关于配电网合环操作的风险分析

关于配电网合环操作的风险分析

王碧

深圳供电局有限公司王碧

摘要：本文针对配电网的合环问题，摒弃了传统的对合环路径阻抗进行累加的粗略计算方法，采用了改进的合环电流计算方法，使用全网在线导纳矩阵部分求逆的方法，使得端口阻抗的计算结果更加准确；通过计算进一步得到了两端10kV出线配电线路在合环后的电流变化。根据这些信息，采用相应的算法，建立了合环操作风险分析系统，并利用该系统对深圳配电网某一运行方式下的合环操作进行分析，结果验证了该系统的可行性。

关键词：配电网络；合环操作；合环风险

引言随着国民经济的发展，用户对供电可靠性要求不断提高，电网的运行和管理也有了新的目标，要求更加可靠、合理、高效。大规模的城市电网改造后，全国大部分地区配电网达到了“闭环结线，开环运行”的供电方式，联络开关一般开断。为了提高配电网络的供电可靠性，在一定程度上满足不停电转供的要求，调度人员可以选择适当的供电路径进行合环操作，以保证配电网的供电灵活性，提高电网的运行经济性。

1配电网合环操作配电系统带电合环操作就是指两个变电站的低压母线各带一段配电线路，而线路之间通过联络开关联络。正常时，联络开关断开，两个站的母线分别带各自的配电线路；当其中某一个站所带配电线路的出线开关需要检修或有其他突发事件时，先合上联络开关，再断开该站出线开关，通过另一个站的低压母线带上两段配电线路负荷的总过程。合环操作的典型系统接线示意图如下：

本文将合环运行等效为开环运行方式与合环点两侧具有附加电压源作用的结果，合环稳态电流等于开环方式下的负荷电流与合环点两侧电压差引起的环流的叠加，计算步骤为：1、对合环前的配网进行潮流计算得到合环点两侧的电压矢量差；2、计算等值后的环网总阻抗；3、计算开环方式下的负荷电流；4、计算合环点两侧电压查引起的环流；5、将开环方式下的负荷电流与合环点两侧电压查引起的环流叠加。

对于合环冲击电流，由于电力系统三相对称，所以取其中的一相研究。如前所示，环网阻抗可以简化为RL串联网络，计算其过渡过程。

2.3合环操作风险评估的主要流程合环操作风险分析的分析模块分为以下三个部分：参数输入：该部分主要功能是获得需要合环的设备——线路、负荷或母线，以及合环线路阻抗等参数。

合理性检验与环路搜索：该部分根据第一部分所获得的合环信息，结合电网运行方式，进行搜索，得到合环环路的拓扑信息；并能够对环路内的变压器支路的接线方式进行检验，进行相位检验。在搜索和检验中如果存在错误，能够给出提示。

合环信息计算：根据前两个模块的信息和分析结果，进行计算，得出合环阻抗、合环电流随时间变化的结果以及合环对电网其它设备的影响，以列表和图形的形式进行展示。

主要流程参见下图：

3算例本文以深圳配电网为例，采用上述合环风险评估方法对运行的现状进行分析。

3.1分析方法用合环风险分析软件对深圳电网进行分析的目的是：得出在某一方式下，网内各配网线路的合环情况，从而总结出合环电流的冲击值、稳态值与合环点电压、合环路径的拓扑等条件的关系和规律，从而为制定一套完整的合环操作规程提供数据基础。

根据运方人员提供的合环点及合环相关参数进行分析，具体参数如下：3.2试验数据2012-11-2420点，取状态估计实时断面进行研究分析，断面时间2012-11-2419：49：56，状态估计合格率89.72%。合环电流的计算结果如下：

3.3试验结论算例1、算例5、算例6、算例8、算例9（高新站、莲塘站、沙头角站、梅沙站）中，对每个厂站内不同母线所带的10kV配网出线进行合环操作。此时站内不同母线的电压矢量差一般较小，产生的合环冲击电流和合环稳态电流都比较小。

算例3、算例7、算例10、算例11（红树站——高新站、罗湖站——联城站、盐田站——梧桐站、海景站——盐田站）中，对同一220kV级变电站所带的不同110kV站下的10kV配网出线以下进行合环操作，此时合环量测母线电压矢量差一般不会很大，产生的合环冲击电流和合环稳态电流不会很大。

算例4（大学城站——五村站）中，对不同220kV级变电站（欢乐和西乡）下各自所带的110kV站下的10kV配网出线以下进行合环操作，此时合环量测母线电压矢量差可能会较大，产生的合环冲击电流和合环稳态电流可能较大。

根据试验数据，可以得出以下结论：（1）、当合环点的母线属于同一厂站时，所经过的合环路径通过本厂站两台变压器。一般来说，该情况下两条母线的电压矢量差较小，当从两条母线的站内开关向下搜索至合环点的合环电缆阻抗相当时，此时合环冲击电流有效值和合环稳态电流有效值较小，可以进行合环操作。

（2）、一般来说，正常运行方式下不会存在220kV/110kV的电磁环网，当合环点的母线属于同一个220kV厂站所带时，所经过的合环路径通过各自的主变和相关的110kV线路，该情况下两条母线的电压矢量差并不会很大，当从两条母线的站内开关向下搜索至合环点的合环电缆阻抗相当，此时合环冲击电流有效值和合环稳态电流有效值都不会很大，在利用计算软件进行预验证，且验证结果符合合环条件时，可以进行合环操作。

（3）、当合环点的母线不属于同一个220kV厂站所带时，所经过的合环路径通过各自的主变、相关的110kV线路、相关的220kV/110kV变压器支路和相关的220kV线路，该情况下两条母线的电压矢量差可能会较大，当合环电缆长度不是非常长时，合环冲击电流有效值和合环稳态电流有效值可能会较大，此时一般不建议进行合环操作。当方式一定需要进行此合环操作时，必须利用计算软件在可信的在线数据断面上进行验证，且验证结果符合合环条件4结束语本文建立了一种配电网络的合环计算模型和合环环流的计算分析方法，规避了常规潮流计算了需要的大量数据和相关软硬件支持，编制了一种合环风险评估机制，通过实例验证了方法的有效性和可行性，从而为使用人员提供更加直观和全的信息。

参考文献：[1]强兴华.地区电网合环操作的潮流近似计算[J].江苏机电工程.2008，10（21）：39-40.[2]叶清华，唐国强等.配电网络合环操作环流分析的开发应用[J].电力系统自动化，2012，26（22）：66-69.[3]王伟灿，周昱甬.电力系统合环电流的分析及控制对策[J].供用电，2008，8（19）：26-28.[4]冯建华．一种合环运行方式的潮流计算［J］．宁夏电力，2007（5）：35-39．[5]何仰赞，温增银．电力系统分析［M］．3版，武汉：华中科技大学出版社，2002．作者简介：王碧（1980—），男，山西大同人，现供职于深圳供电局有限公司，从事电网调度工作。