66 kV系統(tǒng)補(bǔ)償度自動(dòng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

袁 野，屈 超

(國網(wǎng)鐵嶺供電公司，遼寧 鐵嶺 112000)

66 kV系統(tǒng)補(bǔ)償度自動(dòng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

袁 野，屈 超

(國網(wǎng)鐵嶺供電公司，遼寧 鐵嶺 112000)

針對(duì)鐵嶺地區(qū)消弧線圈及補(bǔ)償度管理實(shí)際設(shè)計(jì)了66 kV系統(tǒng)補(bǔ)償度自動(dòng)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用網(wǎng)站訪問模式，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)越、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾砉δ芎土己玫娜藱C(jī)界面，使其應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度的工作中，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)消弧線圈基本數(shù)據(jù)資料的管理及系統(tǒng)補(bǔ)償度的計(jì)算分析。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在一定程度上提高了調(diào)度對(duì)系統(tǒng)消弧線圈智能化管理水平，減少了人工整定計(jì)算電網(wǎng)補(bǔ)償度不準(zhǔn)確對(duì)電網(wǎng)帶來的危害。

66 kV；補(bǔ)償度；消弧線圈；自動(dòng)管理

消弧線圈作為目前66 kV小電流接地系統(tǒng)重要組成部分，擔(dān)負(fù)著減小故障點(diǎn)殘流、自然滅弧、避免單項(xiàng)接地?cái)U(kuò)大為相間短路任務(wù)[1]。隨著我國配電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，消弧系統(tǒng)必須能夠服務(wù)于配網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)于目前電網(wǎng)中的消弧線圈來說，基本能夠進(jìn)行迅速反應(yīng)并具有良好的滅弧效果。但從長遠(yuǎn)的發(fā)展來看，整個(gè)消弧系統(tǒng)不僅需要消弧線圈的支持，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，還需要軟件進(jìn)行全面的管理，使調(diào)控專業(yè)對(duì)系統(tǒng)的補(bǔ)償狀態(tài)有實(shí)時(shí)、清晰的了解，為消弧線圈投退提供科學(xué)依據(jù)，并可為新消弧線圈投入系統(tǒng)前各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定提供可靠理論參考。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用電網(wǎng)補(bǔ)償度的整定計(jì)算，目前國內(nèi)只有少數(shù)高校及國家電網(wǎng)公司下屬供電公司進(jìn)行了一定的研究，目前沒有相關(guān)企業(yè)進(jìn)行推出。

在國內(nèi)外市場上所推崇居多的還是將補(bǔ)償度整定計(jì)算理論應(yīng)用消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償度測量上，但自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置實(shí)際應(yīng)用具有投入費(fèi)用高、自動(dòng)調(diào)檔裝置壽命不長及維護(hù)費(fèi)用高等局限性，若自動(dòng)調(diào)檔裝置無法使用，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算后必須進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。國內(nèi)外調(diào)度自動(dòng)化軟件產(chǎn)品在補(bǔ)償度管理方面還存在空白，沒有相關(guān)產(chǎn)品滿足調(diào)度專業(yè)對(duì)消弧線圈補(bǔ)償度計(jì)算及消弧線圈臺(tái)賬管理的需要。

2 現(xiàn)有66 kV補(bǔ)償度管理存在的問題

在調(diào)度日常業(yè)務(wù)中，由于檢修任務(wù)及事故處理的要求，需要對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行更改，這時(shí)必須對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償度進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)合理補(bǔ)償?shù)哪康?。盡管自動(dòng)跟蹤的新型消弧線圈已經(jīng)問世，但仍有大量需要人工調(diào)整檔位的消弧線圈在運(yùn)行[2]，需要運(yùn)用手工計(jì)算的方法對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償度進(jìn)行計(jì)算。通過手工計(jì)算電網(wǎng)補(bǔ)償度的方法，需要花費(fèi)很多的時(shí)間，時(shí)效性差、計(jì)算精度不高，不能全面、科學(xué)、準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的實(shí)際補(bǔ)償程度，不適合目前日益發(fā)展的電網(wǎng)需要，而且一旦消弧線圈對(duì)電網(wǎng)的補(bǔ)償程度計(jì)算投退出錯(cuò)，將導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生諧振、三相電壓不平衡、接地電網(wǎng)電壓升高等系統(tǒng)故障，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量及可靠性，并將對(duì)人身安全造成危害。

