配電網(wǎng)潮流防誤的研究與應用

黃建林，劉國勇

(長園共創(chuàng)電力安全技術股份有限公司，廣東珠海519085)

配電網(wǎng)潮流防誤的研究與應用

黃建林，劉國勇

(長園共創(chuàng)電力安全技術股份有限公司，廣東珠海519085)

文章論述運用潮流信息，引入潮流防誤，與網(wǎng)絡拓撲防誤有機結合，輔助操作人員進行正確分析決策，確保配電網(wǎng)的人身、設備安全及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行等方面的問題，并基于長園共創(chuàng)公司的配網(wǎng)防誤系統(tǒng)平臺，驗證了所開發(fā)的潮流計算及潮流防誤是有效且可行的。

配電網(wǎng)；網(wǎng)絡拓撲；潮流計算；潮流防誤；圖形方式

網(wǎng)絡拓撲分析技術與傳統(tǒng)微機五防的結合而使拓撲防誤應運而生，它不再依賴于人工編寫電氣設備間的閉鎖邏輯規(guī)則，突破了傳統(tǒng)微機五防的站內(nèi)防誤界限，自動適應電網(wǎng)拓撲結構的變化，在電網(wǎng)接線方式發(fā)生變化時，無需用戶維護防誤規(guī)則，通過拓撲防誤分析對每一步操作從全網(wǎng)的角度進行拓撲防誤分析，并給出相應的操作提示或告警信息，從而大大減少了誤操作的發(fā)生〔1－3〕。

然而，防誤邏輯規(guī)則編寫或拓撲防誤分析僅對電氣設備的操作進行了強制性閉鎖防誤，對設備操作而導致的電網(wǎng)運行方式的改變卻無法預料，單憑操作人員的經(jīng)驗難以杜絕防止配電網(wǎng)安全事故的發(fā)生，從而影響整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行〔4－5〕。

電網(wǎng)結構、參數(shù)及運行方式的改變，電網(wǎng)潮流的大小和方向很可能發(fā)生巨大變化，通過潮流計算或?qū)崟r監(jiān)控系統(tǒng)中獲得的電網(wǎng)潮流情況，引入潮流防誤，從潮流的大小、方向及限值等方面給出相應的告警提示信息，輔助操作人員正確處理各種事故，對進一步有效防止配電網(wǎng)事故、設備損壞、人身傷亡的發(fā)生，保障整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

1 配電網(wǎng)防誤現(xiàn)狀

配電網(wǎng)作為面向最終客戶的終端電網(wǎng)，網(wǎng)絡結構越來越復雜，操作越來越頻繁，運行方式日益復雜。配電運行管理過程多以手動操作為主，受到人為原因、業(yè)務技能、作業(yè)環(huán)境等因素的影響，配電安全事故時有發(fā)生。

配電網(wǎng)的復雜多變，電氣設備的防誤邏輯規(guī)則隨時發(fā)生變化，傳統(tǒng)的微機五防利用手寫設備防誤邏輯的方式很難在配電網(wǎng)中得到推廣。拓撲防誤分析從全網(wǎng)的角度對電氣設備的操作進行實時的防誤邏輯判斷，從而有效的避免了配電網(wǎng)運行管理過程中的誤調(diào)度、誤操作等風險，大大減少了配電網(wǎng)事故的發(fā)生。然而，配電網(wǎng)的升級改造及分布式能源的接入，配電網(wǎng)的運行方式隨時發(fā)生改變，配電網(wǎng)的潮流也隨時發(fā)生改變，導致配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行及設備、人身安全均存在很大的風險〔6〕。

2 配電網(wǎng)潮流防誤

2.1 潮流防誤

拓撲防誤以防誤規(guī)則為約束條件，利用網(wǎng)絡拓撲連接關系進行防誤分析。同樣，潮流防誤以潮流信息作為約束條件，來判斷當前操作是否導致設備過載、電壓越限、合解環(huán)等現(xiàn)象，從而給出相應的操作告警提示信息。

根據(jù)潮流信息不同，可以從以下幾方面來進行防誤:

1)以設備門限值為約束條件。設備的門限值包括上限值和下限值，如計算的設備潮流值不在設定的門限范圍，則給出相應的越限、過載告警提示信息。如母線電壓值比母線上限值大或比母線下限值小，給出 “母線電壓越限”，還有線路電流過載、變壓器容量過載等提示信息。

2)以潮流的大小為約束條件。當存在設備潮流值時，給出設備在運行狀態(tài)或帶電狀態(tài)告警提示信息，否則，給出設備不在運行狀態(tài)或失電狀態(tài)的告警提示信息。如某母線電壓值為 0時，給出“母線失電”提示信息；開關要解環(huán)操作時，要求此時開關潮流為0，否則給出 “不允許解環(huán)操作”提示信息。

3)以潮流的方向為約束條件。通過潮流的方向來判斷電源側與線路側，從而指導設備順序操作，否則給出操作順序錯誤提示信息。在電網(wǎng)中，有功功率是從電壓幅值高側流向電壓幅值低側，無功功率則是從電壓相角滯后側流向電壓相角超前側。如線路在停運狀態(tài)時，線路潮流值為0，通過線路兩側的電壓相角大小來判斷潮流流向；線路在投運狀態(tài)時，線路的潮流值不為0，通過線路兩側的電壓幅值來判斷潮流流向。

2.2 潮流防誤的實現(xiàn)

配網(wǎng)智能一體化綜合防誤管理系統(tǒng) (簡稱配網(wǎng)防誤系統(tǒng))是長園共創(chuàng)開發(fā)的一套覆蓋配電網(wǎng)調(diào)度操作及管理全過程的多重防誤智能化系統(tǒng)。以該配網(wǎng)防誤系統(tǒng)為原型，根據(jù)網(wǎng)絡結構及參數(shù)分析的結果，自適應智能選擇最優(yōu)的潮流計算算法，開發(fā)了基于文本文件和圖形方式的潮流計算分析功能。在圖形方式下，充分運用配網(wǎng)一次接線圖，基于全網(wǎng)拓撲分析技術快速的對每一步操作首先進行拓撲防誤分析判斷，在拓撲防誤分析正確的前提下再觸發(fā)潮流計算分析，利用潮流計算結果進行潮流防誤，給出相應的告警提示信息。同時，在配網(wǎng)防誤系統(tǒng)中實現(xiàn)離線和實時狀態(tài)下的潮流防誤，在離線狀態(tài)下，潮流計算各參數(shù)采用默認值，隨后根據(jù)需要具體調(diào)整設備參數(shù)及控制參數(shù)進行潮流計算分析并進行潮流防誤；在實時狀態(tài)下，從其它電網(wǎng)實時系統(tǒng)獲取相應的潮流參數(shù)進行潮流計算分析或直接獲取潮流信息，進行潮流防誤，比如SCADA或EMS系統(tǒng)。潮流防誤實現(xiàn)流程示意圖如圖1。

2.3 潮流防誤的應用

圖1 潮流防誤實現(xiàn)流程示意圖

首先通過文本文件的方式采用IEEE14標準數(shù)據(jù)驗證潮流計算方法的有效性，驗證結果顯示電壓與相角的誤差基本小于1%，潮流計算IEEE14數(shù)據(jù)驗證對比結果如圖2所示。

圖2 潮流計算IEEE14數(shù)據(jù)驗證對比結果

其次，采用貴州興義電網(wǎng)部分一次電氣接線方式對潮流防誤進行了模擬操作。以晴隆變?yōu)槔?，設置好李晴線、晴隆發(fā)電機、1，2號主變、各負荷等的物理參數(shù)或限值，以晴隆發(fā)電機為平衡機，在操作1號電容器開關002時，當1號電容器的無功功率為20 MW，如繼續(xù)操作，則會導致晴隆發(fā)電機的無功功率越限0.11 MW，給出潮流越限告警信息，提示操作人員采取相應的調(diào)整措施，從潮流計算分析中查看相應的越限設備并可定位至圖形位置。以圖形方式模擬操作票，對每一步操作進行拓撲防誤及潮流防誤，同時提供網(wǎng)損信息及圖形潮流顯示，輔助操作人員更直觀的掌握系統(tǒng)潮流分布，從而進行正確分析決策，更進一步保證調(diào)度與操作的安全。潮流防誤顯示界面如圖3所示。

