一體化配電網(wǎng)合環(huán)在線校核系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

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(1.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610041；2.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司，四川 成都 610041)

0 前 言

近年來(lái)，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題日益突出。配電網(wǎng)作為電力傳輸?shù)慕K端網(wǎng)絡(luò)，線路錯(cuò)綜復(fù)雜，方式調(diào)整頻繁。配電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的不斷完善使具備合環(huán)條件的線路日益增多，為配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行帶來(lái)了壓力和挑戰(zhàn)。優(yōu)質(zhì)服務(wù)及用戶對(duì)停電事件容忍程度降低的壓力，導(dǎo)致地縣調(diào)層面對(duì)配電網(wǎng)合環(huán)負(fù)荷倒供的操作手段需求日趨迫切。10 kV配電網(wǎng)尤其是跨220 kV變電站形成電磁環(huán)網(wǎng)引起潮流重新分布，沖擊電流大、合環(huán)失敗造成嚴(yán)重后果等不利因素，需經(jīng)過校核后進(jìn)行合環(huán)操作。

目前，地區(qū)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行人員的合環(huán)操作依據(jù)主要分為人工經(jīng)驗(yàn)和離線分析計(jì)算兩種。

依據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行合環(huán)操作的方式，按照調(diào)度規(guī)定，核對(duì)相位相序相同，電壓幅值相差20%、相角相差30°以內(nèi)，可進(jìn)行合環(huán)操作。人工經(jīng)驗(yàn)合環(huán)操作要求調(diào)度運(yùn)行人員熟知電網(wǎng)運(yùn)行方式，熟悉線路運(yùn)行情況，并且有豐富的調(diào)度生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，才能保證所選合環(huán)方式安全可靠。因此，人工經(jīng)驗(yàn)在新投運(yùn)線路有合環(huán)要求、調(diào)度運(yùn)行人員業(yè)務(wù)技能不夠高時(shí)，可能造成誤判斷，該類方式不具備普遍性，無(wú)法移植[1]。

離線分析計(jì)算方式不能滿足實(shí)時(shí)性要求，合環(huán)電流計(jì)算結(jié)果精確性不高，未考慮在合環(huán)運(yùn)行后電網(wǎng)的潮流分布、N-1安全狀態(tài)、母線短路電流，缺乏有效的針對(duì)電網(wǎng)解合環(huán)操作的風(fēng)險(xiǎn)分析。同時(shí)未考慮主、配電網(wǎng)協(xié)同計(jì)算，現(xiàn)有的合環(huán)操作風(fēng)險(xiǎn)分析軟件在涉及到主、配電網(wǎng)模型的合環(huán)時(shí)，往往采用主、配電網(wǎng)各自等值的方法，同樣存在較大的計(jì)算誤差，因此有必要通過主、配電網(wǎng)協(xié)同分析提高合環(huán)電流計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。

1 系統(tǒng)的建設(shè)

在線校核系統(tǒng)的建設(shè)依托省地縣一體化模型中心，構(gòu)建覆蓋35 kV及以上廠站的全數(shù)據(jù)、全模型。依托地調(diào)主配一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)(D5000)，構(gòu)建覆蓋本地區(qū)的主電網(wǎng)及10 kV配電網(wǎng)全數(shù)據(jù)、全模型。

基于兩個(gè)一體化，主電網(wǎng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)模型以及設(shè)備狀態(tài)來(lái)自本地狀態(tài)估計(jì)及省地縣一體化模型中心(全省QS文件)計(jì)算結(jié)果，配電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)來(lái)自本地主配電網(wǎng)一體化系統(tǒng)，并在地調(diào)層面通過主配一體化系統(tǒng)完成主配電網(wǎng)模型、數(shù)據(jù)拼接，作為在線校核計(jì)算的基礎(chǔ)斷面，通過全網(wǎng)自動(dòng)拓?fù)渌阉鞔_定合環(huán)操作的環(huán)路路徑，利用實(shí)時(shí)狀態(tài)的全網(wǎng)導(dǎo)納矩陣求解合環(huán)操作的合環(huán)端口阻抗，結(jié)合全網(wǎng)基態(tài)潮流信息以進(jìn)一步求得合環(huán)電流的時(shí)域特性，并與合環(huán)線路保護(hù)的整定值進(jìn)行比較，完成合環(huán)操作的風(fēng)險(xiǎn)分析。一體化配電網(wǎng)合環(huán)操作在線校核系統(tǒng)建設(shè)流程如圖1所示。

圖1 一體化配電網(wǎng)合環(huán)在線校核系統(tǒng)建設(shè)流程

2 系統(tǒng)功能及校核流程

2.1 系統(tǒng)功能

為開展不停電轉(zhuǎn)供負(fù)荷，進(jìn)行合環(huán)操作可行性分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在線校核系統(tǒng)提供了包括合環(huán)路徑拓?fù)渌阉骱托ｒ?yàn)、合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的計(jì)算、環(huán)路N-1安全分析和遮斷容量掃描等功能，減少合環(huán)操作的風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)界面如圖2、圖3所示。

