配電網(wǎng)合環(huán)電流計算及調控策略分析

王木楠

摘 要：在用戶對用電要求越來越高，傳統(tǒng)配電網(wǎng)難以滿足用戶供電需求的基礎上，配電網(wǎng)合環(huán)操作也逐漸成為實現(xiàn)配電自動化，提升供電可靠性中著力要考慮的問題。文章在簡要介紹配電網(wǎng)合環(huán)相關知識的基礎上，針對合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流的計算和調控策略展開初步探索，旨在拋磚引玉，與大家相互交流，推進相關工作的更好開展。

關鍵詞：配電網(wǎng)；合環(huán)操作；電流計算；調控

1 配電網(wǎng)合環(huán)概述

隨著配電網(wǎng)的不斷建設和發(fā)展，配電網(wǎng)的結構設置也逐漸趨于合理化，也進一步提升了多電源互聯(lián)互通的比率，對此，如何改善提升供電網(wǎng)的穩(wěn)定性也成為配電網(wǎng)合環(huán)中需要著力考慮的問題。在實踐中，常常使用不停電負荷轉供作為主要操作手段。從操作原理上看，配電網(wǎng)合環(huán)模式主要是指讓兩個變電站的低壓母線各帶一條配電線路[1]，并在配電線路之間通過聯(lián)絡開關實現(xiàn)互聯(lián)。在配電網(wǎng)正常運行時，聯(lián)絡開關斷開，當配電網(wǎng)運行出現(xiàn)故障時，即某個變電站所帶出線路的開關需要檢修或者發(fā)生異常時，則需先合上聯(lián)絡開關，再斷開該站的出線開關，利用另一個低壓母線和兩端的配電線路來實現(xiàn)配電網(wǎng)的持續(xù)供電，配電網(wǎng)絡合環(huán)示意圖如圖1所示。

當需要進行帶電合環(huán)操作時，在聯(lián)絡開關沒有打開前，其兩側的電壓差不為零，當聯(lián)絡開關閉合后，其對應兩側的電壓差為零。合環(huán)以后，聯(lián)絡開關兩端電壓差瞬時發(fā)生變化，必將引起環(huán)流的出現(xiàn)，如果環(huán)流過大，還會引起路線過載或者路內繼電器保護誤動，導致故障問題的出現(xiàn)，影響供電系統(tǒng)的正常使用。在配電網(wǎng)執(zhí)行合環(huán)操作時，在合環(huán)開關處會產(chǎn)生沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流，為保障配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，獲取科學準確的合環(huán)電流是關鍵。在功能相對完善的配電自動化系統(tǒng)中，各終端設備會將開關狀態(tài)、繼電保護、饋線負荷等實時信息傳遞至主站，為高效準確的數(shù)據(jù)計算奠定良好基礎。

2 合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流的計算

對應如圖1所示的配電網(wǎng)合環(huán)系統(tǒng)，在執(zhí)行合環(huán)操作時，可結合疊加原理對兩個線路的電流進行疊加，分別包含：合環(huán)之前各支路的初始電流以及由聯(lián)絡開關兩端電壓向量差引起的環(huán)流。對于合環(huán)之前各支路之間的初始電流[2]，運行人員可以結合傳統(tǒng)的潮流計算獲得，也可以從SCADA系統(tǒng)中直接獲取。因此，如何計算合環(huán)支路環(huán)流也成為合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流計算的關鍵。結合圖1所示的合環(huán)網(wǎng)絡來看，如果假設兩個子網(wǎng)絡對應的合環(huán)節(jié)點分別是p和q，采用戴維南等值后，對應的合環(huán)示意圖如圖2所示。

聯(lián)立上述三個方程組時，不難發(fā)現(xiàn)在三個方程組中存在三個未知量，如果進一步展開，則一共有六個方程組和六個未知量，經(jīng)過求解方程組，不難得到方程組的求解結果。在求解上述方程組的過程中，首先要確定合環(huán)支路負荷等效阻抗Z1，結合如圖3的示意圖來看，在配電網(wǎng)運行中，負荷節(jié)點往往沿梳狀結構分布，對負荷的實時分布也無法準確及時的獲取。因此，在具體計算中，可以結合等效負荷模型，用集中負荷來等效饋線上分布的電荷，借以保障簡化前后的電壓差？駐U近似或者相等。

3 配電網(wǎng)合環(huán)電流調控策略分析

做好復雜配電網(wǎng)合環(huán)電流計算工作，是開展有效電流調控的前提和基礎。在開展有效的配電網(wǎng)合環(huán)調控策略之前，首先要準確計算出合環(huán)沖擊電流和合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流，當這兩個電流超越限度時，要因地制宜的采取有效地調控策略，將合環(huán)電流將至限值以下，為操作人員的安全合環(huán)操作營造良好的條件。在配電網(wǎng)的合環(huán)操作實踐中[3]，常常是因為合環(huán)沖擊電流過大而出現(xiàn)速斷保護動作而致使合環(huán)操作失敗。對于文章的討論，合環(huán)操作電流主要是指合環(huán)沖擊電流，但也要同時兼顧防止出現(xiàn)合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流過大而出現(xiàn)的保護性動作。從合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流兩者的關系來看，兩者之間存在一定的比例關系，一般來說，合環(huán)沖擊電流降低的同時也會造成合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流的下降，因此，需著力將配電網(wǎng)的沖擊電流控制在限值以下，同時，需要檢驗合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流，查看其是否越限。

在具體操作實踐中，為了實現(xiàn)配電網(wǎng)調控合環(huán)電流，實現(xiàn)安全合環(huán)，常用的措施是進行電容器投切和網(wǎng)絡重構，在很多情況下，只要使用上述兩種方式中的一種即可實現(xiàn)良好的調控效果，但是為了進一步提升改進調試的效果，豐富調整調控手段，常常綜合使用兩種調控手段，因此，有必要重點研究綜合調控現(xiàn)象。以調控中常用的遺傳算法為例，在進行綜合環(huán)綜合調控數(shù)學模型時，若采用完全遍歷形成搜索空間，則不僅會延長搜索時間，帶來資源的浪費和消耗，也會導致在搜索過程中形成大量的不可行解，影響算法的計算效率，故常常對這些算法進行程序設計，最終以程序的形式來實現(xiàn)。應用遺傳算法解合環(huán)電流綜合調控問題，在算法收斂以后即得到綜合調控合環(huán)電流的可行方案，但也只是得到所有方案結束以后的最終狀態(tài)，并沒有確定各種調控手段的順序，一般來說，調控順序也會影響最終的調控效果，如以某種方式調控時會出現(xiàn)電流或者電壓過大的情況，而換一種調控順序，則效果則會大不相同。

參考文獻

[1]白玉東.計及分支負荷分布的配電網(wǎng)合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流計算[J].現(xiàn)代電力，2011（12）：34-38.

[2]鄧哲林.復雜配電網(wǎng)合環(huán)電流調控的實用化策略研究[J].現(xiàn)代電力，2012（12）：11-16.

[3]鄒俊雄.10kv配網(wǎng)合環(huán)轉電計算模型與試驗分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010（10）：145-149.