《电气自动化》2020年第42卷第6期____________________________________电力系统及其自动化
Power System&Automation
提升电网输电能力的母线最优分裂运行
李一铭1，苏寅生2，李凌1
(1•广西电网电力调度控制中心，广西南宁530023；2.中国南方电网电力调度控制中心，广东广州510623)
摘要：为保障目标区域的负荷供应，提岀提升电网输电能力的母线分裂运行方式优化方法！根据故障潮流扫描结果，在正常方式下最严重进行最电化计算!过优化岀力仍存在断面安限制，电域负时，增加线分裂作为调控手段，优先断面的首、末节点作为分裂节点!用节分裂节点的功率平衡方程及支路直流潮流方程代替原网络的直流潮流方程，对母线分裂方式进行建模！在不大规模改变电网结构、不大量加网络节点数化变量数的基础上构造最电合整数线性模型。通过13节网络的计算分析，表明有电不足的问题！
关键词：母线分裂；扫描；输电；混合整数规划
DOI:10.3969/j.is.1000-3886.2020.06.008
［中图分类号&TM72［文献标志码］A［文章编号&1000-3886(2020)06-0023-03
Optimal Bus-bar Split t i ng Operati on Improving Grid Tinsmission Capacity上海海边
Li Yiming1,Su Yinsheng2,Li Ling1
(1*Guangpi Grid Dispatching and ContC Center,Nanning Guangpi530023,China；
2*Dissatching and Controe Centcc O China Southec GC,Guangzhou Guangdong510623,China) Abstract:An optimal bus-bar splitting operation was prented in this paper te rai grid transmission capacita so that load supply could be guaranteed in the taraet area.According te the result of fault flow screening,the maximal transmission capacita was calculated in the normal mode under consiXeration of critical faults.If fault surface curig constraints still existed when only the output of the opiomoeed unoiwasud soihaiiheiaansmo s oon capaboaoiscouad noisaiososiheaoad demand on iheiaageiaaea$bus-baaspao i ongwas ud in addition as a control measure,the first and last nodes of the critical ction were chon as backup spl i tting nodes,and the power balance equation of the original node and split't ing nodes as wel l as the branch DC flow equation were ud te replace the DC flow equation of the original netaork te complete modeling for the bus-bar split't ing mode.In this was,a mixed integer linear provramming model was established for the maximal transmi
ssion capacim,withhout changing the grid structure on a larae scale, increasing the number of grid nodes greatly or optimizing the number of variabis.Through calculation and analysis of a13-node netaork,X was indicated that the propod approach could aectively solve the problem of inadequate power transmission capacim. Keywordt:bus-bar spl让ting;fault scanning;transmission capacita；mixed inteaer provramming
