電網(wǎng)事故及異常影響負(fù)荷計(jì)算方法探討

何劍軍++李建斌

摘 要：通過解釋電網(wǎng)發(fā)生事故或異常后影響負(fù)荷的相關(guān)術(shù)語定義，探討分析了每個(gè)分量的精確計(jì)算方法，并結(jié)合電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，綜合考慮備自投等安全自動(dòng)裝置、低壓脫扣裝置、用戶等因素，提出了每個(gè)分量的計(jì)算公式，綜合影響計(jì)算精度的管理和技術(shù)條件，給出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)故障；減供負(fù)荷；備自投；低壓脫扣裝置

中圖分類號(hào)：TM711.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.078

2011-09-01，國(guó)務(wù)院《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例》（以下簡(jiǎn)稱“條例”）正式施行。條例規(guī)定，電力安全事故（以下簡(jiǎn)稱“事故”）的等級(jí)劃分，減供負(fù)荷和造成城市供電用戶停電的比例，被作為電力安全事故事件等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)。然而，受電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)的影響，電網(wǎng)故障（異常）影響的負(fù)荷計(jì)算較為復(fù)雜。

1 術(shù)語和定義

電網(wǎng)負(fù)荷：相應(yīng)區(qū)域或行政區(qū)域內(nèi)公司、地方供電企業(yè)管轄電網(wǎng)的所有負(fù)荷和用戶自備電源的負(fù)荷。

電網(wǎng)減供負(fù)荷：省（自治區(qū)）、省會(huì)城市、地級(jí)市（州）、縣級(jí)市、縣等相應(yīng)行政區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)在事故發(fā)生期間的實(shí)際負(fù)荷最大減少量。此過程不含因備自投或重合閘成功后恢復(fù)的負(fù)荷量、低壓脫扣減少的負(fù)荷量。

備自投恢復(fù)負(fù)荷：電網(wǎng)發(fā)生故障后，利用備用電源自投裝置恢復(fù)供電的負(fù)荷。

低壓脫扣損失負(fù)荷：因?yàn)橛脩魝?cè)低壓釋放裝置動(dòng)作等用戶自身的原因而脫離電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的實(shí)際減少負(fù)荷。

電網(wǎng)損失負(fù)荷：電網(wǎng)發(fā)生故障后，線路重合閘和備用電源自投裝置動(dòng)作完成后系統(tǒng)未恢復(fù)的負(fù)荷，包括電網(wǎng)減供負(fù)荷和低壓脫扣負(fù)荷。

用戶主動(dòng)停用負(fù)荷：受臺(tái)風(fēng)、降雨等影響電力用戶主動(dòng)停產(chǎn)、停工、停業(yè)、停課等減少負(fù)荷。

臺(tái)風(fēng)影響負(fù)荷：臺(tái)風(fēng)期間，用戶主動(dòng)停用負(fù)荷與電網(wǎng)減供負(fù)荷之和。

電網(wǎng)應(yīng)有負(fù)荷：如果電網(wǎng)當(dāng)天未發(fā)生故障（異常）應(yīng)有的負(fù)荷，用于評(píng)估故障（異常）對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響，可用最近兩周內(nèi)、最相近同一時(shí)段負(fù)荷曲線替代。

2 計(jì)算方法探討

2.1 故障（異常）影響負(fù)荷計(jì)算

2.1.1 電網(wǎng)損失負(fù)荷

電網(wǎng)損失負(fù)荷可以利用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)負(fù)荷曲線計(jì)算，并在故障（異常）發(fā)生后快速完成。計(jì)算公式為：

P電網(wǎng)損失負(fù)荷=P起始時(shí)刻負(fù)荷-P30秒后負(fù)荷-P轉(zhuǎn)移負(fù)荷. （1）

式（1）中：P起始時(shí)刻負(fù)荷為故障（異常）發(fā)生時(shí)刻電網(wǎng)負(fù)荷；P30秒后負(fù)荷為故障（異常）發(fā)生30 s后的電網(wǎng)負(fù)荷；P轉(zhuǎn)移負(fù)荷為故障（異常）發(fā)生30 s后轉(zhuǎn)移至相鄰電網(wǎng)的負(fù)荷。

在式（1）中，P起始時(shí)刻負(fù)荷、P30秒后負(fù)荷取自調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)電網(wǎng)負(fù)荷曲線相應(yīng)應(yīng)數(shù)值，P轉(zhuǎn)移負(fù)荷是根據(jù)各電壓等級(jí)備自投裝置動(dòng)作情況完成相關(guān)計(jì)算的。

