大型交直流并联输电网网损优化理论及其在南方电网中的实现
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南方电网安规页数:86
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中国南方电网城市配电网技术导则页数:53
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我国超高压直流联网输电的必然性-精选文档
我国超高压直流联网输电的必然性1.直流输电联网的提出交流电力系统稳定运行的重要标志是，电力系统内的所有同步发电机都要同步运行。
也就是所有的并列运行的发电机都要有相同的电角速度。
当系统输送容量越来越大、输电的距离越来越长、间歇性电源如风电和光电等并网的不断扰动，稳定问题将可能出现。
为了解决稳定问题，我们可以采取多种措施，包括采用交流超高压和交流特高压输电措施。
为什么我们还要采用直流超高压或直流特高压来输电。
直流输电有着能解决两网不同步并网问题，以及其输电的经济性。
2.我国部分地区目前500kV和800kV直流输电情况2.1上海直流输电情况1990 年投运的我国第一条± 500kV 葛洲坝至上海直流输电线路、输电距离1045km,输电容量120万千瓦，实现了华中和华东两大电网的非同步互联。
由于输送容量的限制，2008年国家电网对其进行改造，现± 500kV 葛洲坝至上海直流输电线路、输电距离976km,输电容量300万千瓦，2010投运。
2007 年年底投运的三峡电厂至上海± 500kV 直流超高压输电线路，额定输送容量为300万千瓦，输电距离1040km它是三峡右岸电厂电力外送的主要通道之一。
2010年7月四川向家坝至上海± 800 千伏特高压直流输电示范工程投入运行，输送能力达700 万千瓦级，线路全长1907km，是迄今为止世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术最先进的特高压直流输电工程。
三大直流输电工程向上海输送1300 万千瓦功率，给上海的经济建设带来充足的能源。
2.2南方电网直流输电情况2001年6月投运的天生桥至广州± 500kV 直流输电工程是继葛洲坝至上海± 500kV 直流输电工程之后我国又一个跨省区的大型直流输电工程，天生桥在云南和广西交接处，，工程全长980km输送容量180万千瓦。
天生桥至广东有“三交流和一直流”输电线路。
中国南方电网公司线损理论计算技术标准
Q/CSG 1 1301-2008
目
次
前 言 ............................................................................ III 第一章 技术标准的适用范围及相关定义 .................................................. 1 1.1 适用范围 .......................................................................... 1 1.2 基本概念 .......................................................................... 1 1.3 理论线损组成 ...................................................................... 2 第二章 35kV 及以上电力网线损计算 ...................................................... 3 2.1 潮流算法 .......................................................................... 3 2.1.1 计算原理 ........................................................................ 3 2.1.2 代表日与代表月电能损耗之间的折算 ................................................. 4 2.1.3 数据采集 ........................................................................ 4 2.2 潮流计算结果修正 .................................................................. 4 2.2.1 架空线路损耗的温度补偿 .......................................................... 4 2.2.2 架空线路电晕损失 ................................................................ 5 2.2.3 电缆线路介质损耗计算 ............................................................ 5 2.2.4 架空地线电能损耗的计算 .......................................................... 6 2.2.5 变压器空载损耗计算 .............................................................. 