1 绪论
1.1引言
概率型 ATC，顾名思义是对众多的不确定性因素进行采样模拟，通过对大量的ATC 结果进行概率分析，从而得到一个具有统计学意义的 ATC 结果。因此，概率型ATC 算法可以分解为两个部分，即单一样本的 ATC 算法和概率分析模型的建立。单样本 ATC 的计算即可采用某种确定型算法；概率分析模型的建立则涉及到各种不确定因素的概率分布选择和概率分析算法的选择，其考虑因素的多少、考虑问题的角度都将影响整个算法的效果。概率型 ATC 为决策人员提供了一个新的审视 ATC 的角度，因此在离线计算中也占有一定的地位。目前，概率型方法主要以枚举法和蒙特卡罗仿真技术为主，一般作为离线计算应用。
1)、枚举法，是根据考虑的不确定性因素将系统可能出现的所有运行状态逐一枚举，再利用确定型算法计算每一个确定运行状态的 ATC，最后对求得的大量 ATC 结果进行概率分析，得到 ATC 的概率分布函数和期望。当考虑的因素众多、样本集过大时计算效率较低，如能结合适当的抽样方法，选取合适的样本集将极大的改善这一缺点。
2)、蒙特卡罗仿真技术，该方法从本质上讲是对枚举法的改进，可以很好的考虑系统中数目巨大的不确定性因素，并且计算速度不随系统规模与电网结构的复杂度增加而急剧增加，但仍相对偏慢，一般作为离线计算应用。
1.2 ATC 计算方法新发展
ATC 计算研究经过最近 10 年的迅猛发展，取得了显著的成果，本文在查阅大量国内外研究资料的基础上，对 ATC 计算方法的新发展做了归纳和总结，下面将从概率型 ATC 计算和确定型 ATC 计算两个方面分别予以说明。
1、概率型 ATC 计算
1) 改良概率分布模型针对不确定因素的概率模拟，改良其概率分布模型，可以极大提高概率模型的可信度，增加概率型 ATC 计算的准确性和说服力。有学者建立了一个随机计算模型，用二次分布函数来模拟发电机组和输电线路的故障，并认为负荷预测误差符合正态分布，采用了一个综合两阶段的求取随机规划和概率约束规划优点的混合随机算法来计算 ATC；有学者利用蒙特卡罗模拟法考虑了发电机故障、输电线路故障、节点负荷波动这 3 类元件的不确定性因素，同时为了提高计算速度还利用了灵敏度分析法处理单样本 ATC 计算；文献[21]引入马尔可夫链对电力系统状态进行预测，并采用故障枚举法对各时刻的可能状态予以枚举，采用仅考虑静态安全约束的最优潮流计算单样本ATC，再通过概率方法求取 ATC 的期望值。
2) 改良单样本 ATC 计算方法随着确定性优化技术的不断成熟，一些学者开始把注意力放在改进单样本 ATC的计算方法上，同时为了提高计算速度，概率模型大都选用了以枚举法为基础的模型。有学者就提出了一种基于序列二次规划的最优潮流算法并结合枚举法，用于求解电力系统不同区域间的最大输电能力及其概率分布。有学者运用内点罚函数法、粒子群算法等优化算法对单一样本进行最优潮流计算，在此基础上通过模态分析等方法枚举出系统严重故障集，再通过概率统计分析，得到具有概率性质的可用输电能力[23,24]；文献[25]在处理单样本 ATC 时，引入经济性考虑，将电网公司发布的 ATC 进行商业化划分，利用粒子群优化算法处理单样本 ATC计算，将枚举法应用于电力系统不同区域间总输电能力及其概率分布的求解。
3) 建立可考虑更多因素的概率 ATC 模型尽管枚举法速度上节省了时间，但是终究牺牲了一定的精度，于是学者们开始更多的使用蒙特卡罗仿真技术，同时借助安全域，聚类分析等其他手段综合考虑概率模型和单样本 ATC 计算模型，以满足计算精度与计算速度双方面的需求。文献[26-28]针对电压稳定约束条件下的概率 ATC 进行了研究，综合考虑了负荷和发电机出力分配不确定性、设备故障不确定性和风电厂出力不确定性等因素对 ATC的影响。这种方法计算速度远远快于传统方法，并且具有较高精度，但同样仅考虑了静态安全约束，没有考虑暂态稳定对 ATC 计算的影响；学者 Ramezani 采用最优潮流进行单样本 ATC 计算，利用蒙特卡罗仿真分析含风电厂出力的不确定性，并引入聚类分析概率 ATC[29]。有的学者则利用基于非时序蒙特卡罗仿真解决概率问题，同时以综合效益最大为优化目标利用内点法处理单样本ATC。也有学者采用基于序贯蒙特卡罗仿真的 ATC 计算方法，能综合考虑动态时变性和不确定性的影响，根据元件的运行特性及状态转移特性按时间顺序来仿真系统状态，并定义一系列的概率指标进行 ATC 评估。
2 连续潮流法在 ATC 计算中的应用
2.1 引言
连续潮流法是一种基于电力系统运行模式变化而追踪电力系统静态行为的方法，一直作为分析电压稳定的有效工具而被广泛使用。利用连续潮流法计算电网 ATC 可以很好的跟踪电网运行模式变化，准确的计算电网静态输电极限，充分考虑了 ATC计算中的电压稳定约束。
2.2 连续潮流法的基本原理
连续潮流法的基本思想主要体现在以下两个方面：通过参数化方程扩展潮流方程使得雅克比矩阵在极限点处非奇异和通过预测-校正过程逐点求解至极限点。前者主要表现在连续性参数的引入、参数化方程的处理方法，即参数化方法；后者主要表现在预测方法、校正方法和步长控制策略的选取。
3多断面的可用输电能力分析
3.1 引言 ..................................(24)
3.2 电网多断面输电能力分析 ........................(24)
3.3 机组调整方式分析 ................................(29)
3.4 多断面可用输电能力计算方法 .............................(37)
3.5 算例分析 ...................................(39)
