電網(wǎng)負荷轉(zhuǎn)供在線輔助決策系統(tǒng)的應用分析

黎鳴

【摘 要】本文提出了適用于相應的轉(zhuǎn)移過載區(qū)域電力負荷和電力負荷轉(zhuǎn)移協(xié)議 ，在加載操作的設備在電網(wǎng)與電網(wǎng)在電力設備故障造成的，可以確保有效傳輸安全穩(wěn)定運行。

【關鍵詞】負荷轉(zhuǎn)供；輔助決策系統(tǒng)；故障定位；靈敏度

本文根據(jù)全網(wǎng)的實時運行情況，給出了220kV 線路、220kV 穩(wěn)定斷面、220kV 主變、110kV線路、110kV 主變及10KV線路、10KV主變過載時相應的負荷轉(zhuǎn)供方案，實際電網(wǎng)運行情況表明，本文提出的方法具有一定的通用性及實用性。

1.故障定位

在電網(wǎng)的實際運行中，當電網(wǎng)中有設備發(fā)生故障時，首先需要根據(jù)EMS 系統(tǒng)提供的保護信號、開關跳閘信息及遙測（有功、無功、電流、電壓等）等綜合信息來定位發(fā)生故障的具體設備。

1.1 故障定位的通用規(guī)則

1）如果線路兩側(cè)保護均動作，則說明故障必定發(fā)生在線路上。如圖1 所示，若1DL、2DL 保護（配置了縱差保護）均動作，則說明K1 點故障。

2）如果母線配置了母差保護，若母差保護動作，則故障必定發(fā)生在母線上。如圖1 所示，如果已知2M 配置了母差保護，若該母差保護動作，則說明K2 點故障。為避免恢復供電時合于故障母線，此時需要閉鎖對該站的恢復供電。

3）如果進線未配置縱差保護，但母線配置了母差保護，若僅有進線對側(cè)開關保護動作，則說明故障點必定發(fā)生在進線上。如圖1 所示，如果已知L1無縱差保護，2M 有母差保護但未動作，僅有1DL保護動作，則必定是K1 點故障。

4）如果本站串供出線開關保護動作但未跳閘，而本站進線對側(cè)開關保護動作并跳閘，則說明本站串供出線故障且開關失靈。如圖1 所示，若3DL 保護動作但未跳開，且1DL 保護動作并跳開，則說明K3 點故障且3DL 開關失靈。

2.停電負荷轉(zhuǎn)供

通過故障定位模塊確定故障設備后，啟動停電負荷轉(zhuǎn)供處理模塊，首先分析故障設備影響的范圍，然后對失電的設備進行恢復供電得到相應的復電方案并需要對方案進行潮流校核以驗證方案是否會引起其它的設備過載。

停電負荷轉(zhuǎn)供可分析的設備包括10kV 母線、110kV 主變、110kV 線路及220kV 主變等。

3.過載負荷轉(zhuǎn)供

這里給出相應設備重載對應的負荷轉(zhuǎn)方案。重載監(jiān)控設備包括110kV 主變、110kV 線路、220kV 主變、220kV 線路及220kV 控制斷面等。負荷轉(zhuǎn)供的總原則是給出的方案可將重載設備需要轉(zhuǎn)移的負荷正常轉(zhuǎn)移同時不引起新的設備過載。給出的操作開關包括110kV 線路開關、110kV 母聯(lián)開關、主變各側(cè)開關、10kV 母聯(lián)開關等。

3.1 110kV 主變過載轉(zhuǎn)供方案

110kV 主變過載時通常無相應的轉(zhuǎn)移方案，只能檢測是否可通過操作10kV 母聯(lián)開關以消除過載，如果不能消除主變過載一般只能按10kV 部分負荷切除方案以消除設備的過載。

對如圖2 所示的比較特殊的接線方式可通過組合策略實現(xiàn)負荷的均分處理。圖2 中，假設為母線A 供電的主變（1#變）過載，如果單純將母線A 的負荷轉(zhuǎn)移至由為B，C 母線供電的主變（2#變），則很有可能會引起2#主變過載，針對這種情況，可將開關1 閉合，2#主變與母線C 之間的開關斷開，同時將開關2 閉合，這樣母線A 從母線B 處獲得電源，而母線C 不再由2#變壓器供電，而是通過開關2 從母線D 處獲得電源，這樣處理后，原來帶母線B、C 的2#變壓器改為帶母線A、B，原來帶母線D 的變壓器（3#變）改為帶母線C、D，負荷在2#變與3#變兩變壓器之間實現(xiàn)了均分。

3.2 110kV 線路過載轉(zhuǎn)移方案

110kV 線路過載首先根據(jù)過載量大小首先判斷110kV 線路所帶負荷是否可能正常轉(zhuǎn)供，如果不能轉(zhuǎn)供，則給出相應的提示，如果可以轉(zhuǎn)供，則給出轉(zhuǎn)供方案，如閉合相應的母聯(lián)開關等操作方案，同時進行潮流校核以判斷給出的方案是否會引起設備的過載。

對110kV 變電站存在串供的情況，也可能進行跨站操作進行負荷轉(zhuǎn)移。

1）普通運行方式

圖3 所示為普通的雙端供電、單端運行的情況。220kVA 站給其中一個110kV 變電站供電，110kV變電站的備用側(cè)電源為220kVE 站。 如果L3 過載，可給出的方案是閉合7DL，斷開6DL 校驗是否可以進行負荷轉(zhuǎn)移及進行相應的過載校驗判斷備用電源側(cè)設備是否過載。

