湖北电力调度中心，湖北省武汉市 430077 1引言输电线路检修是电力生产的基本活动。根据电网实际运行情况，适当提出线路的检修任务、合理安排电网的运行方式是保证电网安全、稳定、经济运行的基础。按任务性质的不同线路检修可分为计划检修、事故检修和临时检修。确定线路检修之前必须要进行相关的潮流、稳定计算，对于较薄弱的电网还必须进行动态稳定计算。现在运行方式部门确定线路检修任务的主要手段是凭经验和离线计算。离线计算在指导电网生产中发挥了重要作用，但在临时检修或事故处理方面，如何根据电网当时的潮流大小、实际开机方式来确定保障电网安全稳定运行的具体措施时，离线计算结果与电网实际运行结果不能很好匹配，而实现在线计算能采取更有力的措施使计算结果更接近实际值。高度发达的通信技术是现代电网的一个重要特征，光纤环网将成为未来电网通信的主要工具，远动数据的信息量和可靠性极大提高，在这些技术基础上笔者开发出了可视化的、在线的能指导线路检修和设备操作的分析软件，该软件的计算分析与电网实际运行方式相匹配，有利于更好地指导电网生产。2系统结构和基本功能特点湖北电网线路检修分析系统采用Visual Basic 5.0 语言编程实现与SCADA系统数据接口。该系统每10 s自动采集1次电网实时数据，数据信息包含线路有功和无功潮流、各运行发电机组有功和无功出力、各220kV主变高压开关的有功和无功负荷以及各500 kV和220 kV变电站母线电压幅值。本系统采用SQL SERVER 7.0数据库对获取的数据进行管理，可以生成如状态估计、潮流、稳定及无功电压分析等供后台计算所需的数据文件，建立起了一个适用于在线分析的数据平台。
湖北电网线路检修在线分析系统主菜单如图1所示。
该系统主要功能有：按电压等级分层显示电网的实时潮流；在线进行电网安全分析（包含状态估计、潮流计算、网损计算和N－1安全分析）；能与PSASP综合程序接口进行与实际电网运行方式相匹配的暂态稳定计算；能进行无功电压分析，确定发电机、调相机、无功补偿装置的无功出力，保证主网电压合格。另外系统还能对电网参数进行管理，并且具有可视化的操作和显示功能，使线路检修操作形象化，提高了运行方式计算人员和调度员使用软件的积极性，从而提高了软件的使用率。
3操作与计算结果的可视化可视化技术是指从大量冗繁的数据信息中快速查询出所需信息并将其以直观、易于被人接受的方式表现出来，使人能宏观、全面了解和掌握相关信息[1]。湖北电网线路检修在线分析系统利用图形矢量化技术将全网500kV、220kV以及110kV联络线分层用单线图表示，并冠以不同的颜色，比如500kV为红色、220kV为绿色、110kV为蓝色，以示电压等级的不同。可视化使线路操作变得简洁方便。移动鼠标到需要操作的线路上，点击左键出现菜单提示开断还是合上、是否查看线路参数或是否有权限修改线路参数。图2所示为选择开断220kV李岱线，则220kV李岱线由原来的绿色变成闪烁的黑色，表示该线路已经开断，线路状态属性表中相应的数据库字段变成OFF，然后可以进行如N－1等潮流计算。
显示线路潮流能帮助运行人员分析电网的运行状况是系统的重要功能。当鼠标接近线路时，屏幕底部能跟踪显示出当前线路名称、线路有功和无功潮流，点击鼠标右键也能显示出当前线路的潮流，如图3所示。当线路操作造成电网中的某些线路发生过负荷时，则系统会自动将这些线路变成红色并不断闪烁用以提示检修人员或调度员注意，以便及时采取措施使电网尽快恢复到安全状态。
