输电断面传送功率极限研究

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1、工学博士学位论文输电断面传送功率极限研究输电断面传送功率极限研究ClassifiedIndex:TM76U.D.C.:621.31DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringResearchonTransferCapabilityofTransmissionInterface摘要摘要电力系统安全稳定运行对保证生产生活供电需求、经济持续发展以至社会稳定有序都具有重要意义。互联电网区域间传输功率极限控制对保证电网安全运行是至关重要的，也是受电力系统广泛关注的理论问题，但目前取得的研究成果和实际应用还存在一定距离。在实际电力系统运行

2、中，有关输电断面传送功率极限的分析计算和调度监控已经进行了很多年，在生产实践中积累了丰富的经验，并指导电力系统的规划设计和生产运行。区域间功率交换能力与实际系统中的断面传输极限在基本概念、数学模型以及计算方法上都是类似的。在借鉴区域间传输功率极限理论的基础上，将输电断面传送功率极限分析理论化和系统化，并能够用以指导实际电网分析控制，是本文研究的核心和目的。输电断面的概念、意义和划分原则是本文研究探讨的首要问题。断面的概念在实际电网运行监控和分析计算中已经沿用了很多年，本文明确提出了输电断面的概念，并指出基于断面进行电力系统安全分析和控制的必要性、合理性和有效性。为了保证断

3、面分析监控的合理和有效，研究了在静态安全约束下断面的划分原则，并提出了三种分析方法，基于自然区域和功率输送方向的输电断面、基于区域间联络线模型的输电断面和基于支路开断分布系数的输电断面，指出了断面划分宜在基于自然区域和功率输送方向进行粗略划分的基础上，以区域间联络线模型的划分方法作为辅助手段，用支路开断分布系数划分法确定最终划分方案。系统数据的分析和提取是进行电网分析计算的基础。计算采用的系统数据能否代表实际电网的运行工况，决定了分析计算结果的准确程度和能否指导实际电网运行。电力系统的数据极其庞大，只有提取出典型样本，才能应用这些数据去分析解决实际系统中的安全问题。本文以

4、运行模式理论为基础，总结了通用负荷模式特征的提取原则和方法，指出了运行模式的建立必然与研究的具体问题密切相关，模式分类原则要依据所研究问题的特征来确定。提出了基于输电断面工况建立系统运行模式，研究了断面潮流运行模式的划分原则和建立步骤。断面潮流运行模式在反映系统发电和负荷情况的同时，还能够反映系统的安全状态，并将负荷模式、发电模式以及网络模式通过断面工况统一起来，对保存典型历史运行状态、指导系统实时运行和系统安全分析都具有重要价值。-91-摘要断面传输能力是本文研究的重点。在计算涉及的电网数据问题上，提出了以多个典型模式来描述系统的各种工况。避免了理论分析上只从某种运行模

5、式出发，人为给定负荷和发电变化规律，这种分析方法决定了计算所依据的系统数据必然与实际电网工况变化不能相符甚至严重偏离。在计算模型上，提出了按照暂态稳定约束和静态安全约束分别建立数学模型，以尽量简化分析过程。研究了基于N-1静态安全约束的输电断面传送功率能力，分别建立了详细数学模型、实用化数学模型和线性化数学模型，基于直流潮流分析了断面潮流约束的实质，结合各种模型下的算例，指出了它们的适用范围和应用价值。提出了实际系统中断面潮流分析中存在的主要问题和解决方案，特别是实用化数学模型和算法，依据实际系统特点对数学模型进行了合理的简化，计算快速简捷，能够适用于实际大规模复杂电力系

6、统。基于预防控制和紧急控制分别研究了静态安全约束下提高输电断面传送功率极限的措施。基于直流潮流分析了N-1静态安全约束下的断面潮流控制问题，指出断面潮流是节点注入功率的线性组合，提出了采用各种运行方式下断面潮流与N-1状态下线路潮流的比值变化范围来衡量断面潮流控制的合理性。运用支路开断分布系数法分析了断面潮流与N-1状态下线路潮流的关系，指出其随着系统发电模式以及负荷模式的变化而改变，采用断面潮流控制必然趋于保守，在电网实时运行数据采集非常可靠的前提下，运行监视及控制直接采用线路开断后的计算潮流值将会显著提高受N-1静态安全约束的断面输送能力，对提高区域间的功率交换能力具

7、有重要价值。如果断面输送容量按系统正常运行方式控制，当发生故障时采取紧急措施，则可以显著提高断面在正常情况下的传输极限。本文主要研究了以电网中广泛使用的过载联切负荷措施为手段，提高受N-1静态安全潮流约束的输电断面传输极限。将联切负荷方案分解为两个子问题，即确定联切负荷节点问题和实施联切负荷措施问题。将确定联切负荷节点问题描述为0-1整数规划数学模型，并利用线性规划方法求解。联切措施的实施依据具体输入数据，可以采用在线计算生成实时控制策略表或离线计算分轮切除。关键词输电断面；N-1原则；运行模式；功率传输极限；断面潮流-91-