3.6 小结 .............................................(42)
4 电网 ATC 计算模块的开发
4.1 引言 .............................................(43)
4.2 电网计算分析自动化系统总体设计 .....................(44)
4.3 电网 ATC 计算模块设计......................................(46)
4.4 算例分析 .....................(55)
4.5 小结....................(59)
结论
(1)我国电网结构庞大，长距离输电较多，在考虑电力系统动态模型的情况下，决定输电极限的因素是系统的暂态稳定性。此时，如何快速地计算考虑暂态稳定性的ATC，并合理处理暂态问题，将是今后研究的一个方向，这样电力系统区域间 ATC 的研究范围才会更全面，更符合电力系统的实际情况，这将是我国今后电力系统区域间ATC 研究的主要方向。
(2)由于 ATC 计算中包括大量的不确定因素，因此概率 ATC 模型也从某个角度反映了电网运行的状态。目前考虑暂态稳定的电力系统区域间 ATC 计算方法还没有采用概率模型计算的。如何在概率模型中加入暂态稳定约束，同时有效的保证计算速度将是今后工作的另一个方向。解决这一问题的基本思想有：①暂态稳定约束的合理及快速处理；②快速计算的概率模型的建立；③将大型互联电力系统模型进行简化，以便保证在计算结果准确的前提下，缩小研究问题的规模，以提高功率交换能力计算的速度。
(3)经验相关联断面的自动识别也将是一个很有意义的研究方向，这可能需要得益于三个方面的研究成果：①电力系统网架结构的自动分析，包括断面的组成，断面的类型（包括送电型，联络型，受电型等）；②潮流流向的自动识别，这将为断面的元件组成提供技术支撑；③暂态稳定特性的全面认识，这可能需要对暂态稳定约束的处理技术发展到较高程度时方可实现。
参考文献
[1] 杜文学. 供用电工程. 北京: 中国电力出版社, 1998:1-2.
[2] 薛禹胜. 综合防御由偶然故障演化为电力灾难——北美“8．14”大停电的警示.电力系统自动化. 2003, 27(18): 1~5, 37.
[3] North American Electricity Reliability Council. Transmission transfer capability: areference documents for calculating and reporting the electric power transfer capabilityof interconnected electric systems. Technical Report, NERC, 1995.
[4] 李国庆, 王成山, 余贻鑫. 大型互联电力系统区域间功率交换能力研究综述. 中国电机工程学报, 2001, 21(4): 20-25.
[5] Ejebe G C, Waight J G, SanotsNieto M, et al. Fastcalculationhttp://sblunwen.com/dlzc/of linear available transfercapability. IEEE Trans on Power Systems, 2000, 15 (3): 1112- 1116.
[6] Sauer P W, Demaree K D, Pai M A. Stability limited load supply and interchangecapability. IEEE Trans on Power Apparatus and Systems, 1983, 102 (11): 3637-3643.
[7] Ejebe G C, Tong J, Waight J G, et al. Available transfer capability calculations. IEEETrans on Power Systems, 1998, 13(4): 1521- 1527.
[8] Chiang H D, Flueck A J, Shah K S, et al. CPFLOW: a practical tool for tracing powersystem steady state stationary behavior due to load and generation variations. IEEETrans on Power Systems, 1995, 10 (2): 623-634.
[9] Flueck A J, Chiang H D, Shah K S. Investigating the installed real power transfercapability of a large scale power system under a proposed multi area interchangeschedule using CPFLOW. IEEE Trans on Power Systems, 1996, 11 (2): 883-889.
[10]Luo X, Patton A D, Singh C. Real power transfer capability calculations usingmulti-layer feed-for-ward neural networks. IEEE Trans on Power Systems, 2000, 15(2): 903- 908.