湖北电网水电比重大，丰、枯水期运行方式变化大，使系统调压困难，而电压又是电能质量考核的重要指标。本文开发的在线分析系统能在线计算各变电站的电压，提供枢纽变电站的电压水平供运行人员参考。用鼠标右键点击变电站，变电站的母线电压幅值和相角就能显示出来，如图4所示。如果用鼠标左键点击变电站还能修改其主变负荷，这可以帮助方式专责或调度员分析地区负荷分配对一些重载线路潮流的影响。系统还能显示出每一个发电厂开机情况，列出发电厂哪些机组开机，每一台机出力大小。
4功能间逻辑关系及数学模型一般认为系统频率变化不大，有功功率不发生大的缺额系统就处于稳态，否则处于准稳态。在稳态下进行潮流计算能得到比较满意的工程结果。如果系统远动坏数据较多，尤其是终端变电站的远动数据达到不能容忍的程度时，必须估计出各节点（包括发电厂开关站母线、变电站母线）的注入功率，在此基础上进行N－1安全分析。在线检修分析系统还能从数据库中获取发电厂开机情况和变电站负荷多少，能与PSASP综合程序接口并利用PSASP综合程序计算暂态稳定。同样在数据平台上还能进行电压无功分析，计算一定负荷水平下发电机无功出力、变电站无功设备出力如何分配，使主网电压合格率尽可能高。
潮流计算和状态估计均采用PQ分解方法[1]，这里不再赘述。由于湖北电网水电机组主要分布在鄂西，火电机组主要分布在鄂东，开机方式受季节性影响大，调压是第一位，故无功电压分析中不采用网损最小的目标函数[2]，而以线路电压降最小为目标。
无功出力最优分配时目标函数为：
式中Ub=]ub1 ub2 ...ubl]为输电线路电压向量。设电网各变电站母线组成的节点电压向量为Un，由于Ub=AT.Un(A为节点—支路关联矩阵)，则目标函数变为：
式中 QGC为电源和补偿设备的无功出力；QL为负荷消费的无功功率；ΔQΣ为无功功率损耗。由式(2)、(3)可进行无功电压优化分析计算。5实际应用举例5.1电压计算2001年8月10日，220kV汉刁线年检停电，孝感地区220kV刁东变由220kV红石坡变馈供220kV彭湾变，再由220kV彭湾变馈供220kV刁东变负荷，这些站都远离发电厂又没有电容补偿装置，线路开断后可能造成220kV刁东变电站母线电压偏低。在线检修分析系统的计算值和事后实际值如表1所示。
检修专责根据在线检修分析系统的计算结果，认为220kV汉刁线停电检修后，220kV刁东变电站电压不低于0.8pu，检修计划可以安排。5.2 潮流计算
2001年7月31日，220kV米乔一回线乔07开关CT保护校极性，但是220kV米乔一回线的正常有功潮流仅20MW，CT二次侧电流小于保护校极性所需的最低电流值，开始准备安排220kV米乔一回线馈供220kV乔营变电站1台变压器负荷的运行方式以提高电流值，但整定保护定值存在困难，必须选择其他的运行方式。通过在线分析系统计算分析后，认为在开机方式不变的情况下，保护校极性时短时开断220kV乔胡线可以使220V米乔一回线有功潮流增加至50MW，完全可以满足校极性电流大小的要求。于是选择了该运行方式。
5.3暂态稳定校核
2001年8月24日，220kV凤花一回线凤30开关CT更换保护校极性，220kV凤凰山变电站#3母差保护短时停用。利用在线分析系统模拟计算凤#3母线三相故障，依靠凤#3母线所有出线对侧二段保护动作跳闸，系统机组摇摆曲线如图5所示。显然凤#3母差保护停用，凤#3母线三相故障后系统将失去稳定性，所以只能降低稳定考核标准校核单相永久故障。
6结论湖北电网线路检修分析系统在实时数据库基础上在线进行潮流、稳定、电压无功的分析计算，指导合理的编排方式。可视化技术为检修专责和调度员提供了方便，从而调动了使用软件的积极性，提高了软件使用率。本文还就如何提高主网电压合格率阐述了电压无功优化控制方案。实践证明该软件具有一定工程精度和应用价值。
