10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流綜合調(diào)控策略分析

唐海捷 何曦

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們愈加重視用電安全問題。配電網(wǎng)供電是否可靠成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。合環(huán)技術(shù)的應(yīng)用雖然在一定程度有效提升了配電網(wǎng)的供電安全，但也存在一些問題。本文通過對(duì)10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流的綜合調(diào)控，從配電網(wǎng)合環(huán)電流調(diào)控的研究現(xiàn)狀、調(diào)控模型以及調(diào)控算法等方面進(jìn)行研究，從而有效提升10kV配電網(wǎng)使用的可靠性。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);合環(huán)電流;調(diào)控策略

引言：

目前我國(guó)10kV配電網(wǎng)普遍采用的是雙環(huán)網(wǎng)的供電方式。通過開環(huán)、閉環(huán)相結(jié)合的方式使供電更加可靠。但也存在因合環(huán)點(diǎn)兩端電壓相差過大而導(dǎo)致合環(huán)電流過大，產(chǎn)生配電網(wǎng)運(yùn)行安全的問題。本文通過綜合考慮建立合環(huán)電流綜合調(diào)控模型，從而制定出最佳的調(diào)控策略，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

1.配電網(wǎng)合環(huán)電流調(diào)控方法的研究現(xiàn)狀

在國(guó)內(nèi)，10kV的配電網(wǎng)采用開環(huán)運(yùn)行，為確保安全對(duì)合環(huán)操作的研究主要集中在合環(huán)電流的算法及調(diào)控方法。目前常用的合環(huán)電流調(diào)控方法有兩種：窮舉法、智能優(yōu)化算法。窮舉法是指根據(jù)一定的順序嘗試不同的調(diào)控方法，通過調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投切電容器組對(duì)合環(huán)電流進(jìn)行調(diào)控，從而達(dá)到滿足合環(huán)操作的條件。但此方法存在一定的盲目性，在遇到復(fù)雜的合環(huán)線路時(shí)不能及時(shí)給出有效可行的調(diào)控方案。智能優(yōu)化法是指按照需求建立適合的合環(huán)電流調(diào)控模型，通過對(duì)多種調(diào)控方法的綜合研究，采用人工智能算法得到最佳的調(diào)控策略。目前，我國(guó)在研究配電網(wǎng)合環(huán)電流調(diào)控方法還存在著一些問題，傳統(tǒng)的合環(huán)電流計(jì)算方法已經(jīng)難以適應(yīng)如今的有源配電網(wǎng)，因此研究出適合的計(jì)算方法就需要優(yōu)秀的研究學(xué)者不斷的探索[1]。

2.合環(huán)電流綜合調(diào)控模型

2.1目標(biāo)函數(shù)

合環(huán)操作開始前，既要通過調(diào)控使合環(huán)電流達(dá)到最小，避免出現(xiàn)過載或跳閘現(xiàn)象，保證合環(huán)操作的安全性。同時(shí)也要考慮合環(huán)操作的經(jīng)濟(jì)適用性。合環(huán)支路電流fI的計(jì)算方法通常采用戴維南等值法[2]，因此合環(huán)操作安全性的目標(biāo)函數(shù)為

3.10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流綜合調(diào)控策略研究

3.1合環(huán)電流綜合控制數(shù)學(xué)模型

合環(huán)電流調(diào)控模型的多目標(biāo)函數(shù)設(shè)定如下：

相應(yīng)模型的約束條件可以細(xì)化為不等式約束以及等式約束這兩種類別。其中，對(duì)于不等式約束條件而言，需要對(duì)包含在合環(huán)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的非合環(huán)支路的電流約束進(jìn)行著重考量，需要參考的參數(shù)主要包括最大合環(huán)沖擊電流的有效值（保證維持在低于相應(yīng)支路電流瞬時(shí)速斷保護(hù)整定值的狀態(tài)）、合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流（保證維持在低于相應(yīng)支路載量最大值的狀態(tài)）。設(shè)定支路i的最大載量使用Imaxi進(jìn)行表達(dá);支路i的合環(huán)沖擊電流有效值的最大值使用Imi進(jìn)行表達(dá);支路i的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)整定值使用Iseti進(jìn)行表達(dá)，則有：

對(duì)于等式約束條件而言，需要完成對(duì)合環(huán)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率以及有功功率的有效平衡。設(shè)定合環(huán)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的有功功率使用Pi進(jìn)行表達(dá);合環(huán)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率使用Qi進(jìn)行表達(dá);合環(huán)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)量使用N進(jìn)行表達(dá);節(jié)點(diǎn)i與j之間的支路電導(dǎo)使用Gij進(jìn)行表達(dá);節(jié)點(diǎn)i與j之間的支路電納使用Bij進(jìn)行表達(dá);節(jié)點(diǎn)i與j之間的電壓相角差使用θij進(jìn)行表達(dá)，則有：

