電網(wǎng)合解環(huán)操作運(yùn)行分析

邵新宇

摘 要：為了確保重要用戶不間斷的用電，需要提升城市配電網(wǎng)供電的可靠性。配電網(wǎng)有著數(shù)量眾多的變電站與線路，它的網(wǎng)絡(luò)接線經(jīng)常發(fā)生變化。管理人員難以實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行方式，因?yàn)榕潆娤到y(tǒng)自動(dòng)化水平較低，同時(shí)也很難對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化。為了適應(yīng)這情況，與實(shí)際電流進(jìn)行比較，找出它們差異，分析差異的原因，提出了相應(yīng)配電網(wǎng)合環(huán)安全性分析系統(tǒng)改進(jìn)的方向，使系統(tǒng)更加接近實(shí)際所需的系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；合解環(huán)；操作；運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）17-0073-02

伴隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市用電量日益增長(zhǎng)，對(duì)停電甚至是短時(shí)間的停電都比較敏感。在這個(gè)供電模式下，突發(fā)事件、停電檢修或者是負(fù)荷轉(zhuǎn)移時(shí)通過(guò)合環(huán)來(lái)進(jìn)行操作，可以確保配電網(wǎng)對(duì)用戶供電的可靠性。但是在應(yīng)用合環(huán)操作的時(shí)候，電網(wǎng)當(dāng)中可能出現(xiàn)較大的穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流。這會(huì)影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，操作前要提前預(yù)知相關(guān)問(wèn)題，采取相應(yīng)措施來(lái)滿足不斷環(huán)，合環(huán)的操作就可以將安全性與供電的可靠性有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，這對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的意義。

1 合環(huán)潮流理論的分析

在合環(huán)潮流的分析當(dāng)中，根據(jù)疊加的原理，把合環(huán)后的支路潮流分為兩個(gè)部分相疊加而成：第一部分是在合環(huán)之前各支路的初始潮流；另外一個(gè)部分是由合環(huán)開(kāi)關(guān)兩端之間的電壓相量差引起的均衡潮流在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的分布。不管是哪一種方法都能看出：電壓的矢量差對(duì)合環(huán)潮流分布有著非常重要的影響。對(duì)均衡潮流分別對(duì)電壓的幅值差與功角差來(lái)求偏導(dǎo)，考慮到功角差可能小于15，和電阻遠(yuǎn)可能小于電抗的條件得出：功角差在無(wú)功潮流上的作用遠(yuǎn)小于電壓幅值差在無(wú)功潮流上的作用，電壓幅值差對(duì)在有功潮流的作用遠(yuǎn)小于功角差在有功潮流的作用。

環(huán)網(wǎng)合環(huán)的操作主要是分為相同電壓等級(jí)的合環(huán)與不相同電壓等級(jí)運(yùn)行的線路，根據(jù)變壓器電磁回路的連接而組成的電磁合環(huán)。

根據(jù)具體情況得到電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行的條件是：第一，相位要一致，如果首次的合環(huán)或檢修后可能引起相位的變化，一定要通過(guò)檢驗(yàn)證明合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)的相位要一致。第二，若屬于電磁的合環(huán)，那么環(huán)網(wǎng)里的變壓器的接線的組別之差將為零，在特殊的情況下，經(jīng)過(guò)計(jì)算檢驗(yàn)繼電的保護(hù)就不會(huì)誤動(dòng)和有關(guān)環(huán)路設(shè)備也不會(huì)過(guò)載，那么就通過(guò)變壓器的接線之差為30來(lái)進(jìn)行合環(huán)的操作。第三，合環(huán)后的環(huán)網(wǎng)里各元件也不要過(guò)載，各母線的電壓不能超過(guò)允許值，繼電保護(hù)和安全的自動(dòng)裝置要滿足環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的方式，穩(wěn)定條件滿足規(guī)定的需求。根據(jù)兩端電壓大小不相等的、相位不相同的兩端供電的網(wǎng)絡(luò)，可以等同于回路電壓值不為零的單一環(huán)網(wǎng)。

2 合環(huán)操作的分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在輻射型的中壓配電網(wǎng)原有的系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，利用原系統(tǒng)提供的配電網(wǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，針對(duì)合環(huán)的操作分析系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行比較系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，來(lái)對(duì)合環(huán)操作所產(chǎn)生的某些影響進(jìn)行合理分析與評(píng)估。

