本发明涉及一种电力系统运行分析和控制领域的方法，具体讲涉及一种提高多通道断面输电能力的方法。
背景技术：
电网中潮流的分配是按照基尔霍夫定律根据线路阻抗大小自然分配的，为了使潮流能够按照电网负荷的实际需要或调度人员意愿流动，就需要拥有一种切实可行的手段来控制各线路上的潮流。在电网中，由于线路的建设和负荷的发展往往并不完全协调、相互匹配，造成部分线路受负载分布不平衡及网架结构的影响，长期处于过载状态，另一部分线路却可能处于长期轻载状态。潮流分配不均衡造成电网运行的不经济，同时也不可靠。电网迫切需要一种有效的潮流调节方法，既可以满足电网运行的经济性和可控性需要，也可以大幅提高电网输送能力，提高电网的运行可靠性。
大型FACTS(灵活交流输电系统)设备功能繁多、结构复杂、占地面积较大，一次性投资成本巨大，对日常运行管理与维护检修的专业技术人员要求也较高，而且FACTS装置中控制保护系统、电力电子器件和冷却系统等部件目前的可靠性还不十分理想。
分布式串联耦合型潮流控制器是一种典型的D-FACTS(分布式FACTS)装置，它体积小、重量轻、可移动和分布安装、成本相对低廉。分布式串联耦合型潮流控制技术主要包括分布式控制模块和监控系统两大部分。分布式控制模块不需要断开线路将电抗器串联接入，而是通过变压器耦合的方式进行电抗或容抗的串入。耦合变压器的一次侧绕组为单匝输电线路，副边有多匝，通过固态复合开关进行快速控制。由于无需断开输电线路，无需改变原有线路结构，无占地需要，可以就地控制或远程控制，简单灵活，易于安装而且可以在不同线路重复使用，造价和运行成本较集中式FACTS装置大大降低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种提高多通道断面输电能力的方法，提供如何最经济有效地应用分布式串联耦合型潮流控制技术以提高多通道断面输电能力，并降低其负面影响。通过对分布式串联耦合补偿设备应用的仿真分析，给出了分布式串联耦合补偿设备投运对系统的各方面影响，为系统规划、建设和运行的决策提供有力的依据。
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种提高多通道断面输电能力的方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
A、建立电网典型大方式的仿真数据模型；
B、对输电瓶颈分类；
C、确定输电断面最佳补偿方案；
D、确定输电断面的推荐方案。
进一步地，所述步骤A中，典型大方式指的是大开机大负荷方式；选定需要提高输电能力的断面后，根据线路长度、杆塔数量和档距设计分布式串联耦合型电抗器的配置方案，并利用PSD-BPA软件建立对应研究水平年电网的典型运行方式仿真数据模型。
进一步地，所述步骤B中，对输电瓶颈按照形成原因分析并分类，对潮流分布不均衡的断面按照不均衡程度排序；选择潮流分布不均衡程度大于等于2且断面负载率大于50％的输电断面，或N-1后断面负载率大于90％的输电断面。
进一步地，当输电断面包含两个通道时，即通道Ⅰ和通道Ⅱ，不均衡程度的计算步骤如下：
B1)通道Ⅰ的负载率＝通道Ⅰ的实际有功/通道Ⅰ的输电极限；
通道Ⅱ的负载率＝通道Ⅱ的实际有功/通道Ⅱ的输电极限；
断面负载率＝(通道Ⅰ的实际有功+通道Ⅱ的实际有功)/(通道Ⅰ的输电极限+通道Ⅱ的输电极限)；
B2)如果通道Ⅰ的负载率大于通道Ⅱ的负载率，则有：
不均衡程度＝通道Ⅰ的负载率/通道Ⅱ的负载率；
如果通道Ⅰ的负载率小于通道Ⅱ的负载率，则有：
不均衡程度＝通道Ⅱ的负载率/通道Ⅰ的负载率。
进一步地，输电瓶颈的形成原因包括：①由于负荷增长快引起输电能力不足，形成输电瓶颈；②高电压等级与低电压等级通过变压器磁回路联接形成电磁环网，形成输电瓶颈；③由于电网的戴维南等值阻抗分布不均衡导致系统的潮流分布不均衡，引起输电通道中线路的输电能力不能充分利用，成为短板，形成输电瓶颈。