3.2合環(huán)電流的綜合調(diào)控算法

和聲搜索算法在合環(huán)電流的綜合調(diào)控中能夠發(fā)揮出較為理想的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其所需要使用的參數(shù)相對(duì)較少、原理與操作步驟簡(jiǎn)單，且能夠更為快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)最優(yōu)解的形成與輸出。和聲搜索算法的主要操作步驟如下所示：對(duì)和聲參數(shù)落實(shí)初始化處理，并以此為基礎(chǔ)搭建起初始和聲庫(kù)，此時(shí)可以將1設(shè)定為新和聲的微調(diào)幅度;判斷[0，1]范圍內(nèi)隨機(jī)數(shù)s1與HR之間的大小關(guān)系，如果判斷s1較大，則在定義域內(nèi)隨機(jī)生成新和聲，并跳轉(zhuǎn)至判斷是否存在和聲微調(diào)操作步驟;如果判斷s1較小，則需要從和聲庫(kù)內(nèi)隨機(jī)抽選出和聲，并基于音調(diào)微調(diào)概率微調(diào)，形成新和聲;判斷是否存在和聲微調(diào)操作，如判斷結(jié)果為存在，則組織對(duì)和聲庫(kù)的更新，如判斷結(jié)果為不存在，則直接跳轉(zhuǎn)至判斷迭代是否完成的步驟;判斷迭代是否完成，如果判斷結(jié)果為完成迭代則直接輸出最優(yōu)解，如果判斷結(jié)構(gòu)為未完成迭代則自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回形成初始和聲庫(kù)步驟，循環(huán)整個(gè)操作，直至實(shí)現(xiàn)最優(yōu)解的輸出。

3.3最大合環(huán)沖擊電流的精準(zhǔn)算法

合環(huán)電流要同時(shí)兼顧合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流和合環(huán)沖擊電流的大小。因此需要監(jiān)測(cè)各支路的最大合環(huán)沖擊電流是否越限。目前合環(huán)沖擊電流的算法只考慮了最惡劣環(huán)境下的沖擊電流，導(dǎo)致合環(huán)操作切實(shí)性的鑒定結(jié)果過于保守。因此通過對(duì)合環(huán)沖擊電流計(jì)算模型進(jìn)行分析，來獲取最大合環(huán)沖擊電流的精準(zhǔn)算法。

通過對(duì)各支路最大合環(huán)沖擊電流的研究，得出了最大合環(huán)沖擊電流的精準(zhǔn)算法[3]。首先，為確保算法的精準(zhǔn)性，使參數(shù)初始化，讓?duì)=10-5s。由于合環(huán)網(wǎng)絡(luò)各支路不同相的合環(huán)沖擊電流直流分量不同，需建立A、B、C三相合環(huán)沖擊電流計(jì)算模型;根據(jù)計(jì)算模型中各支路直流分量的初始值的正負(fù)確定最大合環(huán)沖擊電流的極值點(diǎn)類型，從而確定極值點(diǎn)的位置，從時(shí)刻開始，根據(jù)極值點(diǎn)的定義每隔?t校驗(yàn)一次，進(jìn)而確定最大合環(huán)沖擊電流。最后通過計(jì)算公式可求出最大合環(huán)沖擊電流的有效值。

3.4合環(huán)電流的綜合調(diào)控流程

從流程圖可以看到，調(diào)控流程可分為電流把控、模型建立、求解模型和確定調(diào)控元件順序四個(gè)部分。

電流檢測(cè)環(huán)節(jié)就是在合環(huán)操作開始前對(duì)各支路的電流進(jìn)行合理運(yùn)算，通過運(yùn)算結(jié)果對(duì)各支路電流進(jìn)行分析是否越限，若出現(xiàn)越限情況，及時(shí)采取有效的調(diào)控策略。模型建立就是在合環(huán)操作安全、經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，建立最優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，清晰地約束條件，從而建立綜合調(diào)控模型。求解模型就是通過反向?qū)W習(xí)，對(duì)調(diào)控流程進(jìn)行全面優(yōu)化，對(duì)綜合調(diào)控模型進(jìn)行計(jì)算，獲得Pareto的最優(yōu)解集。明確調(diào)控元件順序就是按照求解模型，運(yùn)算出最優(yōu)的調(diào)控策略。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，本文對(duì)10kV配電網(wǎng)的供電的穩(wěn)定和可靠性進(jìn)行討論研究，結(jié)合配電網(wǎng)合環(huán)電流調(diào)控方法的研究現(xiàn)狀，構(gòu)建出相對(duì)完善的對(duì)于10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流的綜合調(diào)控策略，大大滿足了人們對(duì)于供電的需求，使合環(huán)技術(shù)得到更加廣泛地使用。提出有效的合環(huán)電流綜合調(diào)控策略具有重要現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉松，黃純.10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流綜合調(diào)控策略研究[J].控制與信息技術(shù)，2019（06）： 24-28+35.

[2]劉松.10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流計(jì)算及調(diào)控策略研究[D].湖南：湖南大學(xué)，2020.

[3]馬云.10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流綜合調(diào)控的有效方法[J].電子元器件與信息技術(shù)，2021， 5（2）：103-104，121.