输电线路的潮流介数及其在关键线路识别中的应用

输电线路的潮流介数及其在关键线路识别中的应用

张飞

国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司

内蒙古赤峰市024000

摘要：有资料显示，大停电往往是由个别输电线路的故障引发，然后大规模的负荷转移导致连锁反应故障，最终引起负荷损失，甚至系统崩溃。电网网架结构中不合理的薄弱环节及少数关键线路导致了连锁故障的蔓延，所以如何找到这些关键路径具有重要的研究意义。

关键词：输电线路；潮流介数；关键线路识别；应用

目前，我国电力系统正面临巨大压力，通过相关技术人员研发的潮流介数指标识别关键线路技术，为识别关键线路提供了新思路，体现了我国电力人才的强大智慧，为我国稳定的电力传输奠定了基础，是促进电力系统长期稳定发展的有效措施。

一、输电线路简介

输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。安结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面上。按输送电流性质，输电分为交流输电和直流输电。

二、潮流介数概述

1、概念。潮流介数根据电网当前的运行环境与条件，通过不同输电线路的不同功率输送利用率引进的关键线路的识别指标，潮流介数指标应用提高了电力传输系统关键线路的识别率，具有广阔的应用前景。一般来说，从发电机传输到电力系统负荷的功率通常只通过电网系统中的部分线路。因此，输电路径中不同线路的功率利用率也不同。通过线路的功率越大，线路在电力系统中就越重要，由此得到潮流介数指标。

2、特点。潮流介数能充分发挥其在识别电力系统关键线路方面的优势，为关键线路的识别增加了一种可选的方式。其特点为：①在某电力系统中，在稳定输送功率不变基础上，线路对发电负荷的输电贡献比例因子越大，线路在输电系统中的重要性则越高；②输电系统的关键线路可通过发电负荷对权重来识别，这种潮流介数特点是基于相同的输电贡献比例因子，权重越大，潮流介数就越大，这也表明线路更重要。

三、潮流介数在关键线路识别中的应用

1、明确输电线路系统的参数指标。由于关键线路识别中的潮流介数主要取决于输电线路中的各种指标及其变化关系，所以要充分发挥潮流介数指标在识别关键线路中的作用，明确输电系统各指标的变化。潮流介数识别关键线路所需的参数指标包括：线路传输功率、线路对发电负荷的输电贡献比例因子、发电负荷对的权重等，通过这些指标之间产生的变量，能有效识别输电系统中不同线路的重要性。输电系统的线路相对复杂，在利用潮流介数指标识别关键线路时，输电线路系统有许多参数指标需明确，这给实际识别带来了一些困难，需与电力系统的参数反馈装置配合，在计算机终端上实现线路参数的汇集，提高利用潮流介数指标识别关键线路的效率。

2、潮流介数指标在识别关键线路中的计算。在利用潮流技术指标识别关键线路时，需计算相关参数。潮流介数指标是发电负荷对的权重与线路对发电负荷对的输电比例因子的乘积；考虑到电网中所有发电负荷对的累积效应，线路的潮流介数指数定义为线路功率来源的所有发电机节点集合与线路中功率流向的所有负荷节点集合及潮流介数的乘积。在了解输电线路相关参数后，通过计算能进一步掌握输电线路运行情况，从而根据数据识别出电力系统中的关键线路。当前，利用潮流介数指标识别关键线路的方法非常有效，但也存在一些计算难点。大量变量数据给潮流介数指标的计算带来了一定的困难，相关技术人员将输电系统参数平台与计算机连接，通过合理编程将计算程序输入计算机系统，能快速得出识别结果，从而扩大潮流介数指标在输电系统关键线路识别中的应用范围。

3、关键线路故障下的丢失负荷量比较。在电力系统实际运行中，关键线路的连续故障开断往往会导致大范围的负荷丢失，故障范围越广，负载切除量越大。因此，选择负荷丢失来衡量电力系统的破坏程度。在线路连续开断过程中，系统可能会被解列成若干电气岛,若通过调整发电机出力来维持岛内功率平衡，则不属于负荷丢失范围。引入了三种基于潮流介数识别的线路故障策略，以验证关键线路对电网的重要性。

①随机线路故障。一次随机移除一条线线，重复10次以获得丢失负荷曲线。

②基于电气介质故障。每次移除电介数最高的一条线路，每次移除线路后更新线路电气介数。

③基于潮流介数故障。每次移除具有最高潮流介数的一条线路，并在每次移除线路后更新该线路潮流介数。

三种线路故障策略下的电网丢失负荷情况如图1所示。从图中可看出，在随机故障下，电网丢失负荷量变化不明显，直到6条线路切除后才出现负荷损失；基于电气介数及潮流介数的故障模式下丢失负荷量随着线路的不断切除而迅速增加，基于潮流介数的增长曲线高于电气介数，这表明电网中有更多的潮流交换通过高潮流介数线路传输，当这些线路被切除时，功率传输将变得困难。此外，当第七条高潮流介数线路被切除时，负荷损失达到390MW，而电气介数对应的负荷损失仅为320MW。因此，高潮流介数线路在电网中的作用高于电力介数，潮流介数指数能更有效地识别电网中的关键线路。

图1 不同线路故障策略下的丢失负荷

4、引进先进人才，推进关键线路识别。关于潮流介数指标技术的研发，虽然我国尚处于技术的初期研发阶段，但可预见，潮流介数指标在输电线路关键线路识别中具有广阔的应用前景。因此，有关电力部门应积极引进人才，开展潮流介数指标技术的研发，并为其在关键线路识别中的应用建立基础设施，如输电线路指标专用反馈平台和潮流介数指标计算软件等，全面提高潮流介数指标在关键线路识别中的实用性。此外，潮流介数指标在识别关键线路时显示出很大的优势，能有效帮助我国电力系统的相关人员节省人力物力投入关键线路的识别，为我国电力系统的维护打下坚实的基础，是有效减少大规模断电事故发生的有力措施。

综上所述，近年来，我国电力系统的压力逐渐加大，国家电力需求的增加也对我国电力系统的发展提出了新要求。关键线路又称关键路径，是全线系统中工作时间最长的线路。同时，在同一电力系统中，为保证电力的稳定传输，关键线路的数量可是一条或多条，根据关键线路的发电容量及负荷水平，提出了潮流介数指标来识别关键线路。

参考文献：

[1]梁才.输电线路的潮流介数及其在关键线路识别中的应用[J].电力系统自动化，2014(08).

[2]杨昶.输电线路的潮流介数及其在关键线路识别中的应用[J].中国电机工程学报,2015(01).