电力系统输电断面搜索与输电能力分析

输电断面是电力系统安全稳定分析中的重要概念，一般指电网区域间联系紧密，潮流方向相同的一组输电线路的集合。从不同的角度划分，输电断面有不同的含义：从电网管理的角度看，输电断面是由于地理位置不同所形成的不同供电区域间的联络线组；从系统安全稳定的角度看，输电断面是由于系统静态安全约束和动态安全约束所构成的运行监视和稳定控制的联络线组。 国内外多起大面积停电事故的分析总结表明：事故发生初期，连锁过载跳闸往往发生在系统薄弱环节的关键断面内若干并行线路之间，由于运行专家未能实时计算支路跳闸对断面输电能力的影响，因而不能采取及时有效的控制措施，最终导致了事故的不断扩大。因此，有效划分输电断面，实时搜索电网运行方式变化后的新断面，计算断面输电极限等对保证系统的安全稳定运行具有重要的意义。 论文首先总结归纳了目前常用的输电断面划分及搜索方法，介绍了每个方法的原理，并以CEPRI-36节点系统为例逐个分析，指出了每个方法的优缺点及适用范围。针对这些问题，本文寻找改进和优化措施，提出了基于电气分区的系统断面划分及搜索方案。该方案将系统的断面分为三类，即初始断面、普通断面、关键断面，采取分步搜索，层层递进的方法逐步筛选，最终得到能集中体现系统薄弱环节，需要运行专家重点监视和控制的关键断面。最后，给出了满足N1静态安全约束的断面有功功率传输能力的详细数学模型；再基于直流潮流，简化了其数学模型，得到断面潮流是节点注入功率的线性组合，将原本单目标多约束的非线性化问题转为线性化问题求解，提高了计算速度。论文还分别以CEPRI-36节点系统和湖南实际电网为例，分析了基于本文所提算法的断面搜索和输电能力计算，结果验证了该算法的准确性和实用性。