調(diào)度對(duì)消弧線圈的管理存在空白，消弧線圈設(shè)備缺乏統(tǒng)一、清晰完備的臺(tái)賬管理。現(xiàn)場對(duì)消弧線圈的型號(hào)、檔位電流等信息的掌握與設(shè)備本身實(shí)際信息存在偏差。消弧線圈檔位電流調(diào)整后，記錄不及時(shí)導(dǎo)致信息更新不迅速，這些都潛藏著安全隱患。目前運(yùn)行方式下66 kV系統(tǒng)補(bǔ)償情況沒有清晰的記錄，當(dāng)需要進(jìn)行消弧線圈檔位調(diào)整時(shí)需要進(jìn)行查詢，調(diào)整前系統(tǒng)補(bǔ)償情況沒有記錄，無疑影響了操作效率。此外，當(dāng)有新線路建設(shè)投運(yùn)后，對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償度及電容電流值缺乏合理的評(píng)估預(yù)測。這些都影響調(diào)度對(duì)補(bǔ)償度管理的安全性和操作效率。

3 66 kV系統(tǒng)補(bǔ)償度自動(dòng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能

66 kV系統(tǒng)補(bǔ)償度自動(dòng)管理信息系統(tǒng)建立，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)越、嚴(yán)謹(jǐn)管理功能和良好的人機(jī)界面，應(yīng)用于現(xiàn)行調(diào)度工作中，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)消弧線圈基本數(shù)據(jù)管理及系統(tǒng)補(bǔ)償度的計(jì)算分析，完成對(duì)66 kV系統(tǒng)補(bǔ)償度的科學(xué)管理，主要完成以下功能。

a.針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)消弧線圈自動(dòng)調(diào)檔還有一定困難的，只能手動(dòng)調(diào)檔的消弧線圈，完善的軟件支撐能為手動(dòng)調(diào)檔提供科學(xué)的計(jì)算依據(jù)。

b.方便在自動(dòng)調(diào)節(jié)消弧線圈失去自動(dòng)調(diào)節(jié)功能時(shí)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。

c.具備全面管理功能，對(duì)系統(tǒng)目前補(bǔ)償狀態(tài)有清晰了解，為消弧線圈投退提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)可為新消弧線圈投入系統(tǒng)提供可靠理論參考。

3.2 理論依據(jù)及技術(shù)原理

系統(tǒng)的開發(fā)涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力系統(tǒng)技術(shù)兩大專業(yè)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面，為了保證有足夠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和處理能力，系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(SQL)技術(shù)搭建了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫平臺(tái),系統(tǒng)編碼采用Python計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行開發(fā)，兼顧系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性，此外還需要性能良好的PC機(jī)供用戶進(jìn)行訪問。在電力系統(tǒng)方面，在給定的公式下，利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)開發(fā)日常電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電容電流、補(bǔ)償度及系統(tǒng)模擬計(jì)算功能。該系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)理論依據(jù)及技術(shù)原理主要涉及以下內(nèi)容。

a.消弧線圈補(bǔ)償度以系統(tǒng)發(fā)生100%單相接地時(shí)產(chǎn)生電感電流與系統(tǒng)接地電容電流進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)電感電流大于接地電容電流時(shí)為過補(bǔ)償，當(dāng)電感電流小于接地電容電流為欠補(bǔ)償[3]。 補(bǔ)償度公式為

補(bǔ)償度%=(∑IL-∑IC)/∑IC×100%

式中 ∑IL——消弧線圈所產(chǎn)生的電感電流；

∑IC——系統(tǒng)對(duì)地電容電流和。

b.理論要求電網(wǎng)補(bǔ)償度為零的情況下發(fā)生單相接地時(shí)補(bǔ)償效果最好，但極易在電網(wǎng)不出現(xiàn)故障時(shí)產(chǎn)生諧振，國標(biāo)規(guī)定系統(tǒng)補(bǔ)償度過補(bǔ)償5%～10%[4]，但在實(shí)際運(yùn)用中，電網(wǎng)的補(bǔ)償度一般在25%～30%，因此，在進(jìn)行軟件開發(fā)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)補(bǔ)償度大于25%～30%，系統(tǒng)默認(rèn)為系統(tǒng)過補(bǔ)償報(bào)警。

c.配電網(wǎng)電容電流測量主要有實(shí)際測量和根據(jù)配電網(wǎng)參數(shù)估算電容電流兩種方法。實(shí)際測量是利用中性點(diǎn)外加電容法、外加電壓法、調(diào)諧法、變頻法和電容增量法[5]，可有效地將電容電流測出，且對(duì)系統(tǒng)沒有任何影響。根據(jù)配電網(wǎng)參數(shù)估算電容電流主要包括有電氣連接的所有架空線路、電纜線路、變壓器、母線和電氣的電容電流。

d.調(diào)度運(yùn)行臺(tái)賬管理包括：消弧線圈型號(hào)、容量、分頭對(duì)應(yīng)的電流、投運(yùn)日期、是否自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償、連接設(shè)備及實(shí)測補(bǔ)償電流等；66 kV及以下等級(jí)線路的型號(hào)、長度、是否為架空線路(電桿為鋼筋混凝土、金屬桿塔或非鋼筋混凝土、金屬桿塔)或電纜等；消弧線圈補(bǔ)償電流實(shí)際測量值、系統(tǒng)電容電流實(shí)際測量值。

