关键字 |
| ATC (Available Transfer Capability)、直流潮流、DCPTDFs (DC Power Transfer Distribution factor)、godf (Generator failure Distribution factor)。 |
介绍 |
| 在电力行业放松管制之前，发电机和分销商的数量是有限的。人民几乎没有任何选择。推动电力行业放松管制的原因有很多，如下所述: |
| 在我们的日常生活中，电是最有价值和最常用的东西。所以为什么不把它变成一个像其他市场一样有竞争力的市场呢? |
| 发电是一项经过充分验证的技术。所以，投资这个行业的风险很小。 |
| 由于政府的不忠诚和其他行业私有化取得的一些良好成果，我们也去电力行业私有化[13]。 |
| 私营实体总是知道他们客户的价值，总是对他们的问题做出快速反应，最终竞争的主要目标是客户满意度，而不是降低电力成本。在竞争激烈的市场中，系统性能的提高总是涉及到一些激励因素。在竞争激烈的市场中，新发明总是受到赞赏。这有助于改进系统。 |
| 只有通过放松对电力行业的管制，才能减少受监管电力行业人员过多的问题。 |
| 来自金融机构的巨大压力。这些机构准备向电力行业提供贷款，只要他们解除对电力行业的管制。因为电力行业缺乏竞争 |
| 这个国家有许多政治问题，迫使电力行业放松管制。 |
| 由于电力行业的竞争，交易数量以惊人的速度增长。交易可以是双边或多个[3]。但输电网络的传输能力有限。传输线的总传输能力是固定的;它是线[2]的热极限。为了安全传输，通过线路传输的功率应小于其热极限。根据NERC的定义，ATC被定义为物理传输网络中保留的传输能力，用于在承诺使用[1]之上进行进一步的商业活动。每个运营商在任何交易前都应该知道ATC的价值，以避免拥塞进入传输网[4]。系统[5]中的突发事件对ATC值影响较大。偶然性可以是单线或多线偶然性或发电机偶然性。 There are various methods to calculate the value of ATC. These are: Continuation power flow method (CPF), Optimal power flow method (OPF), repeated power flow method (RPF), ATC calculation based on sensitivity factors, using ACPTDFs and DCPTDFs. |
| 连续潮流法是一种迭代法，收敛[6]的时间较长。它是基于一个预测和校正方案。它考虑了热极限、电压极限和稳定性极限。它比任何其他方法都能提供准确的结果。它克服了雅可比矩阵在临界点附近的奇异性。 |
| 最优潮流(OPF)法可以对称地处理运行问题，但由于采用的是近似值，计算精度较低。在大规模电力系统中，由于大量的变量和方程，它也会引起收敛问题。它只考虑热极限和电压极限。 |
| 重复潮流法(RPF)在指定的传输方向[8]上的连续点上重复求解常规潮流方程。而CPF求解一组增广潮流方程得到解曲线。与任何OPF方法相比，RPF可以提供用于研究电压稳定性的P-V和V-Q曲线。此外，RPF中控制变量的调整方法相对简单。与CPF方法相比，RPF方法的实现更简单，收敛时间更短。它考虑了热极限、电压极限和稳定性极限。 |
| 交流潮流法基于功率传递因子(PTDFs);它考虑了实功率流和无功功率流[9]。它给出了一个准确的ATC值，但由于加入了无功功率，它变得复杂和耗时。直流潮流法是基于直流功率传递分配因数[10]。该方法只考虑实际潮流。发电机停电分布因子(GODFs)用于考虑发电机突发事件[11]。 |
直流潮流模型 |
| 直流潮流法假设系统无损耗，不考虑无功潮流。假设每根母线电压为1p.u。在考虑这些假设的基础上，对Newton - Raphson潮流方程进行了修正。Newton - Raphson荷载流方程可表示为: |
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| 传输电路的电阻明显小于电抗。通常情况下，x/r比值在2和10之间。因此，任何阻抗为的传输电路的导纳都为: |
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| 如果r相对于x非常小，那么我们观察到g相对于b也会非常小，将式(5)近似为: |
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| 现在如果= 0，那么y总线矩阵元素的实部也将为零。 |
| 通过应用上述所有假设，荷载流方程为: |
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| 角的正弦值就是角本身。因此，荷载流方程为: |
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| 每根母线的电压假定为单位。因此，荷载流方程可以写成: |
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| 由于线路中的无功功率流与实际功率流相比很小，因此在直流潮流法中不考虑无功功率流。 |
| 直流功率流方程显示总线之间的关系角度向量A¯害怕害怕一个½¯½和注入功率向量A¯害怕害怕一个½¯½nbus系统。它由: |
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| 其中为n × n电纳矩阵，其元素为: |
