【关键词】输电断面；安全性保护；关键技术
引言
在经济快速发展的同时，电力需求也在迅速增长，电力系统越来越壮大，已经从区域电网逐步扩大为国家互联电网甚至是跨国互联电网。由于互联电网的出现，不同区域间的电力资源都有了强有力的保障，将电力资源在更大的范围内进行了合理的优化，因此其投资成本和用电成本也大幅度降低。但是电网规模的扩大，电力负荷也在增大，这就会引发连锁过载跳闸，由于缺乏输电断面的保护，会给电力系统带来很大程度上的危害。
1.对输电断面的多方面认识
输电断面作为电网安全上关联紧密的一组输电元件集合，一直以来都是电力系统安全分析和事故应急处理的重要监控和分析控制对象。在实际的电力系统中，通常情况下系统的调度人员会根据地理位置，将联络电源中心和负荷中心的若干线路选为一个输电断面。但至今都没有人能够提出更为严谨的定义。通过对几次较大停电事故进行分析，能够得出：远距离向负荷中心送电、大电源较为集中系统一次比较薄弱的电力网络中，一旦过载电路出现跳闸，潮流更多的会涌向与其具有相同电源区或负荷区的输电断面，从而使其相邻的输电元件出现连锁过载跳闸的现象。
1.1潮流转移断面的特点
（1）潮流转移断面比较容易出现局部支路聚集的现象，由于这类输电断面的划分方法有着其原理上的缺陷，会出现断面微观现象，因此不能表征潮流的整体流动趋势。
（2）过载切除支路的选取，从理论上来说，电网中任何一个支路都存在过载切除的可能，但是如果一个一个的对它们进行选取与分析是不现实的。比较实际的处理方法就是在系统运行中发生线路过载时，就快速的启动潮流转移断面搜索，为该支路切除后进行紧急控制作出预防指导。
（3）网络规模是否能适应，我们知道评价潮流转移断面搜索方法优劣的关键就是耗时长短的判定。但是在实际应用中任何一种搜索策略其本质都是图论问题，而当网络规模较大时搜索时长会呈指数增长。因此在实际使用中往往是通过设定搜索节点上限来缩短搜索时长。
1.2输电通道特点
（1）与潮流转移断面，输电通道可以在宏观上表征潮流的整体流动趋势，与具体的某一条支路无关。
（2）联络线的选择，可以利用电气距离概念判断相邻节点间的联系薄弱程度，通过设定电气距离选定联络线并开展节点收缩分区。
（3）电磁环网属于输电通道的一个特例。
2.输电断面安全性保护概述
所谓的输电断面安全性保护就是指在全局的把控下使每一个后备保护与安全自动装置的动作协调配合起来，从而能够保持输电断面的完整性和维持其输电能力，也能够有效的避免连锁过载跳闸的发生。用另一种方式来说就是某元件运行出现了异常过载时，如果判断出该支路跳闸后可能会使断面内新的支路过载，那么就必须要采用紧急控制措施消除过载，从而消除连锁过载跳闸事故发生的可能性；如果保护切除该元件不会使断面内其他支路过载，则直接切除即可。
电网构架的基础是输电断面和输电通道，如果输电断面的完整性遭到了大的破坏，那么就会导致潮流发生大范围的转移，同时电压又会出现不稳定的情况，各种自动装置会在其整定值要求的动作下切除相应的元件，那么就很难预知整个系统在动态过程中的切换。由上述可知，应当在事故有发展的苗头开始，就采取相应的措施保持输电断面的完整性和输电能力，以达到抑制较大停电事故的目的。
3.输电断面安全性保护的关键
（1）实现输电断面的在线快速搜索。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一旦过载支路出现跳闸的情况，就可能会导致系统潮流重新分布，这将会影响到全局。但支路跳闸对输电回路会造成不同程度的影响，在实际情况下，系统的状态会发生变化，因此与过载线路位置相关的并行输电断面的组成也会发生相应的变化。一旦出现支路过载的情况，就需要立刻搜索事故相关的并行输电断面，减小紧急情况下安全性评估范围，为实时安全控制争取宝贵时间。
