[科普中国]-电力系统联络线

在发电厂和电网之间起联接作用的专用导线，也就是说通过它可以将发电厂发出的电能传送到电网当中，也可以将电网上的电能传回到发电厂，因此成为“联络线”。可以连接二个电力系统、二个省际电网、二个变电站，甚至是二个配电站，充分发挥双方的发供电能力，促进资源优化配置。

互联电力系统联络线潮流控制与调整随着电力系统的发展，电网规模不断壮大，并在各区域成为经济独立结算的电网，互联电网联络线潮流控制与调整问题，变得日益突出。互联电力系统是一个涉及多个区域、多个发电单元、多个受电单元、融合了电力问题和经济问题的复杂电力系统 。为了获得互联电网联络线功率的安全稳定和最优效益，应考虑水电与火电提供给联络线的功率的不同特性和效益差异，并采用新方法新模型优化调度联络线上的功率。协调电网的整体效益与水电厂效益、火电厂效益之间的关系，以找出在不同时期供给联络线功率的最佳水火发电厂组合，实现联络线上功率波动的经济成本最小化，这对当今互联电力系统具有极为重大的现实意义。

水火电互联电网联络线上的功率调整国内外对水火电互联电网联络线上功率调整的研究仍较为鲜见，多数相关文献往往将其作为线路潮流控制或电网经济调度的附带问题稍作论述，而联络线上功率的流动状态，直接影响着互联电网的安全稳定 。因此，其单独作为重要课题的研究意义日益突出。系统中负荷突增或机组跳闸时，系统频率随之变化，对应的功率缺额在扰动瞬间是近似依据同步功率系统矩阵中的对应元素分配到各发电机上的，电气距离近的地区分配得多一些，电气距离远的地区分配得少一些。从扰动瞬间到稳态的过程中，系统中所有负荷微量变化的总和与发电机出力的变化量相当，从而在新频率下达到发电机出力与负荷平衡。该平衡是全系统负荷与发电机共同作用的结果，系统中的潮流有一个重新分配的过程，从而导致联络线上潮流的波动。区域互联电网间联络线潮流的变化最明显，由于它集中了一个或几个区域负荷的频率效应 。这种潮流的变化与负荷水平的关系非常大，区域间的联络线所联接的两侧区域负荷的比值，决定了该联络线上潮流变化的幅度 。

大电网的频率潮流控制问题还需在理论、运行实践中不断认真分析探讨，以采取有效的措施，确保电网的安全稳定运行和供电质量。本文结合了互联电力系统的实际运行情况，通过研究互联电力系统中水电与火电的独立运行的成本收益和整体优化配置的运行模式，分析水火电优化配置方案的可行性与经济效益 ，建立了现实中水火互联电网联络线潮流控制的优化配置模型，并通过实例仿真计算对模型进行了验证。

水火电功率配置方法互联电力系统中，水力发电厂和火力发电厂因其性质差异以及对联络线的影响力不同，本文将赋以各水火电厂匹配不同的关联因子，并将各区域电网的水火电厂划分成如下四种不同的电厂集合：与联络线关联的水电厂集合，记为

此外，与联络线弱联或非联的各电厂，即设定为仅供本区电网负荷的电厂集合，该集合的内部功率协调对于互联电网联络线功率配置有重要的影响 ，送、受端区域内仅供本区负荷的电厂的功率平衡协调方法同上。

互联电网潮流优化模型考虑引入适当的关联因子，优化控制联络线潮流，减少联络线实际功率与计划功率的偏差，实现提高互联电力系统的整体经济效益的目的。

送端电网，与联络线关联的水、火电厂集合的优化模型如式(9)- 式(13)所示。

与送端电网相同，式(15)和式(16)是联络线上功率配置的条件，式(18)为由发电厂供给受端电网负荷的功率变化率的约束条件。

仿真与分析将以含有水火电厂的 IEEE- 30 节点系统为例进行仿真。实例仿真中相关简化与步骤为：

（1）对互联电网进行分区，设定各个电网区域内的水电厂节点与火电厂节点。

（2）根据实际电力系统现状，设定各节点与联络线的关联因数，仿真总时间：将一天 24 h 分为 8 个时段，且以时钟整点为每一时段起点。

（3）合理调整关联因数以优化联络线潮流，并以各时段联络线实际功率与计划功率偏差，来衡量其运行的成本与效益 。

首先，确定该模型中互联电网各区域中与联络线关联的各水、火电厂，与联络线-相关联的电厂集合中有：3# 水电厂，7# 水电厂，14# 水电厂，26# 火电厂；与联络线 -相关联的电厂集合中有：2# 水电厂，5# 水电厂，21# 火电厂，29#火电厂，关联因数的设定如表 1 中数据。

表 2 中，可得到联络线功率优化前的数据；以本文联络潮流优化控制方法进行全天实时仿真，所得结果记为优化后结果；并将两种仿真结果与保持联络线稳定运行的计划传输功率相比较，如下曲线图 1 所示。

图 1 中，曲线 1 代表 8 个时段联络线输送的计划功率值，曲线 2 代表优化前联络线上的实际传输功率值，曲线 3 代表采用新方法优化后的联络线上的实际传输功率值。由于其关联因子的选定是计及实际电网中的水火电厂的性质、最大发电能力与备用容量等参考因素，不断调试出最优匹配因子，并以经典 IEEE- 30 节点系统进行仿真，保证了结果的有效性与可靠性。

结语针对互联电力系统联络线潮流控制，提出了一种基于经济效益分析的联络线潮流调整方法，并通过仿真验明了其有效性与实用性，且实用性体现于：根据实际中互联电网运营模式，人为调整各联络线关联电厂对联络线的贡献力；同时，从联络线功率稳定与经济成本最小化的角度，充分考虑了各关联电厂的实际运行成本和发电容量的分配问题。并且在与传统方法的仿真结果比较中，显示了该新方法仿真结果与联络线计划功率曲线的逼近速度更快更接近。1

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学