0引言
在满足安全约束的前提下提升电力网络的输电能力，是保障电力供应和清洁的重要途径，也是电场环境下促进市场主体间充分的重要手段。
电的计要分布因子法⑴、反复潮流法⑵、续潮流法⑶最优潮流法我国大部分用电负荷处于快速的阶段，局在电网建设滞后于负荷的情况。此时，通过的运行优化手段
域的输电能力要求，这种情况下，恰安线分裂运行%5&、变电网接线是提高输电的快速、有低成本的方法。具体哪条母线进行分裂，母线的元件如何分配才最大限度提升域的供电仍是复杂的优化! 本提岀提升电网电的线分裂运行化
法，过优化出力仍存在断面安受限导致
域负时，增加线分裂作为调控手段，构建母线定稿日期：2020-03-14分裂模型进行最大输电能力优化计算，确定母线最优分裂方案，实现输电能力提升，确保目标区域电力供应。
1的电能力模型
通常情况下，母线分裂在运行方式安排时并不是首选的策略！为了充分利用电网中运的设备，保电网运行的：性，希保持电网线运行！不考虑母线分裂运行时，最电模型以域可供负荷最大作为函数！
mae'P D S(1)式中:1为目标区域节点集合;7d为节点i的有功负荷。
模型需满足基准运行下的直流潮流方程
P=B0!(2)式中:B o为网络电纳矩阵;"为节点注入有功向量;！为节点电压相角向量。
出力需控制在允许范围内调节。
"h，mm%"g%"G，mti(3)式中:"g，mm、"G，mce为机组出力调节的下限和上限;"g为机组出力
Electrical Automation 23
《电气自动化》2020年第42卷第6期
电力系统及其自动化
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向量。
流过各运行支路的有功功率应在热稳定限值之内。
-P L,mo
%P L %P L,mo (4)
式中：
P
l ,mo
为支路有功功率热稳定限值；
P
关于小草的诗句l
为支路潮流向量。必要时需根据安全校核扫描结果加
断面约束：
- P ",mo % LODF "#P k +P " % P ",mo ,( ",k )
(5)
式中："为关键故障断面集合;LODF ",k 为线路停运转移因子。
式(1) ~式(5)构成的模型，与 [6&的安 直流最优
潮流相比，增加了
域负荷作为 变量。本节模型为线性
规划问题，使用成熟的单
进行 。
2 母线分裂运行的 电能力模型
2.1母线分裂模型
输电网中常见的母线接线方式(双母线接线、单母线分段带 旁路、3/2接线) 以分裂运行，本 将母线接线 表示为图
1 的双母线模型⑸。
假设母线m 可以分裂为母线：-1和母线:-2。用-I #
.0,1/表 l 线的情况，相应约束条件为：
0%P G i 1 % ( 1 - -G )
P Gmo o
(6)0%P G i -1 %-G P Gmin i (7)P Gi =P Gi -1 +P Gi -2
(8)0%P D )1 %(1--d ) P Dmos
(9)0 % P D)-2 % — Dj P Dmos
( 10)P D) =P D/-1 +P D/-2
(11)
式中:P go -1和P g o -2分别为机组l 注入母线m -1和m -2的发电 功率；P g 为 i 的发电功率;P cmo，为机组i 的最大发电功率;
P d -1和P d -2分别为负荷/连于母线m-1和m-2的功率；戸巧为
连接于母线m 和"之间的线路I 用表示与待分裂母线的
式中:P r _1、P r _2分别为支路)送端连接于母线m-1、m-2的功 率；P &和P +分别为支路))
受端功率;P mc 为支路)的最大
传输功率;-m 1、-m 2分别为分裂母线m-1和m-2相角;-&、-o 分别 为支路/送、受 相角；]为支路/的电抗值;M 为
的
正数。
2.2
母线分 运 的 电能 模型
当通过优化机组出力仍存在断面安全约束受限导致无法满
域负荷的要求时，则要
加母线分裂作为调控手
段，提升输电
。
根据第1节中确定的最严重故障断开相应的线路，由式(1 )、 式(3) ~式(5)以及第2. 1小节中的母线分裂模型式(6) ~式
(17)构成基于分裂模型的最 电 模型。
(2)的直流潮流方程
(17)的支路功率方程以及原网
络节
分裂节点的节点功率平衡方程式(18) ~式(20)代替。P n - 'P & + 'P o l 0； n l 1,…，N "f ；n 0 # (18)
i #F "
k #T n
P Gl1 - P Dj —1 -
'
P sl -1 +
'
P r0-l
二0，m # #
(19)#F m
k #2m
P Gi-2 -P /-2 一 'P l- +
'
P r0--
- 0，m # #
(20)
#Fm
k #2m
式中:P s y_1、P k 分别为首、末端连接于分裂节点m - 1的支路有
功；P f-2、P ”o-2分 为首、末 于分裂节点m -2的支路有
功;F m 、T m 分别为首、末端接于节点m 的支路集合；N us 为系统节