（2）实时预测输电断面的连锁过载。快速判断出出现事故的输电断面后，就要实时估计过载支路断开对该断面的影响。如果该过载支路跳闸后会引起相关断面内的其他支路过载，就要立刻采取紧急控制措施，迅速消除过载，是否紧急控制措施的依据就是输电断面连锁过载的实时评估。然而，在一般情况下采取哪些措施及其相应组合，是一个优化控制问题。因为实时性要求，又必须快速的获得控制方案并且快速地实施，才能避免连锁跳闸。
4.输电断面的在线快速搜索
4.1并行输电断面的快速搜索
（1）简化原始网络
输电断面的快速搜索问题的复杂性高度依赖于网络规模大小，尤其是边的数目，在大多数情况下，有两种典型情况可以简化，一是消去权为零的节点，二是合并“悬挂”节点。
（2）三步算法
为了解决大规模电力网络的输电断面快速搜索问题，三步算法是一个有效的解决措施，其步骤如下：
第一，获取网络拓扑结构的实时信息，根据图论与电力系统本身的特点简化原始网络。
第二，根据潮流分布的特点，在简化网络基础上进行系统分区，建立系统状态图。
第三，在系统状态潮流图上，寻找与被操作线路（过载支路）有相同电源区和负荷区的输电断面。
在实际的情况中，由于电力网络拓扑结构的变化不是很大，所以第一步可以离线进行；因系统分区和潮流分布和负荷状态有关，因此第二步计算可在线周期性执行。在发生输电元件过载的紧急情况下，只需要执行第三步，计算速度快，有利于在线实时控制。
4.2系统分区
根据实时的网络拓扑结构和潮流分布状态，我们可以把若干台发电机共同供电的母线集合划分为一个区。在系统中的每一条母线仅仅属于某一个区，不能同时属于多个区，由相同的发电机供电但是不直接相连的母线集合则认为是不同的区。
5.实时预测输电断面的连锁过载
假如过载支路跳闸后其相关的输电断面中的部分支路发生过载的情况，则我们就认为发生了输电断面连锁过载，应当采取紧急控制，消除过负荷。通常来说，可以采取各种潮流计算方法，但是很多潮流计算方法的计算量都是比较大的很难满足在线实时控制的要求。但是基于直流潮流的分布系数法是比较切实可行的，这种算法忽略了基态潮流的影响，相对于精确地潮流计算，会有很小的误差，但是它的计算速度是非常快的，电力系统一旦出现过载的情况，为了能够满足实时控制的要求，计算的快速性应该是考虑问题的首要因素。
6.实现对输电断面连锁过载控制计算的消除
确定控制节点的顺序。通常情况下，以往的灵敏度算法仅仅是根据节点对过载最严重支路的灵敏度大小来确定操作序列，而并没有考虑节点对断面内其它过载支路的影响，校正过程比较缓慢。更为有效地算法是以节点对断面内过载支路和警戒支路的灵敏度为基础，结合各个支路的过载量、冗余量的差异性来合理确定相应权重。
还要改进灵敏度调度调控算法，根据节点消除断面过载能力为依据确定控制节点操作序列，引入启发式规则，正常支路不过载时，就不进行潮流校验，因此能够大大的提高计算速率。
结束语
输电断面一直都是电力系统安全分析和事故应急处理的重要监控和分析控制对象。因此我们要不断加强对输电断面安全性保护的研究，保障电力系统的正常安全运行。
参考文献
【1】周德才，张保会，姚峰等。基于图论的输电断面快速搜索【J】.中国电机工程学报，2006,26（12）.
【2】刘广利，李响。基于输电断面划分原则及方法【J】.东北电力技术，
论文作者:陈程,孙健
论文发表刊物:《科技中国》2017年12期
论文发表时间:2018/5/2
标签：断面论文; 支路论文; 潮流论文; 节点论文; 电网论文; 实时论文; 在线论文; 《科技中国》2017年12期论文;