2）串聯(lián)供電方式

串聯(lián)供電模式典型模式如圖4 所示為3 個110kV 變電站串供運行的情況），通用的，如圖中L1 過載，則可能給出的方案包括合7DL，斷開6DL（轉(zhuǎn)移D 站），或合7DL 斷開4DL（轉(zhuǎn)移D 站和C站）等操作方案。（具體的方案要根據(jù)線路L1 的過載量即需要轉(zhuǎn)移的負荷量大小來確定）。

3.3 10 kV負荷轉(zhuǎn)移

由于部分10 kV聯(lián)絡線受主變壓器限額、線路線徑、低電壓等因素制約，不能保證每對聯(lián)絡線間能滿足N-1且適合轉(zhuǎn)供。目前在配電網(wǎng)檢修方式安排、熱倒負荷和故障處理時，主要通過EMS/GIS 查詢并簡單估算來選擇合適的負荷轉(zhuǎn)供路徑。而EMS 系統(tǒng)由于其自身的局限性，僅能提供簡單的負荷查詢功能， 沒有聯(lián)絡拓撲數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)更高級的數(shù)據(jù)分析。

因此有必要開發(fā)可以提供全面、準確的配電網(wǎng)負荷數(shù)據(jù)，能夠快捷、方便地查詢線路聯(lián)絡方式的系統(tǒng)。基于PI 數(shù)據(jù)庫的配電網(wǎng)負荷監(jiān)視與輔助決策系統(tǒng)應運而生。利用本系統(tǒng)可大大提高配電網(wǎng)管理人員和調(diào)度員安排檢修方式、熱倒負荷的工作效率，大幅縮短故障處理時間。同時為生產(chǎn)管理部門制訂線路規(guī)劃方案提供負荷實時狀況、網(wǎng)架聯(lián)絡情況、負荷變化趨勢等信息。本案例通過開發(fā)配電網(wǎng)聯(lián)絡線負荷疊加趨勢圖，在系統(tǒng)中建立網(wǎng)架及負荷數(shù)據(jù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)負荷數(shù)據(jù)的高級分析，從而大幅縮短了制訂負荷轉(zhuǎn)移方案的時間，提高了供電可靠性。

3.3.1 線路聯(lián)絡方式及實時電流查詢

現(xiàn)有的EMS/GIS系統(tǒng)不能方便查詢10 kV 線路聯(lián)絡方式，運方人員批復申請及調(diào)度人員開操作票時，只能查閱手工繪制的10 kV聯(lián)絡線正常運行方式圖，比較費時費力。

通過按鈕進入變電站界面后，可以方便查看10 kV 線路的TA 變比、保護允許限額、線路冬/ 夏限額， 并且可以快速查詢線路之間的聯(lián)絡情況。同時可在此界面查看線路的實時負荷電流、兩條聯(lián)絡線電流之和以及聯(lián)絡線負荷疊加趨勢圖。在線路需要熱倒或者轉(zhuǎn)供時，可以快速確定最佳轉(zhuǎn)供路徑，使轉(zhuǎn)供后的負荷電流不至超限。統(tǒng)適用于電力系統(tǒng)管理運行部門編制運行方式、安排檢修方式、制定線路改接方案以及日常調(diào)度運行等工作，可以方便地實現(xiàn)聯(lián)絡方式的查詢、線路負荷電流的監(jiān)控與查詢、計劃工作與故障處理時的熱倒合環(huán)操作方式的判斷選擇，將配電網(wǎng)中大量數(shù)據(jù)與聯(lián)絡方式進行了匯總與加工，對于目前復雜多變、自動化程度相對較低的配電網(wǎng)日常調(diào)度運行工作有非常好的輔助作用，同時為配電網(wǎng)年度方式的分析與總結(jié)、長遠規(guī)劃的制定等提供了相關信息。

3.3.2 減少制訂轉(zhuǎn)供方案所用時間

當上級電網(wǎng)因故障使某某變電站全站失電，尤其是帶大量城網(wǎng)重要負荷的變電站全站失電的情況下， 必須快速將重要線路甚至全部線路的負荷通過10 kV 聯(lián)絡線轉(zhuǎn)移出去。

4.在線控制

4.1 起動停電負荷轉(zhuǎn)供分析

電網(wǎng)在實際運行過程中，當設備發(fā)生故障時，首先根據(jù)故障定位模塊來確定具體的故障設備，并啟動停電負荷轉(zhuǎn)供模塊給出相應的策略，策略通常為開關的合分狀態(tài)，在調(diào)動員確認的情況下可直接遙控執(zhí)行來對失電的設備恢復供電。

4.2 起動過載負荷轉(zhuǎn)供分析

在實時態(tài)下用戶可對重載設備進行部分負荷轉(zhuǎn)移以消除設備的過載情況，軟件根據(jù)用戶輸入的負荷轉(zhuǎn)移量大小自動給出不同的負荷轉(zhuǎn)供方案，用戶可進一步根據(jù)電網(wǎng)的實際運行情況選擇合適的方案，在對方案確認后，軟件可直接執(zhí)行遙控命令對重載設備進行負荷轉(zhuǎn)移以消除重載情況。

5.結(jié)論

對電網(wǎng)正常運行方式下中可能出現(xiàn)的停電故障及設備過載情況給出了相應的停電負荷轉(zhuǎn)供方案及過載負荷轉(zhuǎn)供方案，用戶可在EMS研究態(tài)模式下對故障設備進行模擬得到相應的負荷轉(zhuǎn)供方案，同時負荷轉(zhuǎn)供輔助決策系統(tǒng)也可作為獨立的模塊被DTS系統(tǒng)調(diào)用，用來對調(diào)度員進行培訓，還可以在實時態(tài)下以開環(huán)的模式運行，為調(diào)度員提供在線輔助決策支持功能從而實現(xiàn)在線負荷轉(zhuǎn)供的功能。