BPA下的电网解环后输电能力

摘要:在对电力系统运行状况进行研究的过程中，电力系统潮流计算非常重要，关系着系统运行的效果，需要得到高度重视。从BPA的内涵出发，就基于BPA的电网解环后输电能力进行了研究和探讨，希望能够为电力系统的稳定可靠运行提供一些参考。

关键词:BPA;电网解环;输电能力

引言

在电力系统中，潮流计算是一种最基本同时也最重要的电气计算，是电力系统运行中的一个关键性指标，想要对电压稳定性进行深入分析，必须完全了解电力系统的潮流分布，配合切实可行的措施和方法，遏制电压稳定事故的发生。最近几年，电压稳定事故的频繁发生，使得学术界对其重视程度不断提高，以BPA为基本工具，可以就电网的潮流分布状况进行全面细致分析，监控电网的运行情况。

1BPA概述

BPA是一种泛用型电力系统分析软件，最初是由美国邦纳维尔电力局开发的潮流与暂态稳定程序，今天则多指PSD－BPA程序，即中国版本的BPA，其大致内涵，是电科院电力系统在吸收消化美国BPA的基础上，制作出的富有中国特色的BPA，属于PSD系列软件的一个模块，负责潮流和稳态计算。经过较长时间的发展，PSD－BPA已经形成了以PSD电力系统软件包命名的一种大型商用电力系统分析软件，有着丰富的功能，如电力系统稳态、电磁稳态、中长期动态、电压稳定计算以及短路电流计算等。

2基于BPA的电网解环后输电能力研究

2．1电网解环方案

以某省级电网为例，对其电网解环方案进行分析，可以分为2种，一是断开现有的部分线路，将220V电网分为江南和江北两个片区，强化部分区域的受电通道，提升电力系统运行的可靠性和稳定性;二是断开现有部分线路，对线路进行适当调整，将其推向电磁环网解环以及分层分区的发展方向。

2．2电量平衡对比

电力电量平衡指标能够对电力系统和分区的发电用电平衡关系进行反映，可以借助区域内电力系统负荷及处理情况是否平衡的比较实现。方案一中，将省电网分成了2个组成部分，对比系统出力和区域负荷，发现实际出力具备一定裕度，系统运行稳定，一定范围内的负荷增长可以承受;方案二中，电网被分成了3个区域，北区和南区的系统出力超过负荷，中区则存在出力不足的问题，从电力系统整体角度分析，系统实际出力超过区域负荷，在运行中留有一定裕度，即便负荷有所增长，只要增长幅度不超过相应标准，就依然可以保持稳定运行。经过分区电力电量平衡对比分析，发现方案一较方案二更加优越，因此后续仅对方案一进行分析和讨论。

2．3输电能力分析

为了对电网解环后的输电能力进行分析，BPA系统采用了4次PQ分解法，再配合牛顿－拉夫逊法，制定迭代次数20，迭代次数为6，最终的潮流计算结果收敛。方案一中，解环后系统220kV及以上节点共有11个出现了电压超限问题，其中包含了3个500kV节点。对照相关数据信息，在夏季，电网节点电压水平较低，而对比解环前，部分电压节点的电压水平有所下降，电压超限状况有所好转，将上述11个节点进行排序，以此为i=1，2，…，11。同时，在夏季高峰运行工况下，依照40度的标准对线路额定电流进行整理，一共存在203条线路，线路平均负载率为40．24%，超过80%负载率的线路有6条，超过100%负载率的线路则有4条。对比解环前后的线路负载率数据，可以明确几点:①解环后，线路平均负载率为40．24%，较原本的39．91%有所上升。②负债率超过80%的线路没有出现变化。③解环对电力系统线路运行情况的影响集中在解环点周边的线路，影响相对较大。N－1校验同样是电网解环后输电能力分析的一个重要内容，具体来讲，需要首先做好单一元件故障状况的分析。对照相关数据信息，在出现过载问题的线路中，部分线路过载现象较为频繁，最多达到10次，也有部分线路仅出现1～2次过载现象，就夏季高峰运行方式下N－1开断结果信息进行分析，有65条线路因为N－1开断出现了过负荷现象，其中以断开合桥4846线路为例，其会引发4845线路的严重过载，过载率达到72．5%。相邻线路或者双回线在开断时，会引发其他线路过载30%～50%，而对过载线路的相关数据进行观察，可以明确，N－1情况下，系统失去某条线路时，很容易引发其他线路的过载问题。电力系统在N－1情况下，线路过载问题频繁发生，因某条线路开断引发其他线路过载的问题比较严重，会导致事故隐患的增大。另外，应该关注平行元件同时掉闸情况(N－2检验)，考虑数据和运行环境的差异性，同样依照夏季高峰和冬季高峰运行方式来对系统失去双回220kV线路的过载情况进行分析。夏季高峰运行方式下，N－2分析结果表明，出现过载现象的线路数量有392条，负载率超过100%的线路有232条，超过120%的线路有38条，明显高于冬季高峰运行方式，而因为过载线路负载率较高，超过额定电流100%的情况较多，部分线路的负载率甚至达到了246．4%。

2．4电压稳定性分析

一是基于有裕度指标的电压安全稳定性分析。选择某个220kV节点，将节点带所有的110kV和10kV负荷依照等功率因数增加至临界状态，对220kV母线节点的电压变化情况进行计算。有功裕度指标Kp能够将各个节点承受负荷扰动的能力以及继续承受负荷增长的能力反映出来，也能够从侧面反映节点的带负荷情况。结合计算分析情况进行研究，当系统负荷增加到一定极限值时，安庆、高河等承受负荷扰动能力较差的母线很容易出现电压不稳定的问题。二是基于无功裕度指标的电压安全稳定性分析。同样选择某220kV母线节点，对节点电压进行扰动，直至达到临界，通过对节点无功出力情况的监测，得到其无功裕度指标Kv值以及相应的V－Q曲线。无功裕度指标代表了各个节点对于电压扰动的承受能力，以及电压下降时节点无功对于电压的支撑能力，对于部分Kv值薄弱的节点区域，因为不具备构成区域形成的条件，并没有能够在薄弱区域图中体现出来，不过即便如此，也应该利用薄弱节点符号进行标注。

3结语

电力系统常规潮流计算是对电压系统稳态运行情况进行研究的基本电力计算，以此为基础，电力技术人员可以对其他一系列系统的运行情况进行分析。对于潮流计算算法的研究由来已久，不过伴随着电力系统的发展和进步，各种新情况层出不穷，潮流计算算法需要在现有的基础上进行更加深入的研究，对一些新出现的问题进行考虑，借助BPA软件，对电网解环后的输电能力进行分析，找出网架结构的薄弱环节，采取有效措施避免电力系统破坏，提升电力系统网架结构的安全性和稳定性。

参考文献:

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作者：罗世锋 单位：广西大学电气工程学院