e.計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用可將調(diào)度員的經(jīng)驗(yàn)及思維方式固化成算法，形成專家系統(tǒng)給出準(zhǔn)確的參考信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算推理功能，可提高系統(tǒng)的精確度和速度，提高工作質(zhì)量。

f.計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)系統(tǒng)各時(shí)段的運(yùn)行狀態(tài)、消弧線圈投入情況，并為系統(tǒng)模擬操作提供了可靠保證。此外，消弧線圈臺(tái)賬管理可以后臺(tái)數(shù)據(jù)的形式長期保存，實(shí)現(xiàn)調(diào)度對(duì)消弧線圈的無紙化管理，提高調(diào)度自動(dòng)化水平。

g.系統(tǒng)的開發(fā)遵循傳統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)開發(fā)流程，涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力系統(tǒng)技術(shù)兩大專業(yè)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面，為保證有足夠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和處理能力，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(SQL)技術(shù)搭建強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，系統(tǒng)編碼采用Python計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行開發(fā)，兼顧系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性，此外還需要性能良好的PC機(jī)供用戶進(jìn)行訪問。在電力系統(tǒng)方面，在給定的公式下，結(jié)合日常電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)電容電流、補(bǔ)償度及系統(tǒng)模擬計(jì)算功能。

3.3 系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)開發(fā)通過合理的組織架構(gòu)，結(jié)合補(bǔ)償度相關(guān)知識(shí)，依托計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)流程完成對(duì)系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)開發(fā)流程分為準(zhǔn)備、研發(fā)設(shè)計(jì)、測試、資料歸檔4個(gè)階段進(jìn)行。遵循傳統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)流程，66 kV系統(tǒng)補(bǔ)償度管理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分為需求分析、資料收集、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼及實(shí)現(xiàn)、測試6個(gè)部分(如圖1所示)。

圖1 66kV系統(tǒng)補(bǔ)償度管理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

4 系統(tǒng)應(yīng)用

圖2 系統(tǒng)功能模塊

圖3 后臺(tái)數(shù)據(jù)管理界面

圖4 前端操作界面

該系統(tǒng)應(yīng)用Python2.7進(jìn)行程序開發(fā)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，遵循傳統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程，采用BS(瀏覽器-服務(wù)器)架構(gòu)，建立良好的人機(jī)對(duì)話界面。圖2為系統(tǒng)各功能模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖，圖3、圖4分別為系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)管理界面和前端操作界面。

該系統(tǒng)對(duì)鐵嶺地區(qū)牛崗系統(tǒng)進(jìn)行了補(bǔ)償度的整定計(jì)算，通過2015年6月16日(整定前)和18日(整定后)系統(tǒng)三相電壓波形的比較，可以看出整定后系統(tǒng)的三相電壓不平衡程度得到了很好的改善，如圖5所示。

(a)整定前

(b)整定后圖5 牛崗系統(tǒng)66 kV母線整定前后三相電壓對(duì)比

5 結(jié)束語

該系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)使調(diào)控專業(yè)人員能利用計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)消弧線圈及系統(tǒng)補(bǔ)償情況進(jìn)行統(tǒng)一、詳實(shí)、全面的科學(xué)管理，解決了系統(tǒng)運(yùn)行方式更改后，人工計(jì)算整定系統(tǒng)補(bǔ)償度精度不高等問題。該系統(tǒng)的應(yīng)用有效改善了鐵嶺地區(qū)部分系統(tǒng)三相電壓的平衡狀態(tài)，提高了電網(wǎng)調(diào)度工作的質(zhì)量和效率。

[1] 張春華，王雪梅.消弧線圈并網(wǎng)運(yùn)行[J].東北電力技術(shù)，2010，31(7):24-25.

[2] 王書春，張喜林，完顏霆一.地區(qū)次輸電網(wǎng)消弧線圈優(yōu)化補(bǔ)償運(yùn)行[J].東北電力技術(shù).2010，31(12):20-22.

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Design on Automatic Management System for 66 kV Power System Compensation

YUAN Ye，QU Chao

(State Grid Tieling Power Electric Supply Company，Tieling，Liaoning 112000，China)

In this paper ,the automatic management system is designed for compensation degree of 66 kV power system, aiming at the arc suppression coil and compensation actual management situation in Tieling. The system achieves the data management of arc suppression coil, calculation and analysis for compensation degree by using the site access mode and computer technology, which has superior,strict management function and good human-computer interface in power dispatching.Design and application of the system can improve power dispatching intelligent management level for arc suppression coil and reduce harm caused by inaccutate of manual tuning coculation for compensation degree.

66 kV; compensation degree; arc suppression coil;automatic management

TM761+.1

A

1004-7913(2017)01-0054-04

袁 野(1987)，男，碩士，工程師，從事設(shè)備監(jiān)控運(yùn)行管理工作。

2016-11-20)