2.1.2 電網(wǎng)減供負(fù)荷

以計(jì)算單一受影響變電站減供負(fù)荷的數(shù)值為基礎(chǔ)，通過分站累加得到地（縣）電網(wǎng)減供負(fù)荷，分區(qū)總加地（縣）電網(wǎng)減

供負(fù)荷可以得到省區(qū)電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)減供負(fù)荷。

2.1.2.1 變電站減供負(fù)荷計(jì)算（單一變電站計(jì)算）

電網(wǎng)發(fā)生故障（異常）后，滿足以下任一條件的變電站（不包括用戶站，下同）都需進(jìn)行減供負(fù)荷計(jì)算：①發(fā)生10 kV配電線路失壓；②發(fā)生35 kV及以上直供用戶（包括專線用戶，下同）線路失壓。

對(duì)于某一個(gè)變電站供電區(qū)域，其負(fù)荷和發(fā)電出力一般由以下4部分組成：①10 kV線路有功功率；②10 kV并網(wǎng)電廠（包括用戶自備電廠，下同）發(fā)電出力；③35 kV及以上直供用戶供電負(fù)荷；④35 kV及以上直供用戶自備電廠發(fā)電出力。

因此，受影響單一變電站減供負(fù)荷計(jì)算公式為：

.（2）

式（2）中：P10 kV線路（i）為10 kV線路失壓前的有功功率（取變電站側(cè)數(shù)值）；P10 kV井網(wǎng)發(fā)電出力（j）為通過10 kV線路并網(wǎng)電廠失壓前發(fā)電有功功率（取發(fā)電機(jī)出口側(cè)數(shù)值）；P35 kV及以上直供用戶自備發(fā)電出力（m）為35 kV及以上直供用戶失壓前自備發(fā)電廠的有功功率（取發(fā)電機(jī)出口側(cè)數(shù)值）；P35 kV及以上直供用戶供電負(fù)荷（n）為35 kV及以上直供用戶失壓前的供電負(fù)荷（取變電站側(cè)數(shù)值）。

在此需要注意的是，某變電站同時(shí)向多個(gè)行政區(qū)域供電時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算該變電站對(duì)各行政區(qū)域減供負(fù)荷情況。

2.1.2.2 地區(qū)、縣電網(wǎng)減供負(fù)荷（對(duì)單一變電站的累加）

按照2.1.2.1中所述的方法，在計(jì)算得到單一變電站減供負(fù)荷的基礎(chǔ)上，累加行政區(qū)域范圍內(nèi)所有受影響變電站的減供負(fù)荷，可以得到地區(qū)、縣區(qū)電網(wǎng)減供負(fù)荷。具體計(jì)算公式為：

. （3）

式（3）中：X為行政區(qū)域范圍內(nèi)受影響的變電站總數(shù)。

2.1.2.3 省區(qū)電網(wǎng)及區(qū)域電網(wǎng)減供負(fù)荷（分區(qū)總加）

省區(qū)電網(wǎng)減供負(fù)荷由所轄地區(qū)電網(wǎng)減供負(fù)荷總加得出，具體計(jì)算公式為：

. （4）

式（4）中：Y為該省范圍內(nèi)受影響地區(qū)個(gè)數(shù)。

區(qū)域電網(wǎng)減供負(fù)荷由各省區(qū)電網(wǎng)減供負(fù)荷總加得出，具體計(jì)算公式為：

. （5）

式（5）中：Z為區(qū)域電網(wǎng)范圍內(nèi)受影響省區(qū)個(gè)數(shù)。

2.1.3 備自投負(fù)荷

當(dāng)故障或異常發(fā)生后，通過備自投裝置動(dòng)作并成功恢復(fù)的負(fù)荷計(jì)算公式為：

. （6）

式（6）中：P備自投恢復(fù)負(fù)荷（i）為備投動(dòng)作成功后恢復(fù)的負(fù)荷數(shù)值；W為成功動(dòng)作的備自投裝置套數(shù)。

2.1.4 低壓脫扣負(fù)荷

對(duì)于某一行政區(qū)域的低壓脫扣損失負(fù)荷，可以采用以下2種方法計(jì)算。根據(jù)這2種方法計(jì)算出的低壓脫扣損失負(fù)荷數(shù)值相互校驗(yàn)（其中計(jì)算公式（7）為主算法）。