点数。
3
在安排输电系统实际运行方式时通常还是希望母线尽量保 持合环运行。当合环运行
供电 时，通过第2.2小节
的模型寻 线分裂的最 。 计流程 2所示。开塞露通便使用方法
图2最大输电能力计算流程
情况, 相应 条件为：
-(1
P mo0 % 7 - 1 % ( 1 ~-sl ) P mo0
( 12)--d P mol %P d -2 %-&P mo )
(13)
P & =7i-1 +P &-2
(
14)M %8s r
~8湖中之城
ml
%-&M
(15)
-(
1--l ) M%2i --m2 %(1 --l ) M
(16)
P & = ( -0--i )9
(
17)
4 分析
图3为根据我国南方区域一局部电网简化模拟的13节点系 统，该系统包含23条交流线路,3台
5台变压器。其中，节
13的供电区域为 下供电能力受限的区域，
域负
荷预计将达到700 MW 。
根据 扫描，找 最严重的故障为支路L o (节点4~节点
5)停运，支路L *(节点7 ~节点10)过载，计 线路停运分布因子
24 Electrical
Automation
电力系统及其自动化教师劳动的特点
Power System & Automaticn
《电气自动化》2020年第42卷第6期
LODF=0* 373 2，将约束 2。x LODF + 2* %2Mmc 添加在第 1 节的 模型中，计算基准运行 下的最 电 ，计的最优潮流
果 4
，系统 向 域节点13 的最大功率
为554* 65 MW ，无法满足该区域负荷需求。根据经验，可从支路2o 或2*的首、末节点中选取待分裂节 点，本算例选中节点7即2*的首节点，该节点通过2台变压器和
商场运营管理6条线路与4个节点相连，分裂存在的组合数较多。
为新的节点7-1和节点7-2，母线分裂后，受限约束仍为支路 2o 停运导致支路2*过流，系统可以向 域节点13 的
最大功率达到807* 92 MW ，输电能力较基准方式提升了45* 66%，
计
果如表1所示。由于直流潮流和交流潮流之间存在计算，所以该结果仍需留出一定裕度。从网络结构来看，母线分
裂后,2* 在路径的 ，从而降低了流过该支路的潮流,
有 了输电阻塞问题。
1
7
:loll
P d 10=230|苗300
26x2
/ 论1001优化结果对比
运行关键约束最功率/MW
提升比例/%
正常方式20 x L0DF +
2
M
%2Mmce
554.65—
节点分裂 且2停运
2M % 2Mmae 807.92
45.66
il8
13
比=200
P d 9=200
P di 3=200
图3 13节点系统
13
\\^ O'
P g 冃 334.6『
P g 2=12°P d 8=200 嘔=200
60x2.
2 LT 8
667x2 、
CM V DIO —E 74x2 彳
so
39宁 315x2,
3
沿6石
P d 13=554.65 J
—113.______ a 763 5 308 畀 6心5=300
冷 89x2
26x2
图4正常方式下的最大输电能力
考虑最严重的故障一一支路20停运，通过第1节的优化模 型求解节点7的最佳分裂 ，同时确定最大输电能力以及相应
的潮流结果。
母线分裂的优化结果如图5所示，正常方式中的节点7分裂
6
13
<N O P g 产 1 587.9
60x2、
2 1—^8
19曹 315x23 P °2=120^=200 以00 P d ^0-L92 喝沐浴露的英文
794x2 .
1 h 勺4『
心。=230& “374x2，彳 474x2 11 96
cn 12
|p d 11=10Q~Y ~
560
0* U 5 l
^5=300j :374x2
259x2 g UP OS =图5考虑母线分裂的最大输电能力5结束语
本文提出提升电网输电能力的母线分裂运行方式优化方法! 当仅通过优化机组出力仍存在断面安
，导
域负荷的要求时，增加线分裂作为调控手段，构造最
电
合整数线性
模型。通过一个13节 网络的计算分析，说明本
确定母线分裂的最
，有 提升输电
，
保郑孝胥
域的电力供应。同时，本基于分裂模型的最
大输电
模型增加的优化变量数仅与分裂节
数以及与分
裂节点相连的设备数、 域节点数有关，与电网规模无关，便
于推广应用 模电网。
参考文献：
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operation and control % M ]. New York : John Wiley & Sons ，2014: 307 -
343.
【作者简介】李一铭（1986―），男，广西梧州人，工学博士，工程师，主要研
究方向为电力系统安全校核、概率分析、风险评估和综合停电管理等。
生命，因你而不息。
*+让江河澎O ，热血使生命45 #
我们8心的；小部分生命的全部。
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