7 2.2.6 串联电抗器电能损耗 .............................................................. 7 2.2.7 数据采集 ........................................................................ 7 2.3 均方根电流法 ...................................................................... 7 2.3.1 输电线路损耗计算 ................................................................ 8 2.3.2 双绕组变压器损耗计算 ............................................................ 8 2.3.3 三绕组变压器损耗计算 ............................................................ 9 2.3.4 数据采集 ....................................................................... 11 第三章 10kV 配电网线损计算 ........................................................... 12 3.1 基于配变容量的等值电阻法 ......................................................... 12 3.2 数据采集 ......................................................................... 13 3.3 小电源处理方法 ................................................................... 13 3.3.1 等效容量法(I) .................................................................. 13 3.3.2 等效容量法(II) ................................................................. 14 第四章 0.4kV 低压网线损计算 .......................................................... 15 4.1 基于实测线损的台区损失率法 ....................................................... 15 4.1.1 按照负荷分类 ................................................................... 15 4.1.2 数据采集 ....................................................................... 16 4.2 电压损失法 ....................................................................... 16 4.2.1 能获取总表有功电量和无功电量情形 ............................................... 17 4.2.2 没有总表情形 ................................................................... 17 4.2.3 基于电压损失法的台区损失率法 ................................................... 17 4.2.4 数据采集 ....................................................................... 17 4.3 等值电阻法 ....................................................................... 17 4.3.1 计算原理 ........................................................................ 18 4.3.3 数据采集 ....................................................................... 18 第五章 其它元件线损计算 ............................................................. 19 5.1 并联电容器损耗计算 ............................................................... 19
大数据分析在配电网线损管理中的应用
大数据分析在配电网线损管理中的应用
何炜斌;陈伟超
【期刊名称】《中华纸业》
【年(卷),期】2024(45)5
【摘要】配电网线损管理是提升能效、减少损失、优化运营的关键环节。
其意义包括提高电能传输效率、环境保护、优化电网运作、延长设备寿命、降低运营成本和提升经济效益等。
大数据技术能够提供强大的数据处理支持,但配电网线损管理目前面临智能化水平不高、降损改造专业水平有限和运维管理不够细化等问题。
