深圳電網(wǎng)EMS系統(tǒng)10 kV配網(wǎng)線路合環(huán)潮流計(jì)算誤差分析與研究

耿 博

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

目前，深圳電網(wǎng)已全面開(kāi)展配網(wǎng)不停電轉(zhuǎn)電操作。按照深圳供電局有限公司的相關(guān)規(guī)定，在線路合環(huán)操作前，均要利用EMS系統(tǒng)進(jìn)行合環(huán)操作校驗(yàn)。校驗(yàn)的內(nèi)容主要是判斷合環(huán)轉(zhuǎn)電期間設(shè)備是否過(guò)載、合環(huán)過(guò)程中可能出現(xiàn)的合環(huán)電流過(guò)大而引起保護(hù)誤動(dòng)作、短路電流超標(biāo)以及發(fā)生短路故障但保護(hù)拒動(dòng)等問(wèn)題[1]。

但目前該系統(tǒng)在使用的過(guò)程中，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)利用現(xiàn)有的EMS系統(tǒng)進(jìn)行合環(huán)模擬計(jì)算，存在計(jì)算誤差，造成了調(diào)度和運(yùn)行人員的誤判斷。因此，本文基于深圳電網(wǎng)目前的系統(tǒng)現(xiàn)狀，對(duì)合環(huán)軟件計(jì)算誤差原因進(jìn)行分析，以期不斷提升軟件的計(jì)算精度。

1 EMS系統(tǒng)合環(huán)潮流計(jì)算功能簡(jiǎn)介

深圳中調(diào)EMS系統(tǒng)合環(huán)潮流計(jì)算功能主要包含主網(wǎng)110 kV線路合環(huán)計(jì)算模塊和配網(wǎng)10 kV線路合環(huán)潮流計(jì)算模塊。這兩個(gè)計(jì)算模塊的數(shù)據(jù)來(lái)源于EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)實(shí)時(shí)斷面（狀態(tài)估計(jì)每1 min計(jì)算一次，確保斷面的實(shí)時(shí)性）或狀態(tài)估計(jì)歷史CASE（每15 min保存一次歷史CASE，確保在任意需求的時(shí)間點(diǎn)附近有保存的斷面）。用戶可以取狀態(tài)估計(jì)實(shí)時(shí)斷面或歷史CASE進(jìn)行合環(huán)風(fēng)險(xiǎn)分析，根據(jù)計(jì)算得合環(huán)操作風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，為調(diào)度進(jìn)行合環(huán)操作提供決策支持[2]。

2 10 kV線路狀態(tài)估計(jì)及潮流計(jì)算算法完善

軟件實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，確實(shí)發(fā)現(xiàn)部分10 kV配網(wǎng)饋線潮流計(jì)算偏差較大，如部分空載（電流接近0）饋線負(fù)荷估計(jì)結(jié)果與SCADA實(shí)測(cè)值偏差較大。

經(jīng)深入分析測(cè)試發(fā)現(xiàn)，10 kV狀態(tài)估計(jì)對(duì)不平衡量的分配方式存在缺陷。具體表現(xiàn)為原有算法認(rèn)為饋線在投運(yùn)狀態(tài)且負(fù)荷接近于零是不合理狀態(tài)，程序自動(dòng)將狀態(tài)估計(jì)迭代計(jì)算過(guò)程產(chǎn)生的不平衡量分配到這些空載饋線上，導(dǎo)致這些空載饋線量測(cè)的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果不準(zhǔn)確[3]。

目前，已經(jīng)改進(jìn)了10 kV狀態(tài)估計(jì)不平衡量的分配方式，將狀態(tài)估計(jì)的不平衡量按照當(dāng)前饋線負(fù)荷比例分配到每一條饋線，空載線路則不承擔(dān)不平衡量的分配。算法經(jīng)過(guò)完善后，10 kV線路電流狀態(tài)估計(jì)結(jié)果與SCADA采集值相對(duì)誤差一般在2%～5%，滿足了狀態(tài)估計(jì)及調(diào)度員潮流功能的實(shí)用化應(yīng)用需求[5]。圖1為梅林站10 kV線路SCADA采集量測(cè)值圖，圖2為算法完善后梅林站10 kV線路量測(cè)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果圖。

圖1 梅林站10 kV線路SCADA采集量測(cè)值圖

3 部分10 kV線路合環(huán)潮流計(jì)算偏差較大問(wèn)題分析

7月29日15:47，梅林站10 kV香蜜三線F14和農(nóng)科站10 kV香域線F02進(jìn)行合環(huán)轉(zhuǎn)電操作，在合環(huán)后引起線路兩側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘。站內(nèi)保護(hù)錄波的數(shù)據(jù)顯示，合環(huán)時(shí)農(nóng)科站側(cè)合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流約為695 A，梅林站側(cè)約為812 A，均達(dá)到了線路過(guò)流二段的動(dòng)作限值，兩側(cè)開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳閘。

圖2 算法完善后梅林站10 kV線路量測(cè)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果圖

當(dāng)天的運(yùn)行方式為220 kV梅林站和220 kV祥和站在220 kV系統(tǒng)側(cè)合環(huán)運(yùn)行，110 kV系統(tǒng)側(cè)解環(huán)運(yùn)行。其中，農(nóng)科站#2主變串供于“祥竹I線1453—竹農(nóng)線1180—祥和站#2主變”供電路徑。當(dāng)天，220 kV美視電廠未開(kāi)機(jī)，110 kV美視B廠出力18×104kW并在220 kV梅林站110 kV系統(tǒng)側(cè)上網(wǎng)。合環(huán)路徑為梅林站F14香蜜三線→梅林站#2主變→梅祥甲線2280→祥和站#2主變→祥竹I線1453→竹農(nóng)線1180→農(nóng)科站#2主變→農(nóng)科站F02香域線→梅林站F14香蜜三線。合環(huán)當(dāng)天系統(tǒng)運(yùn)行安全平穩(wěn)，系統(tǒng)側(cè)不存在明顯不具備合環(huán)的因素[7]。合環(huán)兩側(cè)電流變化如圖3和圖4所示。

