输电线路的潮流介数及其在关键线路识别中的应用

摘要：本文将以输电线路在电网发电负荷节点对间功率中的被利用度为思考基础，同时融入发电的负荷水平和容量等多方影响，进行输电线电路潮流介质指标相关问题的阐述，而且将以这个指标当作输电线路的识别判据关键。通过分析不同运行方式下的电网潮流分布特点，对输电线路在全网功率中的贡献作用进行量化，这种物理背景与电力系统的实际情况更为相符。

一、对潮流介数的概括

众所周知电力系统中的发电机在进行G_m传输的时候，必定有有功率P_{m n}到负荷L _n。通常只要从电网中的部分线路中经过就可以到达。但是因为输电路径中每条线路P_{m n}都会有不同的传输比例，那么也就造成了每条线路其实在进行P_{m n}传输时，它的重要程度跟作用也都不同。笔者的观点是，传输线路P_{m n}的比例如果越大，那么在它身上所体现出来的由G_m向L_n也就拥有越重要的传输功率作用。因为每条线路也是有很多不同发电负荷的，因此还要在考虑时，将这条线路所有发电负荷都经过核对后，方可得出全网中，线路所体现出的重要性指标，也就是我们所说的潮流介数。

二、潮流介数的性质

我们从上述的潮流介数定义中就可以看出，潮流介数具备的性质具体如下:

（1）在确定了输送功率及发电负荷的时候，输送功率中的发电负荷量，其占有越大的比例因子，它也就拥有更为重要的地位，而该线路本身的传输功率与其之间，并无太大关联。

（2）如果情况是输电贡献中的2条线路拥有相同的比例因子,那么它的潮流介数大小则取决于谁的对应发电负荷的权重大小，也就表明其在电网功率中的输送作用大小。由此可见，线路的潮流介数的指标非常重要，它并非只是单一数据，可以说其是综合了电网中线路传输功率的利用广度及深度，在这里，深度代表的发电负荷时的输电线路具有的输电贡献比例，发电负荷对权重体现出的是电网功率传输中发电负荷的地位;而广度的含义也不难理解，它所代表的是不同发电负荷节点中对输电线路的利用数量，该线路承担的输电任务繁重程度都是由其体现出来。正是这样，潮流介数指标才显示出重要性，摆脱了只基于电网拓扑结构和假设发电负荷间按最短路径传输范围下的传统关键线路辨识指标，也在当下形式下潮流分布特点的基础上，全网功率传输线路的贡献进行了合理量化，并且从客观角度，将线路的重要性及重要程度完整展现了出来。本文选择笔者所在电网冬季大负荷运行方式，将对输电线路中的潮流介数进行计算，而且还进行了其是否在关键线路识别中具有相对正确性。笔者所在电网在该运行模式下的发电容量为为17017MW，有功负荷为16810MW，共投运750,330,220,110kV输电线路382条。将多回、双回线、变压器支路去重合并后的简化地理接线图。

三、实际案例分析

本文选择笔者所在电网冬季大负荷运行方式，将对输电线路中的潮流介数进行计算，而且还进行了其是否在关键线路识别中具有相对正确性。笔者所在电网在该运行模式下的发电容量为为17017MW，有功负荷为16810MW，共投运750,330,220,110kV输电线路382条。将多回、双回线、变压器支路去重合并后的简化地理接线图。

3.1潮流介数的分布

潮流介数分布需要把去重合并后的243条输电线路按照潮流介数的归一化模式按照降序排列起来，介数大小排列后的电线路需要增添线路标记，这样做是为了更加方便潮流介数与线路潮流二者关系的比较，还可以把潮流介数进行10%的缩小后再与线路潮流进行同放，会发现潮流介数与线路潮流是具有很大关联性的，一般来说，拥有较大潮流介数的一般是那些承载潮流较大的线路，(0.8871为二者相关系数值，比自由度241、0.01显性水平系统的相关系数要具备更高的临界值)。然而，这也是具有原因的,3个因素决定着潮流介数的大小：这三个因素分别为：被不同发电负荷对实际利用的数目、贡献比例因子、及发电负荷对的权重大小。如果我们从这3个因素角度出发便可以发现，其实潮流介数与潮流大小并非存在绝对相关性。

3.2浅析关键线路的辨识结果

根据笔者所在电网的实际规模，取13条线路，潮流介数归一化指标>0.5，为电网冬季大负荷方式下的关键线路，尽管传统观点认为，330kV线路所输送功率并没有750kV线路的多，但仍发现有多条330kV的线路，其关键性甚至可以排在750kV线路前面。这一现象足够说明，对电力系统关键线路的判断，不能只用传输功率作为依据，其实还需要考虑另外一个因素，即处于电网整体结构中的线路位置，甚至还要参考线路在功率传输中所发挥的实际作用。

3.3线路故障下的丢失负荷量对比

在电力系统的实际运行中，关键线路如果发生的故障时连续性的开断，那么就会产生大片的丢失负荷，范围较大，故障范围越大，负荷的切除量也就会随之加大，由于本文是将丢失负荷作为衡量电力系统破坏程度的主要依据，因此可能会在线路相继开断这一过程中，有多个电气岛的产生，而这些电气岛是由系统解列而成，如果能够用发电机出力的方法来进行岛内功率平衡的有效保持，则不被列入到丢失负荷的范围之内。下面3种线路故障策略都可以进行潮流介数辨识的关键线路对电网的重要程度验证。

(1)随机故障。1此进行1线路的移除，在1 0次重复后便会有丢失负荷曲线的产生。

(2)电气介数故障。电气介数每次移除最高1条，移除后进行新电气介数线路的更新。

(3)潮流介数故障。潮流介数每次移除最高1条，移除后进行新潮流介数线路的更新。

3.4不同运行下的潮流介数为了显示特点，需要进行不同验证

选取笔者所在电网4种运行方式，进行输电线路电气介数的不比较，输电线路大负荷方式下明显要比小负荷方式的电气介数高，由此得出，输电线路在大负荷下所承受的输送任务和功率较重，这一特点和与电网机组差不多，方式不同特点也就不同，另外，还说明其模式是可以将发电负荷最大可用传输功率对线路的关键性影响正确显示出来的。明显问题是，不同潮流方式，发电机到负荷的输电额度与路径都会有变化发生，必然会改变潮流介数，它们对相应线路的作用也就不同，这些都会对关键线路的排序产生影响，于此也就显示出了基于潮流介数辨识关键线路的优势点所在。

总结：

本文详细说明了电力系统的潮流传播特点，并且将潮流介数指标进行了提出，且并以此为电网关键线路的潮流分布判断依据。在当前电力系统运行下的潮流分布，既将输电线路的利用深度与广度进行了良好综合，还起到了对电网功率输送的量化作用，而且对于不同负荷及发电量水平下的线路起到了关键影响作用，优点颇多。文中的实例分析也说明，在该指标下计算出来的关键输电线路和运行方式，和电网实际运行特点是非常符合的，这也从另一方面说明一个问题，即潮流介数指标在对关键输电线路的辨识上是非常有效的。由于本文上述的计算案例并没有进行线路故障后的节点电压、网络连通及系统频率等参数的变化计算，因此理论还尚未完整，有待下一步的考证研究。

(卢刚 四川省成都市金堂县赵镇街道迎宾大道1号金堂供电局610400) 

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