为此,需要采用高效的数据采集与处理平台、智能化线损诊断与优化决策及建立综合性线损管理系统来应对这些挑战,以提高线损管理的效率和精度,实现配电网的高效运行。
【总页数】3页(P88-90)
【作者】何炜斌;陈伟超
【作者单位】南方电网广东江门鹤山供电局
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.降损技术在配电网线损管理中的应用研究
2.配电网线损管理中存在的问题及降损对策
3.配电网线损管理中存在的问题及降损对策
4.配电网线损管理中存在的问题及降损对策
5.大数据分析在配电网线损管理中的应用
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南方电网-线损理论计算技术标准
（4）负荷：有功功率（MW）和无功功率（Mvar）。
电量法
除需要采集电力法的所有数据外，还需要采集计算时段内所有发电机（平衡机除外）、调相机和负荷每天的有功电量（MWh）和无功电量（Mvarh）。
2.2 潮流计算结果修正
根据潮流计算得到的电能损耗只包括了线路和变压器的可变损耗。对于未计及元件线损中较为突出的损耗，采用以下方法计算，并据此对潮流计算结果加以修正。其中均方根电流的计算参考附录A的相关内容，也可以直接采用潮流计算所得线路和变压器支路的电流值。
1.电力法
根据每小时的发电机的有功、无功（电压）数据、负荷的有功、无功数据、网络拓扑结构及元件阻抗参数进行潮流计算，得出每个节点电压，然后根据已知的电压与节点导纳关系计算出每条支路的有功损耗。将所有支路的损耗相加，即是全网一小时的损耗。将24小时的损耗相加，即得出一天的线损。由一天的线损进而求得计算时段内的电能损耗。
计算方法
需要采集的运行数据
电力法
计算时段内电力网每天所有正点的数据如下：
（1）电力网拓扑结构。
（2）发电机：其所接节点作为PQ节点，有功功率（MW）和无功功率（Mvar）；其所接节点作为PV节点时，有功功率（MW）和电压（kV）；其所接节点作为平衡节点时，电压（kV），其相角设为零。
（3）调相机：其所接节点作为PQ节点，有功功率（MW）和无功功率（Mvar）；其所接节点作为PV节点时，有功功率（MW）和电压（kV）。
目 次
前 言
线损是电力网供售电过程中损失的电量，是考核电力网运行部门一个重要经济指标。从本质来说，电能传送过程中，电力网各元件不可避免地发生电能损耗。这部分客观存在的损耗称之为技术线损。由于同一计费时段内对广大用户的抄表不同期，加上计量误差，可能的管理错漏，总抄见电能与电力网关口计量电能不相符，这都被统计为“线损”，即所谓管理线损。所以线损实绩就是技术线损与管理线损之和。
电量法
除需要采集电力法的所有数据外，还需要采集计算时段内所有发电机（平衡机除外）、调相机和负荷每天的有功电量（MWh）和无功电量（Mvarh）。
2.2 潮流计算结果修正
根据潮流计算得到的电能损耗只包括了线路和变压器的可变损耗。对于未计及元件线损中较为突出的损耗，采用以下方法计算，并据此对潮流计算结果加以修正。其中均方根电流的计算参考附录A的相关内容，也可以直接采用潮流计算所得线路和变压器支路的电流值。
1.电力法
根据每小时的发电机的有功、无功（电压）数据、负荷的有功、无功数据、网络拓扑结构及元件阻抗参数进行潮流计算，得出每个节点电压，然后根据已知的电压与节点导纳关系计算出每条支路的有功损耗。将所有支路的损耗相加，即是全网一小时的损耗。将24小时的损耗相加，即得出一天的线损。由一天的线损进而求得计算时段内的电能损耗。
计算方法
需要采集的运行数据
电力法
计算时段内电力网每天所有正点的数据如下：
（1）电力网拓扑结构。
（2）发电机：其所接节点作为PQ节点，有功功率（MW）和无功功率（Mvar）；其所接节点作为PV节点时，有功功率（MW）和电压（kV）；其所接节点作为平衡节点时，电压（kV），其相角设为零。
（3）调相机：其所接节点作为PQ节点，有功功率（MW）和无功功率（Mvar）；其所接节点作为PV节点时，有功功率（MW）和电压（kV）。
目 次
前 言
线损是电力网供售电过程中损失的电量，是考核电力网运行部门一个重要经济指标。从本质来说，电能传送过程中，电力网各元件不可避免地发生电能损耗。这部分客观存在的损耗称之为技术线损。由于同一计费时段内对广大用户的抄表不同期，加上计量误差，可能的管理错漏，总抄见电能与电力网关口计量电能不相符，这都被统计为“线损”，即所谓管理线损。所以线损实绩就是技术线损与管理线损之和。
特高压交流与特高压直流输电技术特点对比分析
特高压交流与特高压直流输电技术特点对比分析1 特高压交流输电的技术特点（1）特高压交流输电中间可以落点，具有电网功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换实际需要构成国家特高压骨干网架。
特高压交流电网明显的优点是：输电能力大（每提高一个电压等级，在满足短路电流不超标的前提下，电网输送功率的分区控制规模可以提高两倍以上，见表附-1）、覆盖范围广（可以覆盖全国范围）、网损小（铜耗与电压平方成反比；为了降低地面场强、减少电晕损耗，特高压交流线路一般采用八分裂导线，导线电流密度一般选择0.5~0.6A/2mm 左右）、节省架线走廊（如果都按照自然功率输送同等容量的电力1000万千瓦，采用500kV 交流输电，需要8~10回；采用1000kV 交流输电，仅需要2回，可以明显减少输电走廊，如果采用同塔双回，将进一步节省输电走廊，这对寸土寸金的长三角地区是很有意义的）。
特高压交流电网适合电力市场运营体制。
适应随着时间推移“西电东送、南北互补”电力流的变化。