通過該行政區(qū)域的電網(wǎng)損失負(fù)荷和電網(wǎng)減供負(fù)荷計(jì)算得出低壓脫扣負(fù)荷，計(jì)算公式為：

P低壓脫扣損失負(fù)荷=P電網(wǎng)損失負(fù)荷-P電網(wǎng)減供負(fù)荷. （7）

通過計(jì)算故障區(qū)域各未失壓廠站故障前后負(fù)荷變化量得出低壓脫扣負(fù)荷，計(jì)算公式為：

P低壓脫扣損失負(fù)荷=P備自投成功動(dòng)作的廠站故障前后負(fù)荷差+P相鄰未失壓廠站故障前后負(fù)荷差.（8）

2.2 臺(tái)風(fēng)影響負(fù)荷計(jì)算

為了進(jìn)一步分析臺(tái)風(fēng)期間電網(wǎng)故障和用戶自身行為對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響，特將臺(tái)風(fēng)影響負(fù)荷分為用戶主動(dòng)停用負(fù)荷和電網(wǎng)減供負(fù)荷2類。

在臺(tái)風(fēng)影響期間，電網(wǎng)應(yīng)有負(fù)荷曲線、實(shí)際負(fù)荷曲線、用戶主動(dòng)停用負(fù)荷曲線和電網(wǎng)減供負(fù)荷曲線，如圖1所示。

電網(wǎng)應(yīng)有負(fù)荷曲線取自自動(dòng)化系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，實(shí)際負(fù)荷曲線由自動(dòng)化系統(tǒng)直接采集得到，臺(tái)風(fēng)影響負(fù)荷可由公式（9）計(jì)算：

P臺(tái)風(fēng)影響負(fù)荷=P應(yīng)有負(fù)荷-P實(shí)際負(fù)荷. （9）

電網(wǎng)減供負(fù)荷由1.1節(jié)中的電網(wǎng)減供負(fù)荷計(jì)算方法計(jì)算得到。對(duì)于自動(dòng)化程度較好的單位，可以連續(xù)計(jì)算各時(shí)刻電網(wǎng)減供負(fù)荷數(shù)值，在自動(dòng)化系統(tǒng)中顯示該負(fù)荷曲線。

用戶主動(dòng)停用負(fù)荷可利用臺(tái)風(fēng)影響負(fù)荷、電網(wǎng)減供負(fù)荷計(jì)算得到。計(jì)算公式為：

P用戶主動(dòng)停用負(fù)荷=P臺(tái)風(fēng)影響負(fù)荷-P電網(wǎng)減供負(fù)荷. （10）

當(dāng)發(fā)生事故或出現(xiàn)異常時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度員需要將大部分精力投放到事故處理操作中。因此，上述影響負(fù)荷計(jì)算宜在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中建立相應(yīng)的模塊，逐步實(shí)現(xiàn)故障（異常）情況下各類負(fù)荷的自動(dòng)計(jì)算、報(bào)送和發(fā)布等。

3 結(jié)論

電網(wǎng)發(fā)生事故或出現(xiàn)異常后，往往會(huì)導(dǎo)致用戶供電的暫時(shí)中止，并產(chǎn)生一定的減供負(fù)荷。條例的頒布實(shí)施明確了減供負(fù)荷作為評(píng)判事故（事件）等級(jí)的依據(jù)之一，因此，精確計(jì)算電網(wǎng)事故或異常影響負(fù)荷非常重要，然而受備自投、低壓脫扣裝置、用戶主動(dòng)停用負(fù)荷等因素的影響，減供負(fù)荷計(jì)算非常復(fù)雜。本文深入分析了事故或異常影響負(fù)荷的構(gòu)成，并探討了每一個(gè)分量的計(jì)算方法，給出了比較精確的計(jì)算公式。在分析過程中，可以在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中增加相應(yīng)的計(jì)算模塊或計(jì)算公式進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，這樣，一方面可以大大減輕調(diào)度員的工作量，在出現(xiàn)事故或異常后快速獲得減供負(fù)荷情況；另一方面，還可通過數(shù)據(jù)接口關(guān)聯(lián)用戶信息自動(dòng)計(jì)算事故或異常減供用戶情況。為了提高計(jì)算的準(zhǔn)確性，需要采取相應(yīng)的措施提高數(shù)據(jù)采集的完備性和采樣精度，以實(shí)現(xiàn)精確計(jì)算。

〔編輯：白潔〕

Discussion on Calculation Method of Power Network Accident and Abnormal Influence Load

He Jianjun， Li Jianbin

Abstract： In this paper， the explanation power network accidents or abnormal impact load of related terms and definitions， focuses on the analysis of the accurate calculation of each component， and combined with the operating characteristics of the power system， considering the automatic throw in equipment such as automatic safety device， under voltage tripping device， users， and other factors， and puts forward the calculation formula of each component， the combined effects of calculation accuracy of management and technical conditions and gives the corresponding suggestions.

Key words： power network fault； for reducing load； prepared from the cast； low voltage tripping device

文章編號(hào)：2095-6835（2015）19-0080-01