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| 通过从n个总线中选择任意总线作为参考总线，可以从矩阵中消除与参考总线对应的行和列。 |
| 可以通过简单地求矩阵的逆得到。 |
完整系统的ATC计算 |
| 注入的功率就是产生的功率减去总线上的负载。松弛总线对应的元素取为零 |
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| 其中是表示任意总线i上电压角变化的矩阵。 |
| 通过使用这种方法，我们可以发现由两根总线连接的任何线路的电压角变化。 |
| 在总线i和j之间使用直流潮流连接的线路中的实际功率流为: |
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| 其中分别为i、j母线相位角，为线路电抗。 |
| DCPTDFs定义为交易金额与流量在一条线上的线性关系的系数。因为它将一个变化的数量(即交易金额)与另一个变化(即单独的流)联系起来。PTDF是通过指定的传输线从一个区域到另一个区域的交易量的百分比。它们表达了输电线路中的潮流如何随着特定卖方和买方总线之间的交易而变化。总线i和j之间的线路以及卖方总线m和买方总线n之间的交易的DCPTDFs可以通过以下方式给出: |
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| 其中i和j之间线路的电抗&为电抗矩阵的元素。 |
| A.单笔ATC计算 |
| 每当两个总线之间发生事务时，线路的实际功率流就会发生变化。这是由于角度的变化。线流的变化由: |
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| 现在总的线路流量将是基准情况实际功率流量和线路流量变化的和。数学上可以写成: |
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| 是一个列矩阵，表示在卖方总线和买方总线之间传输的电量。在单个交易案例中，只有一个卖方总线和一个买方总线。如果这个矩阵中的元素对于卖方总线是+1，对于买方总线是-1，那么对于单个交易，所有其他元素都将为零。 |
| B.多事务ATC计算 |
| 在多笔交易的情况下，两个或两个以上的卖方和买方总线将在那里。所有卖方巴士都是+1，所有买方巴士都是-1。在数学上这种变化可以表示为: |
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| 卖方总线用m表示，买方总线用n表示。使用DCPTDF进行交易的最大允许能力为: |
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| 是I路和j路之间线路的最大换乘极限。 |
| 现在ATC可以用数学表示为: |
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| 其中，为系统总行数。 |
使用单线和多线偶发的ATC计算 |
| 线路偶发对ATC值有显著影响。由于任何恶劣天气条件、维护目的或热断裂，每当一条线路从网络中移除时，所有其他线路的ATC值都会受到影响。由于线路中断，通过该线路传输的电力被重新分配到其他线路。因此，空中交通管制将会减少。为了显示线路突发事件的影响，一种方法是将线路中断分布因子(LODFs)与PTDFs结合使用。LODF是对线路状态变化如何影响系统[12]中其他线路的线路流的灵敏度测量。停电转移分布因子(OTDFs)是LODFs和PTDFs的函数，用于查找线路突发情况下的ATC。但是通过使用lodf，我们一次只能从现有网络中删除一条线路。另一种方法是:要从网络中删除的行，从行数据中省略该行。意思是，删除该行对应的行数据。 By doing so, the susceptance matrix is reformed and hence the PTDFs changes accordingly. Due to this the line flow changes and ultimately the value of ATC changes. So, we can calculate the value of ATC by using the changed value of PTDFs, using the same relation as above discussed. By this method, we can remove multiple lines from the network up to the network disconnection. At this point the susceptance will become singular. |
包含发电机偶发和发电机附加的Atc计算 |
| 例如，线路停机，最坏的情况，如过载，或任何内部故障，也可能导致发电机停机。由于发电机从网络中断，线路流将发生变化，从而影响线路的ATC。为了考虑发电机突发事件的影响，必须找出发电机停运分布因子。发电机停电分布因子是任意线路上MW潮流的敏感性ij，由于停电 |
| 任何发电机停运引起的发电量变化都由参考母线上相反的变化相等地补偿。godf简单地等同于此事务的ptdf。潮流变化为: |
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| 式中，为发电机在停机前的发电量。 |