附表-1短路电流控制水平及相应的系统分区控制规模（2）随着电网发展装机容量增加，等值转动惯量加大，电网同步功率系数逐步加强（设功角特性曲线的最大值为M P ，运行点功角为0δ,则同步功率系数为功角特性曲线上运行点功率的微分，0δCOS P P M S =，0δ越小，S P 越大，同步能力越强），交流同步电网的同步能力得到较充分利用。
同步电网结构越坚强，送受端电网的概念越模糊，如欧洲电网那样普遍密集型电网结构，功角稳定问题不突出，电压稳定问题上升为主要稳定问题。
法国联合电网1978年“12.19”大面积停电事故剖析：这次事故损失负荷29GW，约占当时全法国负荷75%，停电8.5小时，少送电1亿kWh。
造成这次大面积停电事故的主要原因是：低温造成系统负荷大量增加，系统无功备用容量不足，导致系统电压崩溃。
当时法国气温比往年同期低5～7℃，负荷水平比预计多1.2～1.3GW。
中国南方电网线损理论计算技术标准
中国南方电网线损理论计算技术标准中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSG ×××××－２００７线损理论计算技术标准（试行）（报批稿）Technology standard of theoretical calculation of line loss2007- - 发布 2007- - 实施中国南方电网有限责任公司发布前言线损是电力网供售电过程中损失的电量，是考核电力网运行部门一个重要经济指标。
从本质来说，电能传送过程中，电力网各元件不可避免地发生电能损耗。
这部分客观存在的损耗称之为技术线损。
由于同一计费时段内对广大用户的抄表不同期，加上计量误差，可能的管理错漏，总抄见电能与电力网关口计量电能不相符，这都被统计为“线损”，即所谓管理线损。
所以线损实绩就是技术线损与管理线损之和。
节能降损是长期国策。
对于管理线损要尽力减到最少，而技术线损则应控制在合理的范围以内。
线损理论计算得到的电力网技术线损数值是电力网线损分析和指导降损的科学依据。
所以，线损理论计算是节能管理的重要工作。
为了规范线损理论计算，提高工作效率，使各省区的计算结果更具可比性，推进节能降损管理，特制订本标准。
本技术标准遵循中华人民共和国电力行业标准DL/T 686-1999《电力网电能损耗计算导则》和IEC 61803：《Determination of Power Losses in High-Voltage Direct-Current (HVDC) Converter Stations》制定。
对部分元件的电能损耗计算公式作了一些处理和补充，增加了计算35kV及以上电力网电能损耗的潮流算法及其结果修正方法，计算10kV 配电网电能损耗的基于配变容量的等值电阻法及小电源处理方法，计算0.4kV低压网电能损耗的台区损失率法和等值电阻法，高压直流输电系统的电能损耗计算方法，理论线损计算结果分析与评价，线损理论计算工作规范等。
最优化理论在电力系统调度中的应用
最优化理论在电力系统调度中的应用在电力系统调度中，最优化理论被广泛应用于提高电力系统的运行效率和经济性。
最优化理论通过数学建模和计算方法来寻找最优的调度方案，以最大程度地满足电力系统的供需平衡，提高电力系统的能源利用率和稳定性。
一、最优化理论简介最优化理论是数学和计算机科学中的一个分支，研究如何寻找最优的解决方案。
它的主要方法包括数学规划、动态规划、遗传算法、模拟退火等。
在电力系统调度中，最常用的最优化方法是线性规划和整数规划。
二、电力系统调度的最优化问题电力系统调度是指根据供需情况和各种约束条件，以最优的方式调配电力资源，确保电力系统的安全、稳定、经济运行。
电力系统调度的最优化问题主要包括短期调度和中长期调度。
1. 短期调度短期调度是指对电力系统进行小时甚至分钟级的调度安排，旨在满足实时的电力需求和保持系统的平衡。
在短期调度中，最优化理论可以应用于以下方面：- 发电机出力调度：最优化方法可以确定各个发电机的出力分配，以最小化总发电成本或最大化系统利润。
- 输电网功率分配：最优化方法可以帮助确定输电线路的功率分配，以最大化输电效率。
- 负荷调度：最优化方法可以通过合理分配负荷，以降低系统的负载损耗和功率不平衡。
2. 中长期调度中长期调度是指对电力系统进行日、周、月等较长时间尺度的调度计划，旨在优化电力系统的经济性和可靠性。
在中长期调度中，最优化理论可以应用于以下方面：- 电力市场运营：最优化方法可以帮助市场运营商制定合理的电力市场机制和定价策略，以提高市场效率和竞争性。
- 发电机组扩建规划：最优化方法可以帮助确定新的发电机组扩建方案，以最小化总投资成本和满足系统可靠性要求。
- 新能源消纳规划：最优化方法可以帮助确定可再生能源的优化消纳方案，以最大化可再生能源的利用率。
三、最优化理论的优势和挑战最优化理论在电力系统调度中具有一系列优势，包括：- 提高系统效率：最优化方法可以帮助降低电力系统成本，提高能源的利用效率。
《中国南方电网自动电压控制(AVC)技术规范(2010年版)》等三项标准
b)闭环控制：给出控制策略，并通过SCADA系统发送遥控遥调命令。
5.5.4
a)能够实现全网分层分区的有效协调，实现网调、省调、直调电厂、枢纽变电站和地区AVC等各级电压控制之间的协调控制；
b)能够实现发电机无功出力调整和电容器/电抗器投切之间的协调控制；
c)能对全网及根据自动分区结果按区域进行无功电压优化计算，且单个区域的优化失败不影响其它区域优化计算的进行；
c)可依据电压曲线进行无功电压控制决策，使得母线电压运行在曲线带宽范围内。
5.5
能根据电网的实时状态进行控制策略计算，并实现控制策略的闭环控制，所给出的控制策略符合无功分层分区就地平衡的原则，并能支持分时段控制策略。
5.5.1
网省AVC应满足枢纽母线电压合格、控制设备满足安全限值等约束条件，尽可能实现无功分层分区平衡，减少全系统网损：
2.