进一步地，所述步骤C中，获得需要提高输电能力的断面后，对输电断面中需要补偿的通道配置分布式串联耦合型电抗器设备，评估分析应用效果，包括分布式串联耦合型电抗器设备对潮流分布、静态安全、暂态稳定、短路电流、电压无功分布、输电能力、网损和继电保护方面的影响，找出使得输电断面潮流分布不均衡程度小于2、N-1后断面负载率小于90％且补偿容量最低的方案，即为最佳补偿方案。
进一步地，所述步骤D中，所述补偿方案包括分布式补偿方案、集中式串联补偿方案和新建线路方案；所述步骤D包括下述步骤：
D1)根据最佳分布式补偿方案确定的分布式串联耦合型电抗器设备数量计算分布式补偿方案的建设和运行成本，投资回收期；其中分布式串联耦合型电抗器设备按照每一个5万元计算；
D2)计算集中式串联补偿方案和新建线路方案的建设和运行成本，投资回收期；为简化计算，所述新建线路造价按200万元每公里计算，集中式串联补偿的补偿度按20％计算，造价按照新建线路方案的30％计算；
D3)对于每个使用分布式串联耦合型电抗器设备的输电断面，综合比较上述三种方案：结合分布式串联耦合型电抗器设备对潮流分布、静态安全、暂态稳定、短路电流、电压无功分布、输电能力、网损和继电保护方面的影响，排除负面影响大的方案；对于技术可行、使用分布式串联耦合型电抗器造价低于其他两种方案的输电断面，按照造价节省程度和投资回收期长短排出建设顺序，最后给出含建设顺序的分布式串联耦合型电抗器设备应用推荐方案。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
1、目前常用于提高输电能力的方法主要是新建线路、采用集中式串联补偿、修改保护定值、优化稳控切机措施等。本发明提供的提高多通道断面输电能力的方法能够解决上述方法或征地困难、或造价太高、或缺少灵活性和维护困难、或过分依赖调度运行人员的个人经验等缺陷。本发明通过分布式串联耦合补偿设备应用的仿真分析，给出了分布式串联耦合补偿设备投运对系统的各方面影响，为系统规划、建设和运行的决策提供有力的依据。
2、本发明提供的提高多通道断面输电能力的方法具有可操作性强、考虑因素全面、方案合理、技术经济可行、计算结果清晰实用、能够用于具体指导电网规划和运行等优点，具有较高的实用价值和良好的市场前景。
为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施 例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的提高多通道断面输电能力实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
本发明提供一种提高多通道断面输电能力的方法，其包括如下步骤：
A、建立电网典型大方式仿真数据模型；典型大方式指的是大开机大负荷方式；选定需要提高输电能力的断面后，根据线路长度、杆塔数量和档距设计分布式串联耦合型电抗器的配置方案，并利用PSD-BPA软件建立对应研究水平年电网的典型运行方式仿真数据模型。
B、对输电瓶颈按照形成原因进行了分析和分类，
对输电瓶颈按照形成原因分析并分类，在选择输电断面时，主要考虑各通道中潮流分布的不均衡程度，选择潮流分布不均衡程度较高、潮流较重的断面；即选择潮流分布不均衡程度大于等于2且断面负载率大于50％的输电断面，或N-1后断面负载率大于90％的输电断面。
当输电断面包含两个通道时，即通道Ⅰ和通道Ⅱ，不均衡程度的计算步骤如下：
B1)通道Ⅰ的负载率＝通道Ⅰ的实际有功/通道Ⅰ的输电极限；
通道Ⅱ的负载率＝通道Ⅱ的实际有功/通道Ⅱ的输电极限；
断面负载率＝(通道Ⅰ的实际有功+通道Ⅱ的实际有功)/(通道Ⅰ的输电极限+通道 Ⅱ的输电极限)；
B2)如果通道Ⅰ的负载率大于通道Ⅱ的负载率，则有：
不均衡程度＝通道Ⅰ的负载率/通道Ⅱ的负载率；
如果通道Ⅰ的负载率小于通道Ⅱ的负载率，则有：
不均衡程度＝通道Ⅱ的负载率/通道Ⅰ的负载率。