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| ATC可通过考虑发电机停运计算为: |
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| 就像发电机停电一样，我们也可以在现有网络的任意总线上添加一个额外的发电机，以查看额外发电对网络的影响。发电机的生成值被设置为固定值。通过在任意母线上增加发电机，由于线路流的重新分配，传输线的ATC值受到影响。本文考虑了这种影响，并给出了结果。 |
测试结果 |
| 该技术已在IEEE 30总线系统中得到应用。结果包括不同交易的PTDF值，并计算了完整和应急情况下的实际潮流。ATC是根据完整交易和意外交易的不同情况计算的。同时考虑了线路偶然性和发电机偶然性。ATC也计算了多线突发事件和发电机增加的情况。很少会选择显示结果的事务。这些交易是: |
| (i)单一交易 |
| 从23路到30路的交易 |
| 17路到4路的交易 |
| 从10路到15路的交易 |
| (2) Multi-transactions |
| 23路，17路和30路，1路之间的交易 |
| 23路17路13路和30路4路5路换乘 |
| 图1为IEEE 30总线测试系统的单线图。单线图显示了传输线的互联性。它有6个发电机总线。其他巴士都是载货巴士。总线号1被假定为参考总线。 |
| 图2为完整系统中单个事务的直流功率传输分配因子(DCPTDF)值。DCPTDFs的值以分组条形图的形式绘制，以便比较不同的交易值。 |
| 图3为多事务情况下的直流功率传输分配因子(DCPTDF)值。DCPTDF对于不同的交易有不同的数值，从图中可以很容易的看出数值的差异。 |
| 图4为完整系统的实际潮流值。这张图显示了每笔交易中真正的权力流动是如何变化的。随着每一笔交易，传输线中的线路流将被重新分配，因此实际的功率流将随着每一笔交易而变化。 |
| 图5显示了在一个完整的系统中，上述所有事务的可用传输能力(ATC)的值。这些也以分组柱状图的形式，直接表达了不同交易的ATC值的差异。 |
| 图6为现有网络外线路号为15的单次事务的直流功率传输分配因子(DCPTDF)值。这表示在线路意外情况下DCPTDF的值。随着网络中的每一条线路中断，DCPTDF的值都会发生变化。 |
| 图7为单事务多线路停电情况下的直流功率传输因数(DCPTDF)值。图中显示了测试系统中15号线和30号线的中断情况。 |
| 图8表示了当15号线路从网络中断时，单个事务的实际功率流值。随着网络中每一条线路的中断，通过传输线的线路流将被重新分配，实际功率将发生变化。 |
| 图9所示为多线路意外情况下单个事务的实际功率流值。行号15和30被排除在网络之外，以考虑多行意外情况。 |
| 图10所示为在网络5号母线增加一台发电机的情况下，单笔交易的实际功率流值。由于这种实际的功率流将会改变，因此这会影响ATC的值。 |
| 图11显示了现有网络中线路号为15和30的所有事务的可用传输能力(ATC)值。ATC值随线路实功率流的变化而变化。这是由于网络中的多条线路中断造成的。 |
| 图12显示了在网络5号总线上增加一个额外发电机的完整系统中，所有事务的可用传输能力(ATC)值。由于一个额外的发电机添加，真正的功率流将会改变，因此ATC。 |
| 图13显示了在现有网络的5号总线上增加一个额外发电机的情况下，15号线和30号线的所有交易的可用传输能力(ATC)值。这是输电线路实际潮流变化的另一种情况。 |
| 图14显示了发电机意外情况下所有事务的可用传输能力(ATC)值。该图表示了发电机来自网络外23号总线时的ATC值。因为，就像线路中断一样，电力系统中也可能出现发电机中断。 |
| 图15表示了从测试系统外的27号总线与发电机的所有事务的可用传输能力(ATC)值。由于发电机停机，通过传输线的实际功率流发生变化，因此ATC值也发生变化。 |
结论 |
| 在任何交易之前，ATC计算都是非常重要的，而且计算应该足够快。这就是本文采用直流潮流计算ATC的原因。ATC既适用于完整情况，也适用于偶发情况。本文使用了两种类型的偶发事件，一种是线路偶发事件，另一种是发电机偶发事件。分别对单线和多线停运情况进行了分析，分析了它们对ATC值的影响。godf用于考虑生成器的偶然性。本文展示了不同交易的实际功率流是如何随着两种类型的偶发事件以及在现有网络中增加一个额外的发电机而变化的。大多数运营商使用这种方法在任何交易之前找到ATC。通过这种方法，经营者可以很容易地选择ATC值最大的交易来实现利润最大化。 |
数字一览 |
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图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
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图7 |
图8 |
图9 |
图10 |
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| 图11 |
图12 |
图13 |
图14 |
图15 |
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参考文献 |
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