下列文件中的条款通过本规范的引用而构成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
SD 325-89电力系统电压和无功电力技术导则
c)具备自动生成具有抽象共性的模型、数据以及画面的建模功能；
d)能够按照规则自动生成电压考核点和功率因数考核点，并可人工修改；
e)支持定义分时段主变无功（功率因数）、母线电压的运行限值；
f)具备离线建立AVC控制模型的功能，建模过程不影响AVC的实时控制，具备控制模型、控制参数的校核功能，确保模型和参数的逻辑正确性，禁止将校核不通过的模型与参数发布到AVC实时控制应用中；
e)对于所有监视信息可以按控制区域进行分区显示；
5.5.4
a)能够实现全网分层分区的有效协调，实现网调、省调、直调电厂、枢纽变电站和地区AVC等各级电压控制之间的协调控制；
b)能够实现发电机无功出力调整和电容器/电抗器投切之间的协调控制；
c)能对全网及根据自动分区结果按区域进行无功电压优化计算，且单个区域的优化失败不影响其它区域优化计算的进行；
c)可依据电压曲线进行无功电压控制决策，使得母线电压运行在曲线带宽范围内。
5.5
能根据电网的实时状态进行控制策略计算，并实现控制策略的闭环控制，所给出的控制策略符合无功分层分区就地平衡的原则，并能支持分时段控制策略。
5.5.1
网省AVC应满足枢纽母线电压合格、控制设备满足安全限值等约束条件，尽可能实现无功分层分区平衡，减少全系统网损：
2.
下列文件中的条款通过本规范的引用而构成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
SD 325-89电力系统电压和无功电力技术导则
c)具备自动生成具有抽象共性的模型、数据以及画面的建模功能；
d)能够按照规则自动生成电压考核点和功率因数考核点，并可人工修改；
e)支持定义分时段主变无功（功率因数）、母线电压的运行限值；
f)具备离线建立AVC控制模型的功能，建模过程不影响AVC的实时控制，具备控制模型、控制参数的校核功能，确保模型和参数的逻辑正确性，禁止将校核不通过的模型与参数发布到AVC实时控制应用中；
e)对于所有监视信息可以按控制区域进行分区显示；
南方电网公司线损管理规定
Q/CSG 中国南方电网有限责任公司企业管理制度Q/CSG213087-2011中国南方电网有限责任公司线损管理办法中国南方电网有限责任公司发布目次中国南方电网有限责任公司线损管理办法1 总则1.1为加强中国南方电网有限责任公司（以下简称公司）线损工作管理，明确工作职责，规范管理流程，特制定本办法。
1.2 本办法适用于公司总部、超高压输电公司、调峰调频发电公司、各省公司。
2 规范性引用文件《中华人民共和国电力法》（中华人民共和国主席令第60号）《中华人民共和国能源法》（第八届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过）《中华人民共和国节约能源法》（中华人民共和国主席令第77号）《中华人民共和国统计法》（中华人民共和国主席令第15号）《电力供应与使用条例》（中华人民共和国国务院令第196号）《电力系统电压和无功电力管理条例》（能源电［1988］18号）《重点用能单位节能管理办法》（国家经济贸易委员会令第7号）《中央企业节能减排监督管理办法》（国资委令第23号）《电能计量装置技术管理规程》（DL/T448-2000）《电力系统电压和无功电力技术导则》（SD 325-1989）《电力网电能损耗计算导则》（DL/T686-1999）3 术语和定义3.1 线损：电能在电网传输过程中，在输电、变电、配电和营销等各个环节所产生的电能损耗和损失，包括技术线损和管理线损。
3.2 技术线损：电能在电网传输过程中，由各个传输介质固有的物理特性所产生的电能损耗。
3.3 管理线损：电能在电网传输过程中，由于计量、抄表、窃电及其他人为因素造成的电能损失。
3.4 线损率：指线损电量占供电量的比率。
计算公式（地市局供电企业、县级供电企业可参照执行，具体按各省公司制定的实施细则执行）：（1）线损率＝[（供电量－售电量－主网网损率×送外省区电量）/（供电量－送外省区电量）]×100％（2）网损率=网损电量/电网输入电量×100%其中：供电量＝本企业统一核算发电厂上网电量+本企业购入电量；售电量＝所有用户的抄见电量之和；本企业统一核算发电厂指本企业所属电厂；送外省区电量是指南方五省区之间互送电量，不含送南方五省区外电量（送南方五省区外电量视为售电量）；网损电量=电网输入电量-电网输出电量主网网损率对各省电网而言指各省220kV及以上电网（不含220kV主变损耗）的网损率。
