基于電氣分區的輸電斷面及其自動發現

石玉偉　朱風華

近年來我國輸電線路故障頻發，這對我國電力系統的安全運行提出了非常嚴峻的考驗。對于某些簡單輕微的輸電故障，電力維修人員可以在故障初期解決。必須迅速準確地找到輸電線路中因電流轉移而引起的輸電斷面，只有這樣才能實現電力故障的迅速檢修。在電力系統發生故障的時候，可以利用有功增加因子的數量來進行圖論法檢測，以此來準確判斷輸電斷面的位置。

一、電氣分區輸電斷面的定義

電力研究專家在對電網運行斷面分析之后，認為電網輸電斷面是電網中的一個最小割集，斷面中的支路存在著有用功潮流方向一致的電流。斷面支路的聯系越緊密，那么斷面相互斷開的靈敏度也就越大。根據斷面對輸電線路影響大小的特點，可以將斷面分為初始斷面、輸電斷面和關鍵斷面。

初始斷面是電網系統中的最小割集；輸電斷面是指線路斷開靈敏度較大的初始斷面；關鍵斷面是指對電網有重大影響的輸電斷面，關鍵斷面在電網中的安全裕度最小。初始斷面的發生概率最大，在初始斷面的發生概率中包含著輸電斷面的發生概率，而關鍵斷面的發生概率最小，包含于輸電斷面的發生概率中。

二、基于電氣分區的斷面自動發現方法

根據潮流方向將電網分成不同的電氣分區，通過尋找到最小割集來得到初始斷面。然后在這些初始斷面中篩選尋找輸電斷面，輸電斷面中安全裕度最小的就是關鍵斷面。

1.電氣分區的方法

電氣專家提出過一種基于廠站的電氣分區方法，通過修正廠站的地理分區，來確定邊界廠站的分區。如果將電網看出下圖的二端口，廠站i與廠站j的電氣距離就是兩者之間的等值阻抗。

其中廠站i、j之間的電氣距離可以用如下公式表示：

Dij=MijT Mij=Zii+Zjj-2Zij

在該公式中，Zii，Zij，Zjj都是與電網阻抗矩陣Z之對應的參數。如果把阻抗矩陣認定為Z，它的階數設定為n，那么Mij就是n的維列向量，第i、j行的數值選取1和-1，其余位置數值設定為0。

電氣分區的具體方法如下：首先將地理分區認定為初始的電氣分區；然后對廠站進行處理，如果某些廠站與所連環上廠站分區不同，則要求該廠站要與其他環上廠站的電氣分區相同。對于某些處于環上的廠站，要將它劃入和環上相連廠站相同的電氣分區中；最后，要準確計算每一個邊界廠站到其他廠站的平均電氣距離，將該廠站置于最近的電氣分區中。

2.輸電斷面的發現方法

在發現初始斷面的情況下，可以篩選潮流方向一致和支路開斷因子較大的初始斷面，從而得到輸電斷面。在實際情況中，當支路處于輕載狀態或支路的傳輸的功率較小時，這種支路的有功功率潮流方向可能和其他支路不一致。但是如果該支路潮流對其他斷面的影響不大時，可以認為斷面的整體有功潮流方向都是相同的。

如果斷面支路的聯系越緊密，那么它們之間的斷開因子也就越大，斷開因子滿足以下公式：

其中Dk-l， 為線路l開斷后功率轉移到其他線路k上的比例；Xk和Xf是線路k線路f的電抗； Xf-f與Xk-f是直流潮流模型阻抗矩陣線路l與兩端自然阻抗線路k兩端的互阻抗；Dmin是閾值。

三、電氣分區輸電線路斷面的自動發現實例分析

A省在某時刻運行廠站167個，擁有238條支路，根據本文中提到的電氣分區方法現將A省的電網分布劃分如下圖：

利用本文中提到的輸電斷面的發現辦法，對A省電網分區線路進行了檢測：發現了初始斷面19個，發現了輸電斷面9個，另外運行方式專家給出了9個斷面。在下表中具體給出了運行方式專家發現的9個斷面的情況，表中用黑色字體標出的是新發現的輸電斷面：

通過對表格的觀察，我們可以發現贛東北地區出現了一些新發現的輸電斷面，其他地區也出現了不同程度輸電斷面。

四、結語

本文具體研究了輸電線路分區的方法，這種方法是以輸電地區的地理位置為原始分區，

在原始分區的基礎上再對廠站電網進行分區處理。如果某些廠站與所連環上廠站分區不同，則要求該廠站要與其他廠站電氣分區相同。對于某些處于環上的廠站，要將它劃入和環上相連廠站相同的電氣分區中。在尋找電網輸電斷面的過程中，應先尋找到的電網的初始斷電線路，然后從初始斷面中篩選尋找輸電斷面，輸電斷面中安全裕值最小就是關鍵斷面。

參考文獻：

[1]趙峰，孫宏斌，張伯明.基于電氣分區的輸電斷面及其自動發現[J].電力系統自動化，2011，05：42-46+81.

[2]童慶贊.基于電氣分區的電網輸電斷面自動發現方法分析[J].科技創業家，2012，24：149.