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的分析

通常來(lái)說(shuō)，合環(huán)操作分析的系統(tǒng)是搭建在配電網(wǎng)原先系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的，在合環(huán)的操作分析的系統(tǒng)中所要得到的所有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)都是來(lái)源于配電網(wǎng)里原有的系統(tǒng)。所以，在合環(huán)的操作分析系統(tǒng)中也只是包含了軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。合環(huán)操作分析系統(tǒng)中有5個(gè)功能模塊，分別為負(fù)荷預(yù)測(cè)的模塊、拓?fù)浞治龅哪K、合環(huán)潮流計(jì)算的模塊、合環(huán)操作分析的模塊和圖形顯示的模塊。它們相應(yīng)功能的模塊主要功能如下。

2.1.1 負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊

在開(kāi)始潮流的計(jì)算的重要依據(jù)是獲得負(fù)荷數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)負(fù)荷的數(shù)據(jù)是從系統(tǒng)的遙測(cè)的裝置中得到的，而后是通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)和分析對(duì)應(yīng)高級(jí)的應(yīng)用，得出可以供計(jì)算并使用的負(fù)荷數(shù)據(jù)。而真正需要的合環(huán)操作就是計(jì)算之后延后一小段時(shí)間所才發(fā)生的，所以，若要準(zhǔn)確的計(jì)算，就是要獲得合環(huán)操作中瞬間的負(fù)荷數(shù)據(jù)。

2.1.2 拓?fù)浞治瞿K

拓?fù)浞治龅哪K是根據(jù)從原有系統(tǒng)中所得到的開(kāi)關(guān)開(kāi)合狀態(tài)的信息與電網(wǎng)的一次接線等相關(guān)的數(shù)據(jù)，并依據(jù)合環(huán)操作開(kāi)關(guān)的信息，從而來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系，從而形成網(wǎng)絡(luò)分析當(dāng)中計(jì)算用的母線模型，那么就生成了計(jì)算用的拓?fù)鋽?shù)據(jù)，來(lái)供給合環(huán)潮流計(jì)算模塊。

2.1.3 合環(huán)計(jì)算模塊

合環(huán)的操作分析系統(tǒng)中最核心的部分是合環(huán)潮流的計(jì)算模塊。合環(huán)潮流分析的模塊是依據(jù)從拓?fù)浞治龅哪K與負(fù)荷預(yù)測(cè)的模塊中獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臄?shù)據(jù)與負(fù)荷數(shù)據(jù)，和之前所獲得網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)與母線實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)，用來(lái)對(duì)合環(huán)后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)潮流的計(jì)算，那么就得到了合環(huán)之后潮流分布的信息。

關(guān)于合環(huán)電流的計(jì)算，利用分布系數(shù)法計(jì)算配電網(wǎng)合環(huán)操作中潮流分布的一般思路。在進(jìn)行功率的分布計(jì)算的時(shí)候，第一是要選取平衡的節(jié)點(diǎn)，通常選到的功率變化都比較大，而且支路也較多的電源點(diǎn)作為平衡的節(jié)點(diǎn)。平衡節(jié)點(diǎn)確定之后，再去確定順時(shí)或者是逆時(shí)針作為環(huán)繞的方向。

如圖1所示的電力網(wǎng)中有N+1個(gè)節(jié)點(diǎn)，這其中A是選到的平衡節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)支路a的功率和各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷之間的關(guān)系是：

式中，Sa=Pa-jQa是通過(guò)支路a的功率；Sn=Pn-jQn是節(jié)點(diǎn)n的負(fù)荷；Cna=Pna-jQ？茁a作為節(jié)點(diǎn)n的負(fù)荷在支路a當(dāng)中的分布系數(shù)。在實(shí)際的潮流計(jì)算中，絕大部分的電力網(wǎng)都能近似地看作是均一的網(wǎng)。若節(jié)點(diǎn)地方接的是電源，那么電源就看作是負(fù)的負(fù)荷。

2.1.4 合環(huán)操作分析模塊

合環(huán)的操作分析的模塊作用是用來(lái)對(duì)合環(huán)潮流的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。依據(jù)得到的潮流計(jì)算的結(jié)果，假設(shè)合環(huán)在操作執(zhí)行后，分析與評(píng)估配電網(wǎng)在合環(huán)之后，合環(huán)潮流對(duì)系統(tǒng)所產(chǎn)生的作用，并且構(gòu)成了分析與評(píng)估數(shù)據(jù)的圖形的顯示模塊來(lái)調(diào)用。