基于GA、PSO结合算法的交直流系统无功优化
基于GA、PSO结合算法的交直流系统无功优化
彭磊;张建平;吴耀武;娄素华
【期刊名称】《高电压技术》
【年(卷),期】2006(32)4
【摘要】提出了交直流混合输电系统的无功优化模型,求得考虑到电压指标、有功网损等因素的综合效益最佳方案。
优化控制变量不仅包含交流部分的发电机无功输出、补偿电容器容量、变压器分接头,还引入直流部分换流器的控制电压、控制电流、控制功率,以及换流变压器变比。
根据遗传算法(GA)收敛效果好以及粒子群算法(PSO)收敛速度快的特点,将两者结合对模型优化求解。
计算结果表明:该模型是正确的,算法是收敛、有效的。
【总页数】4页(P78-81)
【关键词】无功优化;混合输电系统;高压直流输电;遗传算法;粒子群算法
【作者】彭磊;张建平;吴耀武;娄素华
【作者单位】华中科技大学电气与电子工程学院;华东电网公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM711
【相关文献】
1.基于佳点集-量子粒子群算法的交直流系统无功优化方法研究 [J], 李海坤;谢珍建;陈正方;张文嘉
2.基于GA-PSO混合算法的农网无功优化 [J], 王京锋;陈磊;徐园
3.基于改进PSO算法的电力系统无功优化 [J], 陈前宇;陈维荣;戴朝华;张雪霞
4.基于模拟退火遗传算法的交直流系统无功优化与电压控制研究 [J], 黄俊辉;汪惟源;王海潜;李海坤
5.基于IBBDE算法的交直流混联系统无功优化 [J], 张涛;朱瑞金;扎西顿珠
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2 交直流网损优化数学模型
2.1 模型 调整直流输送功率是改变系统潮流分布的重 要工具，具有调整灵活，速度快等特点。在调整直 流功率时，需要确保各断面不越限，同时保持各省 区送受电计划和电厂出力不变。电网交直流输电网 损优化问题的数学模型如下：
min S ( u, x ) = A( x ) + D (u) ⎧ u, x ⎪ ⎨s.t. f [ x , Pc (u), Pr (u)] = 0(λ ) ⎪ g (u) < 0(δ ) ⎩
130
第 34 卷 第 1 期 2014 年 1 月 5 日
中
国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE
报
Vol.34 No.1 Jan.5, 2014 ©2014 Chin.Soc.for Elec.Eng. 中图分类号：TM 72
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2014.01.015
交流通道送电。 对于直流系统，损耗系数 k 能够较为准确的描 P2 R 2 述线损的变化规律。但是对 P 损耗 = 2 R=kP ,(k = 2 ) U U 于交流通道，损耗系数 k 将交流输电通道电阻进行 简单等效，过于粗糙并且无法在线计算，不能作为 计算网损的理论依据。 1）分配交直流潮流功率应依据网损微增率,即 2 倍的损耗系数与通道潮流功率的乘积。仅依靠损 耗系数 k 分配通道输送功率， 无法准确计算调整量， 同时可能导致某条线路线损陡升。 2）交流的损耗系数 k 无法准确描述不同送端 对于交流网络潮流分布的不同。例如对于云南和贵 州，其等效的交流通道电阻不同。 3）交流的损耗系数 k 与接线方式、交流通道 电压有关，同时它受西部送广西、龙滩等其它占用 交流通道的送电计划影响，计算十分困难。 在调整直流功率时，需要同时考虑潮流变化影 响，确保相关断面约束不越限。由于以上原因，目 前还没有能够准确指导交直流潮流分配的理论方 法和计算工具，使得系统运行人员在调整降低网损 时缺少必要的理论方法指导和技术工具支持。
0 引言