合環(huán)操作記錄如表1所示。

圖3 農(nóng)科站#2主變變低502A開(kāi)關(guān)合環(huán)瞬間電流突變

圖4 梅林站#2主變變低502開(kāi)關(guān)合環(huán)瞬間電流突變

表1 合環(huán)操作記錄表

表1中，香蜜三線F14的合環(huán)操作潮流計(jì)算穩(wěn)態(tài)電流為1 086.25 A，實(shí)際操作中故障錄波測(cè)得實(shí)際電流為812 A，合環(huán)操作計(jì)算電流相比實(shí)際合環(huán)操作電流偏大。

EMS系統(tǒng)合環(huán)潮流計(jì)算主要受3個(gè)因素影響，即合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)饋線所在母線電壓幅值差、相角差以及環(huán)路等值阻抗3個(gè)因素。其中，合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)10 kV母線電壓幅值與相角為EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)計(jì)算結(jié)果，環(huán)路等值阻抗則由環(huán)路上的線路、主變的歸一化阻抗決定[8]。

（1）對(duì)比10 kV母線電壓幅值SCADA與狀態(tài)估計(jì)結(jié)果表明，此次合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)母線電壓幅值的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果與SCADA相同，合環(huán)誤差不是由母線電壓幅值差引起。

（2）SCADA無(wú)法采集母線電壓相角，狀態(tài)估計(jì)程序根據(jù)流入母線的有功與無(wú)功計(jì)算母線電壓相角，由于SCADA無(wú)功的采集存在誤差，且SCADA只采集10 kV線路電流，未采集有功、無(wú)功，冗余量測(cè)不足，使得EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)很難準(zhǔn)確計(jì)算合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)母線電壓相角，可能造成合環(huán)潮流偏差[9]。

（3）環(huán)路上等值阻抗對(duì)合環(huán)潮流計(jì)算存在較大影響。由合環(huán)拓?fù)湔故究芍敬魏檄h(huán)經(jīng)過(guò)1座220 kV主變、1條220 kV饋線、2座110 kV主變、2條110 kV線路以及2條10 kV饋線，環(huán)路上任何一個(gè)設(shè)備的參數(shù)不準(zhǔn)確都將造成合環(huán)潮流計(jì)算不準(zhǔn)確。經(jīng)與安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)PMS臺(tái)賬參數(shù)核對(duì)，110 kV及以上環(huán)路設(shè)備參數(shù)均與PMS一致，EMS系統(tǒng)參數(shù)維護(hù)準(zhǔn)確[10]。

4 提高配網(wǎng)合環(huán)潮流計(jì)算的建議

4.1 提高主網(wǎng)設(shè)備參數(shù)的準(zhǔn)確性

一方面，早期投產(chǎn)的輸電線路未進(jìn)行阻抗等參數(shù)實(shí)測(cè)，只提供了線路類(lèi)型和長(zhǎng)度，在EMS系統(tǒng)中按照典型參數(shù)進(jìn)行折算，存在一定的誤差，這種誤差反映在配網(wǎng)合環(huán)潮流時(shí)顯得較大；另一方面，線路投產(chǎn)前的靜態(tài)實(shí)測(cè)參數(shù)與線路運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)參數(shù)存在一定誤差，線路空載、滿載及多回線路同時(shí)運(yùn)行時(shí)的互感等因素均會(huì)影響到線路的動(dòng)態(tài)阻抗參數(shù)[4]。

因此，一方面，建議結(jié)合線路停電等工作，對(duì)早期投產(chǎn)的輸電線路進(jìn)行參數(shù)實(shí)測(cè)，使得EMS系統(tǒng)建立相對(duì)準(zhǔn)確的計(jì)算模型；另一方面，建議設(shè)備管理部門(mén)及電力技術(shù)研究部門(mén)開(kāi)展輸電線路參數(shù)在線動(dòng)態(tài)測(cè)量的相關(guān)研究，使得SCADA采集的電網(wǎng)實(shí)時(shí)量測(cè)與電網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)參數(shù)相匹配。

4.2 提高EMS系統(tǒng)配網(wǎng)線路量測(cè)的冗余度

在具備條件的變電站或新建變電站中，增加10 kV線路有功、無(wú)功的采集與上送，使得EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)具備充足的冗余量測(cè)，提高10 kV母線電壓相角的計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性。

4.3 推進(jìn)輸配網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算的實(shí)用化

隨著配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)逐步推進(jìn)，配網(wǎng)自動(dòng)化的覆蓋面越來(lái)越廣，為配網(wǎng)潮流計(jì)算等高級(jí)應(yīng)用功能的建設(shè)提供了可能。建議在前期“輸配網(wǎng)協(xié)同的潮流計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究”科技項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，推進(jìn)算法的實(shí)用化，利用配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與模型、計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)等建立比較完整的電網(wǎng)模型和數(shù)據(jù)斷面，實(shí)現(xiàn)較為精確的配網(wǎng)合環(huán)潮流計(jì)算[6]。

5 結(jié) 論

本文研究了深圳電網(wǎng)目前采用的EMS軟件在配電網(wǎng)合環(huán)潮流計(jì)算時(shí)的誤差原因，并提出了可行性的建議，以供參考。