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超、特高壓輸電線路因故障切除后容易引發(fā)受端電網出現(xiàn)大規(guī)模潮流轉移過負荷，嚴重時會導致連鎖跳閘甚至大面積停電。針對此現(xiàn)象，提出了一種受端電網分層優(yōu)化切負荷策略。該策略考慮了不同電壓等級下電網的結構特點，在有效消除線路過負荷的同時避免了直接切除高壓線路造成的“過切”現(xiàn)象。

• DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190377

超、特高壓線路因故障切除后可能導致受端電網出現(xiàn)大規(guī)模潮流轉移，進而引發(fā)部分線路出現(xiàn)過負荷。如不能及時有效地消除過負荷現(xiàn)象，繼電保護裝置將切除過負荷線路，造成故障事態(tài)的進一步擴大，嚴重時會導致連鎖跳閘甚至大面積停電。然而，現(xiàn)有切負荷控制仍屬于系統(tǒng)穩(wěn)定控制功能范圍，啟動時間滯后，控制功能實現(xiàn)時，繼電保護裝置可能已經因過負荷而動作跳閘。因此，合理利用切負荷控制手段，在過負荷保護動作之前，快速高效地解決線路過負荷問題，對受端電網的安全運行至關重要。

本文考慮了不同電壓等級下電網的結構特點，可以有效解決超特高壓線路切除引發(fā)的受端電網潮流轉移過負荷問題。相比于其他策略，本策略在有效消除線路過負荷的同時避免了直接切除高壓線路造成的“過切”現(xiàn)象，策略計算時間短，有利于實現(xiàn)工程在線應用。

按目前我國電網的網架結構，500kV及以上電壓等級線路普遍采用環(huán)形或網格型結構運行，而500kV以下電壓等級線路則基本采用解環(huán)輻射結構運行。本文基于電網實際結構建立了一個按電壓等級分層的切負荷系統(tǒng)，以500kV為界線，對500kV以上和以下電壓等級分別制定切負荷策略，在潮流轉移過負荷發(fā)生后依策略由高電壓等級向低電壓等級逐級分配切負荷任務。

圖1  受端電網分層切負荷策略流程圖

推導了過負荷支路電流與負荷節(jié)點注入電流之間的數(shù)學關系式，為保證電網停電范圍盡可能小，以切負荷總量最小為準則，結合電網頻率及節(jié)點電壓約束條件，將問題轉化為最優(yōu)化求解問題。由于大電網中節(jié)點數(shù)量龐大，直接對全部節(jié)點進行求解會導致計算時間過長，甚至陷入維數(shù)災。因此提出了一種節(jié)點分區(qū)方案，通過對定義的過負荷區(qū)域內負荷節(jié)點進行辨識及校驗，避免了對全部負荷節(jié)點進行搜索計算。

圖2  過負荷區(qū)域劃分示意圖

500kV節(jié)點切負荷量確定后，為避免停電范圍擴大，需將控制任務細分至500kV以下各電壓等級。為保證快速分配不同電壓等級之間的切負荷任務，本文以負荷重要度、負荷承載度以及負荷靈活度為評價因素，建立了切負荷綜合評價體系。首先建立評價因素的隸屬度函數(shù)，由層次分析法確定各評價因素的權重大小，然后采用模糊評價法對各級變電站下屬負荷線路進行綜合評價，最終根據(jù)評價結果得到各電壓等級變電站的切負荷量。

• （1）通過跨電壓等級分層優(yōu)化切負荷，避免了直接切除高壓線路導致的“過切”現(xiàn)象，可有效減少停電范圍。

• （2）500kV及以上電壓等級線路通過劃分過負荷區(qū)域，避免了對系統(tǒng)中負荷節(jié)點的全局計算，大幅減少了計算時間。

• （3）本策略利用的是不同電壓等級變電站之間的天然物理聯(lián)系，體現(xiàn)了切負荷控制與負荷物理分布的一致性，對于500kV以下電壓等級切負荷，僅需在相鄰變電站之間傳遞切負荷信息，具有信息可靠性高，傳遞速度快的特點。

王增平, 朱劭璇, 王彤, 秦紅霞. 受端電網分層優(yōu)化切負荷策略[J]. 電工技術學報, 2020, 35(5): 1128-1139.Wang Zengping, Zhu Shaoxuan, Wang Tong, Qin Hongxia. Research on Stratified Optimal Load Shedding Strategy for Receiving End Power Grid. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(5): 1128-1139.