随着现代电网的发展，输电方式多样化，电力 系统日趋复杂，对电网安全性的要求日益提高，例 如南方电网 2011 年联网系统±0.1 Hz 频率合格率 100%，电压合格率 99.999 9%。与此同时，在确保 系统安全稳定的前提下，提高系统运行的经济性已 被摆到了愈加重要的地位。网损是电网经济运行管 理中的一项重要内容，它不但反映了电网结构和运 行安排的合理性，也体现了电网企业的技术水平和 管理水平。传统电力系统的网损优化问题，主要是 通过合理安排系统无功配置、变压器分接头位置、 机端电压等手段，使系统在允许的运行方式下网损 最小[1-8]。 对于交直流并联电网， 在合理配置系统无 功的同时，改变直流输送功率，将有功潮流转移至 交流通道，从而改变整个输电通道上的损耗。因此
(1. China Southern Power Grid Dispatch and Control Center, Guangzhou 510623, Guangdong Province, China; 2. Department of Electrical and Electronics Engineering, The University of Hong Kong, Hong Kong SAR, China) ABSTRACT: The loss minimization for AC/DC hybrid power grid is different from that of traditional AC power grid. For traditional AC power grid, the transmission loss is minimized by adjusting the distribution of reactive power in the system. For AC/DC hybrid power grid, the transmission loss can be minimized by adjusting DC power which can change the active power flow allocated between AC and DC transmission corridors, and this method is important for China Southern Power Grid (CSG) where the power transfer is huge through its AC/DC hybrid transmission network. since there are few theortical studies and practical method for the loss minimization of AC/DC power grid, the dispatcher of CSG can only adjust DC power by experience to reduce the transmission loss. This paper presents the theoretical analysis of the loss minimization for AC/DC system. The optimal power flow model to minimize the system loss by adjusting DC power is proposed. The optima criteria, which is equal loss sensitivity rule of such problem is proposed. The practical computation method for large scale system, such as CSG with more than 9 000 buses, is also provided is the paper. The realization of proposed method by this paper is introduced and the effect shows that the benefit of loss minization for CSG AC/DC hybrid grid is significant. KEY WORDS: optimal power flow (OPF); loss minimization; AC/DC hybrid transmission network; Lagrange multiplier; equal loss sensitivity rule 摘要： 交直流并联电网的网损优化问题与传统无功优化问题 有很大不同， 纯交流电网主要通过合理配置系统无功以降低 网损， 而交直流并联电网则是通过调整直流功率改变有功潮 流分布， 从而实现降低全网网损。 