试论交直流混合系统可用输电能力的评估与计算

试论交直流混合系统可用输电能力的评估与计算

郭本胜孔令洲朱丽丽

（国网山东省电力公司巨野县供电公司274900）

摘要：随着智能电网建设进度的加快，电力市场的竞争日益激烈，电力系统也面临着极限运行状况的挑战，对交直流混合供电系统而言，对可用输电能力（ATC）的评估和计算工作极为重要。本文几何可用输电能力的计算框架，提出了可用输电能力的计算方法。

关键词：交直流混合；可用输电能力；评估和计算

可用输电能力（ATC）是指在已有供电协议的基础上，实际物理输电网络中剩余的可供商业应用的输电容量。可用输电能力是评价电力市场环境下电力系统运行能力的重要技术指标，可用输电能力计算的正确性和及时性关系直接关系着电力系统的可靠运行和市场交易过程中的利益分配。在电力建设不断推进的同时，电网互联技术和高压直流输电技术广泛应用，交直流混合系统的输电能力评估和计算也成为研究的重点。

1可用输电能力的计算框架

在电力市场环境下，系统运行过程中往往会出现较多的不确定性故障，在电能交易的过程中往往引起系统工作状态的变化，提高了电力系统运行的不确定性。综合系统中故障的影响，为了提高电力系统运行的可靠性和稳定性，促进电力企业之间的良性竞争，降低电力能源的生产成本，提高电能的供应质量，不同区域内的输电网络需要可靠稳定开放，将相关输电网络的信息及时公布，例如约束设备的信息和可用输电能力等[1]。为了挖掘潜在用户，可以将小的输电企业进行合并，之后判断电力网络的运行状况，做出相应的运行控制，保证电力系统的安全稳定运行。电力能源在市场交易和系统运行过程中都会发生一系列变化，必须及时更新供电系统的可用输电能力信息。

2可用输电能力的计算方法

2.1确定性算法

确定性算法的实质是在不考虑随机因素影响的条件下，结合系统特定的运行状态信息，对电网中所有“N-1”系统故障求出不同节点间最大剩余容量，求出基态和不同故障状态中的最小值，将该值作为系统的可用输电能力，之后再分析系统中不确定因素的影响。确定性算法应用的代表有支流潮流方法、交流潮流方法和最优潮流方法，在电力系统不断发展的过程中，计算方法也逐渐完善。现以潮流就计算方法为例进行分析。

确定性算法在潮流计算方法的基础上，应用直流潮流法、重复潮流法和连续潮流法等进行计算，这些方法中，直流潮流法简单明了，计算速度较快。在考虑不同安全约束条件的基础上，可以应用线形规划的方法进行计算。在忽略了电压和无功功率影响的同时，该方法不能对缺乏无功在会吃和有效电压控制的重负荷系统进行计算。重复潮流法和连续潮流法提高研究区域内的负荷水平，之后得出可用输电能力的结果。在潮流计算方法的基础上，可以对系统的实际运行轨迹进行追踪，在考虑电压约束和无功约束的影响下，可以得出准确的计算结果，但是可能会遇到多种病态条件，例如迭代次数较多，降低了计算速度，一般应用于离线场合。

最优潮流法将可用输电能力的计算方法转换为满足系统潮流方程的等式和不等式，同时也可以应用线性规划的方法计算，应用二次规划法、内点法等不同的优化算法处理。在应用的过程在红，由于目标函数和约束条件具有较强的灵活性，最优潮流法在电力系统分析中获得了广泛的应用。计算可用输电能力的过程中，最优潮流法的处理能力较强，可以方便地分析不同的动态和静态信息，综合多种约束条件和控制变量，应用最优化的处理方法，给出最后的理论分析值，但值得注意的是，该值只是理论上的最优值，并不一定能够达到。由于最优潮流计算方法在应用过程中涉及到非线性方程，有时会应用资源的优化调度方法，因此计算速度较慢，一般只应用于小型电力系统中[2]。

2.2不确定性算法

不确定性算法也称为概率型算法，应用随机变量对电力系统的运行状态的不确定性进行描述，之后应用概率计算的方法实现数理统计，分析可用输电能力的概率分布，或者应用随机模拟的方法求出可用输电能力。在概率型算法应用过程中，可以应用枚举法列出所有的可能状态，对数据进行统计分析后得出概率的分析状况，在实际应用中需要对多种状态进行详细的考虑和分析，枚举法列举的数据信息较多，一般只应用于小型电力系统或者故障较少的电力系统中。为了简化计算，缩短计算时间，将研究的重点放在故障分析方面，在分析可用输电能力的基础上，将系统的视在功率和电压的无功功率综合结合起来，建立状态排序，提高计算精度和计算速度。另外，蒙特卡罗(MonteCarlo)法也是概率型算法中广泛应用的方法，在应用过程中主要借助MonteCarlo仿真抽取出系统的运行状态，结合直流潮流法中的线性规划进行计算，由于计算时间与系统的规模没有关系，因此大大提高了计算速度，就有较高的作业效率，被广泛应用较大规模的电力系统中共。但是MonteCarlo仿真应用的过程中都是在已知概率分布的基础上进行的，概率分布具有较强的随机性，设备的相关性不能正确描述，因此在未来的研究中需要解决这一问题。

3结束语

可用输电能力是评价电力系统运行能力的重要指标，可用输电能力计算的正确性和及时性关系直接关系着电力系统的可靠运行，本文重点对计算方法进行了分析，可以为研究提供理论依据。

参考文献：

[1]潘雄,徐国禹.基于最优潮流并计及静态电压稳定性约束的区域间可用输电能力计算[J].中国电机工程学报,2012,24(12):86.

[2]刘皓明,倪以信,吴军基等.计算电网可用输电能力的方法述评[J].继电器,2012,31(10):45.