(diào)節(jié)母線負(fù)荷總加，即調(diào)節(jié)各母線負(fù)荷。具體調(diào)節(jié)過(guò)程如下所示。1）第一步。計(jì)算系統(tǒng)中有功不平衡功率，先用母線負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)出的母線負(fù)荷計(jì)算母線負(fù)荷總加2）第二步。將系統(tǒng)有功不平衡功率∆P按照分配系數(shù)分配給各母線負(fù)荷。分配系數(shù)是在母線負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)的母線負(fù)荷的基礎(chǔ)上計(jì)算的經(jīng)過(guò)有功不平衡功率的調(diào)整之后，系統(tǒng)中有功功率達(dá)到平衡，滿足潮流計(jì)算的要求。在確定母線負(fù)荷有功功率后還要確定母線負(fù)荷的無(wú)功功率，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于母線負(fù)荷無(wú)功功率的確定有3種方式供以選擇。1）母線負(fù)荷無(wú)功功率直接取相似日時(shí)段參考斷面該母線負(fù)荷無(wú)功功率實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值。2）母線負(fù)荷有功率已經(jīng)計(jì)算出后，可以通過(guò)功率因數(shù)的方式計(jì)算母線負(fù)荷無(wú)功功率，即通過(guò)下式求解無(wú)功功率對(duì)于無(wú)功分配系數(shù)的確定也有兩種方式：一種方式是對(duì)于某一確定的母線，用相似日時(shí)段歷史參考斷面的無(wú)功功率和有功功率的實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值的比值作為無(wú)功分配系數(shù)的取值，即另一種方法是對(duì)全系統(tǒng)的母線負(fù)荷無(wú)功分配系數(shù)取一相同的固定值。

5.電容電抗器補(bǔ)償情況電容電抗器在系統(tǒng)中起到無(wú)功補(bǔ)償和調(diào)整的作用，在計(jì)劃潮流計(jì)算過(guò)程中一般取值為歷史相似日時(shí)段參考斷面實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值。

6.聯(lián)絡(luò)線有功功率和電壓目前我國(guó)電網(wǎng)已經(jīng)形成大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)的格局，各大區(qū)電網(wǎng)和外部電網(wǎng)都有聯(lián)絡(luò)線功率交換，在計(jì)算計(jì)劃潮流前要知道所研究電網(wǎng)和外界電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線有功功率交換情況和聯(lián)絡(luò)線電壓。在計(jì)算計(jì)劃潮流時(shí)聯(lián)絡(luò)線通常都是等值為PV節(jié)點(diǎn)處理的。本級(jí)電網(wǎng)和外部電網(wǎng)有多條聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃，下面介紹實(shí)際運(yùn)用中如何確定各條聯(lián)絡(luò)線上有功功率和電壓。聯(lián)絡(luò)線有功功率是通過(guò)有功分配系數(shù)的方式將受電計(jì)劃分配給各聯(lián)絡(luò)線和發(fā)電機(jī)類似，聯(lián)絡(luò)線是等值為PV節(jié)點(diǎn)參與潮流計(jì)算，聯(lián)絡(luò)線的電壓一般也是取值相似日時(shí)段參考斷面中該聯(lián)絡(luò)線的電壓實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值。

二、應(yīng)用實(shí)例

調(diào)度計(jì)劃并沒(méi)有給出未來(lái)時(shí)刻的無(wú)功電壓劃，而確定無(wú)功電壓數(shù)據(jù)（如發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、母線負(fù)荷無(wú)功功率及聯(lián)絡(luò)線電壓等）是進(jìn)行計(jì)劃潮流計(jì)劃的前提條件，上文介紹了無(wú)功電壓數(shù)據(jù)的取值方式。對(duì)于母線負(fù)荷無(wú)功功率的確定方式有多種，在某省智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)中對(duì)于母線負(fù)荷無(wú)功方式的選擇和本文所提的方法相同，選擇母線負(fù)荷無(wú)功獲取方式如圖1所示，出現(xiàn)如圖2所示的下拉菜單，有3個(gè)選項(xiàng)。在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)這幾種方式都進(jìn)行了選擇，結(jié)果發(fā)現(xiàn)直接取值相似日時(shí)段歷史參考斷面實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值（即基準(zhǔn)斷面無(wú)功值）的方式收斂性最好。原因是歷史參考斷面實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值本身就是系統(tǒng)中無(wú)功合理、收斂的分布方式。通過(guò)功率因數(shù)的方式確定母線負(fù)荷無(wú)功功率更加合理，但收斂性不及前者。而計(jì)劃潮流是對(duì)調(diào)度計(jì)劃（主要是發(fā)電計(jì)劃）的安全校核，計(jì)劃潮流必須滿足發(fā)電計(jì)劃的要求，實(shí)際系統(tǒng)中校核部門更側(cè)重于計(jì)劃潮流的有功，不太注重?zé)o功，且有功和無(wú)功的弱耦合性也決定了無(wú)功電壓的選取方式對(duì)有功的影響不是太大，所以實(shí)際應(yīng)用中一般為了高收斂性而選擇直接取值相似日時(shí)段歷史參考斷面實(shí)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值的方式。

作者：江濤張丙金單位：南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院國(guó)電南瑞科技股份有限公司