尤其对于远距离、 大容量、 交直流并联送电的南方电网， 调整交直流潮流分布降低主网 网损则具有更加重要的意义。 然而实际运行中主要依靠经验 调整交直流潮流， 亟需一种能够指导交直流输电网损优化的 理论方法和适用于大规模系统的网损分析工具。 该文系统分 析交直流潮流分布影响网损的机理， 提出相应网损优化最优 潮流模型和最优等网损微增率原则。 同时提出适用于大区电 网规模的实用计算方法， 在保留系统完整拓扑模型基础上实 现算法的高准确性、 稳定性和快速性。 所提出的交直流并联 电网网损分析理论和实用方法， 已经应用于南方电网实际调 度运行工作，并取得了较大的降损效益。 关键词：最优潮流；网损优化；交直流混合输电；拉格朗日 乘子；网损等微增率原则
。目前调度机构主要依据损耗系
数进行交直流线路潮流分配，主要思路是优先利用
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中
国
电
机
工
程
学
报
第 34 卷
状态变量包括电压 U 和相角 θ ； u0 为各直流调整前 功率； Pc(u)为整流站功率； Pr(u)为逆变站功率； g(u) 为直流额定容量约束和相关交流控制断面约束； f(⋅) 为系统潮流方程；优化的控制变量 u 为直流的功率 调整量(整流侧)； λ和δ为相应约束的拉格朗日乘子。 由于直流换流站自动投切电容器可实现无功就地 平衡，因此换流站无功对系统网损影响不明显，本 文为便于分析和理解将其忽略。 同时附录 A 给出了 包含换流站无功的详细模型[13]， 及相应分析和计算 方法供读者参考。 与传统无功优化问题不同，并联电网交直流优 化的控制变量不是沿线厂站的无功变量，而是各直 流的功率调整量。由于在优化过程中需要求解全系 统的潮流方程，模型式(1)不仅表示系统网损，也较 为准确的描述调整前后系统状态的变化，从而可以 通过约束 g(u)确保电网具有足够的安全裕度。另外 由于调整直流功率主要影响主网送电通道的有功 潮流分布，因此式(1)也近似等于优化主网网损。 2.2 最优解条件——网损等微增率原则 模型式(1)的拉格朗日函数如下：
1 交直流潮流分配对系统网损的影响
通过改变直流功率，可以改变潮流在交直流通 道上的分布，从而改变通道的总网损。理论上存在 一种最合理的交直流潮流分布，使得交直流通道上 的总损耗最低。线路的线损由输送功率、设备电阻 和设备运行电压决定，关系如下：
dP损耗 dP
(1)
式中： x = (U1 ,...,U N − r ,θ1 ,...,θ N )T
第1期
刘恺等：大型交直流并联输电网网损优化理论及其在南方电网中的实现
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交直流电网的网损优化是一个与系统有功变量相 关的优化问题。目前，区域间特高压交直流联网已 成为电网发展的重要趋势。因此研究交直流电网网 损优化理论和计算工具，具有非常重要的意义。以 南方电网为例，南方电网东西跨度 2 000 km，各回 西电东送年输送 通道输送距离均在 1 000 km 以上， 电量超过 1 000 亿 kW⋅h。以主网架 4.3%的网损率 计算[9]，主网架运行的网损成本已经超过 10 亿元。 未来西电东送规模还将不断扩大，降低网损具有巨 大的潜力和经济效益。 交直流混合系统的网损优化已受到广泛关注。 特别对于南网主网，由于交直流通道送电水平很高 (超过 20 000 MW)，同时厂站无功配置主要以维持 通道电压和提高系统稳定性为主要目标，目前交直 流调整的降损空间显著。然而，迄今为止，交直流 调整降损研究还主要关注理论研究和方法验证，测 试系统较小，对于大规模交直流并联系统尚无成熟 的优化工具可供使用。实际运行中也有采用系统等 值方法进行分析，但是难以完整保留全部系统结 构，从而降低了分析精度。 本文将基于现有大系统分析工具的功能，研究 交直流并联电网网损优化问题的特点，提出相应的 数学模型。通过理论推导，提出最优解符合等网损 微增率原则。结合现有系统分析工具，提出并实现 实用化的在线计算工具，适于超大规模交直流电网 的网损优化计算。基于南网总调的运行经验[10-11]， 通过分析南网实际运行断面调整，验证所提方法的 正确性、有效性和实用性。