2.2 校核流程

在線安全校核流程分為7個(gè)步驟：模型斷面選擇、合環(huán)前潮流計(jì)算、設(shè)置合環(huán)點(diǎn)、獲取線路參數(shù)和保護(hù)定值、合環(huán)路徑校驗(yàn)、合環(huán)計(jì)算、合環(huán)結(jié)果和建議，如圖4所示。

圖2 綜合研究分析主界面

圖3 合環(huán)潮流主界面

圖4 在線校核系統(tǒng)流程

3 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)應(yīng)用以合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流計(jì)算為例。

3.1 不同220 kV變電站10 kV線路解合環(huán)試驗(yàn)

以某地區(qū)不同220 kV變電站供電的10 kV線路為例，合環(huán)前運(yùn)行方式如圖5所示。

表1 不同220 kV變電站供電的10 kV線路合環(huán)計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

合環(huán)前陽(yáng)光變電站10 kV陽(yáng)橋線993斷路器有功0 MW、電流0 A；尖子山變電站10 kV尖牛線991斷路器有功2.06 MW、電流115.31 A。

合環(huán)后在線校核系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果如圖6所示，陽(yáng)光變電站10 kV陽(yáng)橋線993斷路器處合環(huán)故障錄波裝置實(shí)測(cè)采集值如圖7所示。

圖5 不同220 kV變電站10 kV線路合環(huán)前運(yùn)行方式

圖6 合環(huán)計(jì)算結(jié)果

圖7 故障錄波裝置實(shí)測(cè)

計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比見表1。配電網(wǎng)合環(huán)操作在線校驗(yàn)中，陽(yáng)光變電站10 kV陽(yáng)橋線合環(huán)后穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算值為34.15 A,SCADA實(shí)測(cè)電流值為33.6 A,與真實(shí)值偏差0.55 A,偏差率為1.64%；尖子山變電站10 kV尖牛線合環(huán)后穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算值為133.58 A,SCADA實(shí)測(cè)電流值為144.38 A,與真實(shí)值偏差-10.8 A,偏差率為-7.48%；合環(huán)時(shí)計(jì)算的最大沖擊電流有效值49.64 A，采集到的最大沖擊電流有效值為47.52 A，與真實(shí)值偏差2.12 A，偏差率為4.46%。主配電網(wǎng)在線校核應(yīng)用計(jì)算的數(shù)據(jù)與實(shí)際操作采集的數(shù)據(jù)值基本吻合。

3.2 同一220 kV變電站10 kV線路解合環(huán)試驗(yàn)

以某地區(qū)同一220 kV變電站供電的10 kV線路為例，合環(huán)前運(yùn)行方式如圖8所示。

圖8 同一220 kV變電站供電的10 kV線路合環(huán)前運(yùn)行方式

合環(huán)前鳳凰變電站10 kV鳳樂線935斷路器有功0 MW、電流0 A；樂山變電站10 kV鳳樂線925斷路器有功1.49 MW、電流83.36 A。

合環(huán)后在線校核系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果如圖9所示，鳳凰變電站10 kV鳳樂線935斷路器處合環(huán)故障錄波裝置實(shí)測(cè)采集值如圖10所示。

計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比見表2。配電網(wǎng)合環(huán)操作在線校驗(yàn)中，鳳凰變電站10 kV鳳樂線合環(huán)后穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算值為324.87 A,SCADA實(shí)測(cè)電流值為316.8 A,與真實(shí)值偏差8.07 A,偏差率為2.55%；樂山變電站10 kV鳳樂線合環(huán)后穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算值為281.25 A,SCADA實(shí)測(cè)電流值為265.92 A,與真實(shí)值偏差15.33A,偏差率為5.76%；合環(huán)時(shí)計(jì)算的最大沖擊電流有效值461.84 A，采集到的最大沖擊電流有效值為455.22 A，與真實(shí)值偏差6.62 A，偏差

表2 同一220 kV變電站供電的10 kV線路合環(huán)計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

圖9 合環(huán)計(jì)算結(jié)果

圖10 故障錄波裝置實(shí)測(cè)

率為1.45%。主配電網(wǎng)在線校核應(yīng)用計(jì)算的數(shù)據(jù)與實(shí)際操作采集的數(shù)據(jù)值基本吻合。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過配電網(wǎng)合環(huán)在線校核軟件進(jìn)行計(jì)算，耗時(shí)短，效率高。基于全網(wǎng)實(shí)時(shí)模型的在線計(jì)算，合環(huán)電流數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性大幅提高，合環(huán)操作的指導(dǎo)性更強(qiáng)，能有效保證配電網(wǎng)合環(huán)安全與實(shí)際合環(huán)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)數(shù)據(jù)的對(duì)比，表明一體化配電網(wǎng)合環(huán)在線校核軟件計(jì)算結(jié)果正確，滿足實(shí)踐運(yùn)行要求。