输电瓶颈的形成原因大致有三种：第一种是由于负荷增长快引起输电能力不足；第二种是高电压等级与低电压等级通过变压器磁回路联接形成电磁环网，从而出现瓶颈；第三种是由于电网的戴维南等值阻抗分布不均衡导致系统的潮流分布不均衡，引起某些输电通道中部分相关线路的输电能力不能充分利用，从而成为短板，形成输电瓶颈。
C、获得需要提高输电能力的断面后，对输电断面中需要补偿的通道配置分布式串联耦合型电抗器设备，评估分析应用效果，包括分布式串联耦合型电抗器设备对潮流分布、静态安全、暂态稳定、短路电流、电压无功分布、输电能力、网损和继电保护方面的影响，找出使得输电断面潮流分布不均衡程度小于2、N-1后断面负载率小于90％且补偿容量最低的方案，即为最佳补偿方案；
分布式串联耦合型电抗器的体积小、重量轻、可移动和分布安装、成本相对低廉。该设备自主取能，通过耦合的形式串联于线路中，无需占地，均匀分布，易于控制，而且能够随着负荷的发展进行调整。
D、综合比较分析不同断面各自的分布式补偿方案、集中式补偿方案，以及新建线路方案的经济性，给出推荐方案及其建设顺序，包括下述步骤：
D1)根据最佳分布式补偿方案确定的分布式串联耦合型电抗器设备数量计算分布式补偿方案的建设和运行成本，投资回收期；其中分布式串联耦合型电抗器设备按照每一个5万元计算；
D2)计算集中式串联补偿方案和新建线路方案的建设和运行成本，投资回收期；其中：所述新建线路造价按200万元每公里计算，集中式串联补偿的补偿度按20％计算，造价按照新建线路方案的30％计算；
D3)对于每个使用分布式串联耦合型电抗器设备的输电断面，综合比较上述三种方案：结合分布式串联耦合型电抗器设备对潮流分布、静态安全、暂态稳定、短路电流、电压无功分布、输电能力、网损和继电保护方面的影响，排除负面影响大的方案；对于技术可行、使用分布式串联耦合型电抗器造价低于其他两种方案的输电断面，按照造价节省程度和投资回收期长短排出建设顺序，最后给出含建设顺序的分布式串联耦合型电抗器设备应用推荐方案。
实施例
图1是本发明提高多通道断面输电能力的实施例的流程图，本发明提供的提高多通道断面输电能力的方法包括下述步骤：
A、以东北电网中的辽宁电网为研究对象电网，建立东北电网2013年夏季典型大方式。2013年，辽宁电网总装机39660MW，全省供电负荷总计21850MW。联络线情况：辽高岭送华北1500MW；蒙东交流送辽宁约3100MW，直流送辽宁2000MW；吉林送辽宁约3060MW；辽西火电基地送辽宁中部470MW；辽宁中部电网送辽南约1520MW。辽宁电网存在大量500kV/220kV电磁环网，其中有28处输电瓶颈。可以利用串联补偿方法来解决的瓶颈断面有三个，分别是：沙浑和文浑断面、东鞍山受电断面和清河电厂外送断面。
B、在2013年夏季典型大方式中，沙岭—浑河双回线路有功功率440.2MW，文成—浑河单回线路有功功率86MW，向沈阳南部供电的断面有功功率合计526.2MW。如果沙岭—浑河线路发生N-1，潮流转移会导致沙岭—浑河另一回线路达到340.8MW，超过热稳极限(340MW，900A)，而此时文成—浑河线路潮流只有137.6MW。为了满足N-1运行要求，沙浑和文浑断面功率必需限制在以内525MW以下。沙岭—浑河双回线路每回线路安装60级DSR设备可以使得沙浑和文浑断面的输电能力提高到561MW，提高了34.8MW。该断面的输电能力提高后，正常典型夏大方式下能够满足N-1不过载，并且留有更多运行安全裕度。
C、在2013年夏季典型大方式中，鞍山—东鞍山双回线路有功功率124.6MW，崔家—东鞍山单回线路有功功率67.3MW，宁远屯—东鞍山单回线路有功功率136.7MW，断面有功功率合计328.6MW。如果王石500kV变电站和鞍山500kV变电站开断王石—崔家单回线路解环运行，或者王石—崔家单回线路发生N-1开断，那么宁远屯—东鞍山线路的潮流将达到215.1MW，有功裕度仅为4.9MW。宁远屯—东鞍山单回线路安装30级DSR设备后，上述N-1方式下的有功裕度可以提高到21.6MW，提高了约16.7MW。宁远屯—东鞍山单回线路潮流达到热稳极限时，该断面的潮流合计可达365.6MW，比DSR设备运行之前提高了27.4MW，即输电能力提高了27.4MW。