2.1.5 圖形顯示模塊

圖形顯示的模塊是把合環(huán)操作分析與評(píng)估的結(jié)果用圖形的形式表示在用戶的面前，讓用戶有對(duì)合環(huán)操作結(jié)果相對(duì)清晰的認(rèn)識(shí)，從而達(dá)到指引用戶進(jìn)行正確并且合理合環(huán)的操作與決策的目標(biāo)。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的信息需求

系統(tǒng)數(shù)據(jù)的需求在合環(huán)操作分析系統(tǒng)中需要的數(shù)據(jù)，主要是包括以下幾個(gè)方面：

第一，配電網(wǎng)原始的拓?fù)湫畔?，它包括配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接線的信息以及包括各個(gè)開(kāi)關(guān)的相關(guān)狀態(tài)的信息，包含合環(huán)開(kāi)關(guān)的信息與合環(huán)的操作時(shí)間的信息，通過(guò)人工輸入方式獲得數(shù)據(jù)。第二，母線實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，配網(wǎng)母線上的電壓幅值及相角信息，從原有的系統(tǒng)中得到數(shù)據(jù)。

3 合解環(huán)操作的一般規(guī)則

合環(huán)是指在電力系統(tǒng)的電氣操作中將變壓器、線路或斷路器串所組成的網(wǎng)絡(luò)閉合的運(yùn)行操作，解環(huán)是定義在電力系統(tǒng)的電氣操作中將變壓器、線路或斷路器串所組成的閉合網(wǎng)絡(luò)開(kāi)斷運(yùn)行的操作。配電網(wǎng)的運(yùn)行方式系統(tǒng)是配電管理系統(tǒng)中的一個(gè)相對(duì)高級(jí)的應(yīng)用，它的主要任務(wù)是完成網(wǎng)絡(luò)分析，分析包含網(wǎng)絡(luò)的建模、結(jié)線和在這個(gè)基礎(chǔ)之上進(jìn)行的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的著色。

為了使得停電時(shí)間的減小，縮小停電的范圍，配網(wǎng)調(diào)度相對(duì)較頻繁使用變壓器的合解環(huán)操作，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)在無(wú)停電或者少停電的前提下來(lái)進(jìn)行運(yùn)方調(diào)整以及故障或檢修段線路、設(shè)備的隔離的目的。合解環(huán)操作一定要符合如下一些原則，用來(lái)控制環(huán)流與穩(wěn)定頻率：合環(huán)之前一定要確認(rèn)合環(huán)兩側(cè)的相位要一致；合環(huán)之前要盡量將合環(huán)兩側(cè)的電壓差調(diào)到最小，通常不會(huì)超過(guò)額定電壓的20%；合環(huán)的時(shí)候，通常要經(jīng)過(guò)同期裝置的檢定，合環(huán)兩側(cè)的功角差不能大于30°；不同電壓等級(jí)的電磁環(huán)網(wǎng)若未經(jīng)計(jì)算或者領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)不能進(jìn)行合環(huán)的操作；在合、解環(huán)之前，要充分的考慮合、解環(huán)后潮流的一些變動(dòng)，并切來(lái)確定解列點(diǎn)，保證合、解環(huán)后系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓在規(guī)定范圍之內(nèi)。

4 結(jié) 語(yǔ)

伴隨著經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，電力系統(tǒng)不斷的更新來(lái)滿足繼電保護(hù)提出的更高要求。因?yàn)椴煌牡胤街袎号潆娋W(wǎng)所需要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷結(jié)構(gòu)等有著一定的差異，所以在計(jì)算的模型方面也有一些差別。為了達(dá)到我國(guó)電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的要求，就需要不斷的進(jìn)行測(cè)試其性能和提高繼電保護(hù)裝置，把計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際中來(lái)，使得電力系統(tǒng)能夠安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 汲亞飛，趙江河.輻射型中壓配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，（11）.

[2] 幸榮霞，姚愛(ài)明.環(huán)網(wǎng)合環(huán)操作的分析[J].浙江電力，2007，（1）.

[3] 苑捷.配電網(wǎng)合環(huán)操作的研究[J].陜西電力，2007，（4）.