圖3 潮流防誤顯示界面

3 結論

配電網(wǎng)結構日益復雜，操作越來越頻繁，配電網(wǎng)安全事故頻發(fā)。防誤邏輯規(guī)則編寫或拓撲防誤分析僅對電氣設備的操作進行了強制性閉鎖防誤，減少了電網(wǎng)誤操作的發(fā)生。而電網(wǎng)結構、參數(shù)及運行方式的改變，電網(wǎng)潮流的大小和方向很可能發(fā)生較大變化，導致電網(wǎng)設備過載、電壓越限及誤調(diào)度、誤操作的發(fā)生。利用潮流信息引入潮流防誤，與全網(wǎng)拓撲防誤有機結合，進一步確保配電網(wǎng)的 “人身、電網(wǎng)、設備”安全，保障整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，提升用戶的用電體驗。文中以長園共創(chuàng)公司的配網(wǎng)防誤系統(tǒng)為原型，開發(fā)了潮流計算分析模塊，實現(xiàn)了基于圖形方式及文本文件方式的潮流計算，充分利用潮流計算結果或其它實時系統(tǒng)的潮流信息進行潮流防誤，以圖形的方式更直觀展示系統(tǒng)的潮流信息，輔助操作人員進行正確分析決策，最后通過IEEE14數(shù)據(jù)及貴州興義電網(wǎng)接線圖進行驗證和模擬操作，表明所開發(fā)潮流計算及潮流防誤是有效且可行的。

〔1〕智全中，秦廣召，婁偉，等.五防系統(tǒng)在智能化變電站中應用分析 〔J〕.電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37(23):108-111.

〔2〕林建新，張茂林.配電網(wǎng)綜合防誤全面解決方案 〔J〕.供用電，2009，26(2):8-12.

〔3〕代曉豐，黃國釗.關于配電網(wǎng)防誤系統(tǒng)的研究 〔J〕.電力安全技術，2014，16(1):64-66.

〔4〕鄧其軍，周洪，吳昌博，等.一種新型配電網(wǎng)倒閘操作票生成及防誤系統(tǒng) 〔J〕.電力自動化設備，2009，29(6):123-126.

〔5〕董文杰，劉仲堯，平杰峰，等.配網(wǎng)調(diào)度綜合防誤系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 〔J〕.華中電力，2011，24(5):40-43.

〔6〕楊旭英，段建東，楊文宇，等.含分布式發(fā)電的配電網(wǎng)潮流計算 〔J〕.電網(wǎng)技術，2009，33(18):139-143.

Research and application of power flow of anti-misoperation in distribution network

HUANG Jianlin，LIU Guoyong
(CYG Contron Co.，LTD，Zhuhai 519085，China)

This paper discusses the full use of power flow information，and the combination of power flow anti-misoperation and the network topology anti-misoperation，auxiliary operators for the correct analysis and decision-making，and furthers to ensure the safety of“person，equipment and power network”，improves the reliability of distribution network and the quality of power supply.

distribution network；network topology；power flow calculation；power flow anti-misoperation；graphics mode

TM744.2

B

1008-0198(2015)05-0023-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.05.006

黃建林 (1976)，男，江西新干人，高級工程師，碩士，主要從事電力安全技術研究與開發(fā)。

2014-11-26 改回日期:2015-05-29

珠海市科技計劃項目 (2010A020101007)；中央預算內(nèi)投資計劃重點產(chǎn)業(yè)振興和技術改造項目 (珠發(fā)改產(chǎn)業(yè) [2010]185)；2014年度國家重點新產(chǎn)品計劃立項項目 (2014GRE00020)

劉國勇 (1975)，男，江西永新人，高級工程師，主要從事電力安全技術研究與開發(fā)。