D、在2013年夏季典型大方式中，清河电厂3台机组出力合计1000MW，清河—牛岗线路有功功率126.9MW，清河—铁岭电厂线路有功功率164.3MW，清河—开原双回线路有功功率268.4MW，清河—沈东220kV线路有功功率111.2MW，清河—沈东500kV线路有功功率-30MW，清河—郭家线路有功功率41.2MW，清河—昌图双回线路有功功率133.4MW，清河—虎石台双回线路有功功率133MW，断面有功功率合计950MW。在清河—开原线路检修I回线路的方式下，如果清河—铁岭电厂线路再发生N-1，即N-1检修方式，剩下的清河—开 原II回线路潮流达到269.5MW，超过热稳极限(266MW，700A)。为了使得该方式下清河—开原一回较短线路有功功率不过载，清河电厂外送功率必需限制在926MW以下。在清河—开原I回线路安装20级DSR设备后，清河电厂外送功率可达1050MW，比原来提高124MW。
E、清河电厂外送断面的DSR设备运行后，邻近机组功角变化幅度略小于DSR设备运行前的情况，相关母线电压变化幅度略小于DSR设备运行前的情况，相关线路潮流变化幅度略小于DSR设备运行前的情况；总的变化趋势一致。DSR运行提高稳定性的幅度约在1.61～11.2％之间。
F、DSR设备所在线路短路后，DSR设备会自动退出运行，对系统短路电流没有影响，即使没有退出运行，也会略微降低短路电流。清河电厂外送断面的DSR设备运行后，三相短路电流最多降低约0.206kA，约相当于降低了1％。
G、清河电厂外送断面的DSR设备运行后，DSR设备所在线路的无功降低了约0.1Mvar，相当于降低了约0.67％。
H、三个应用方案中DSR运行后，线路阻抗增大量分别是16％、17％和10％，线路阻抗计算值与保护整定值对应的线路阻抗相比，增大量分别是6.3％、7.3％和0.8％，在调度运行可接受和可控制的范围内。
I、同时应用方案一、二、三，即三套分布式串联耦合型潮流控制系统同时运行，电网总的网损也只是从241.025MW增加到241.086MW，网损增加量只有61kW，相当于总网损增加了0.025％。每度电成本0.30元计算，因潮流分布变化导致网损增加的年运行成本为200*61*0.30＝3660元。
J、三套分布式串联耦合型潮流控制系统同时工作，即应用方案中的510个DSR设备同时运行并进入工作状态时，总铁损约增加510kW，再加上铜损(每个设备约100W)，损耗不超过600kW。这部分影响导致网损增加的年成本为200*600*0.30＝36000元。
K、提高输电能力的经济效益按照每年有200小时重负荷潮流考虑，增加输电量的输电费用按每千千瓦时100元计算。各种DSR应用方案的投资及其提高输电能力的经济效益综合如下表1所示。
表1应用DSR设备的投资与年收益
L、如果采用传统的新建线路方案或集中式串联补偿方案，新建线路造价按200万元每公里计算(此费用不含征地和青苗损赔费)，补偿度按20％考虑，造价按照新建线路方案的30％计算。DSR应用方案与其他方案的投资对比如下表2所示。
表2应用DSR方案与其他方案的投资对比
综合比较各方案的投资、运行成本和技术成熟度，给出推荐方案的建设顺序为：
1)对于清河电厂外送断面，建议采用分布式串联补偿方案，并优先建设；
2)对于东鞍山受电断面，建议采用分布式串联补偿方案；
3)对于沙浑和文浑断面，建议采用集中式串联补偿方案。
本发明的方法克服了新建线路造价太高、串联集中补偿技术造价高而且维护困难等局限性，具有通用性强、适应性强、考虑因素全面、方案合理、建设速度快、维护简单、能够随着负荷的发展进行调整等优点，具有较高的实用价值和良好的市场前景。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。