不同負(fù)荷水平下電網(wǎng)運行方式策略

張興良 崔倫

摘 要：在不同電壓等級下，根據(jù)不同負(fù)荷的重要水平，對供電能力和供電可靠性有著不同的要求，最終導(dǎo)致電網(wǎng)運行采取不同的運行方式?！峨娏ο到y(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》要求在其適用的220千伏及以上電網(wǎng)應(yīng)滿足“N-1”要求，而 220千伏以下電網(wǎng)參照執(zhí)行。在我國220千伏及以上電網(wǎng)大多采用電磁環(huán)網(wǎng)運行方式，110千伏及以下大多采用輻射式饋供方式，也有部分電網(wǎng)為提高供電可靠性，將 110千伏及以下電網(wǎng)采取并列或環(huán)式供電方式運行的。本文對 110 千伏及以下電網(wǎng)運行策略的分析，根據(jù)實際負(fù)荷波動情況來不斷調(diào)整運行方式，從而最大程度上滿足供電能力和供電可靠性的雙重要求。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)運行方式；繼電保護(hù)；電流水平；電壓等級

電網(wǎng)運行方式的確定需要考慮到諸多方面的因素，比如：電網(wǎng)運行的安全性、供電可靠性、設(shè)備承受短路電流水平的能力、繼電保護(hù)配置的合理性、電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性等等。本文主要探討不同負(fù)荷水平下電網(wǎng)運行方式策略及相關(guān)安全自動裝置的投退策略，為優(yōu)化電網(wǎng)運行方式提供一定的指導(dǎo)意見。

一、 一種典型環(huán)式電網(wǎng)運行分析

在實際電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中，110 千伏電網(wǎng)常見一種以下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。220 千伏 A 變電站通過兩條 110 千伏線路分別供 110 千伏 B 變電站和 110 千伏 C 變電站負(fù)荷，為提高供電可靠性，再修建一條連接 B 變和 C 變的線路，如圖 1-1 所示。本文主要針對以下兩種運行方式進(jìn)行分析：一是饋電網(wǎng)運行，線路 AB 和線路 AC 處于運行狀態(tài)，線路 BC 處于熱備用狀態(tài)，或一側(cè)運行另一側(cè)熱備用；二是環(huán)網(wǎng)運行，線路 AB、AC 和BC 均處于運行狀態(tài)。

通過計算不同方式下，線路故障導(dǎo)致?lián)p失負(fù)荷的期望值來確定電網(wǎng)運行策略。

假設(shè)線路 AB 發(fā)生故障的概率為 PAB，線路 AC 發(fā)生故障的概率為 PAC。為優(yōu)化計算公式此處不考慮線路 BC 故障時損失負(fù)荷情況，理由為饋供方式下，線路 BC 故障，不會導(dǎo)致?lián)p失負(fù)荷；環(huán)網(wǎng)運行方式下，線路 BC 故障 B 站和 C 站均有另一回線路供電，通常情況下，不會出現(xiàn)單個 110kV 變電站負(fù)荷超過線路供電能力的情況。

則在饋供方式下，線路故障導(dǎo)致電網(wǎng)損失負(fù)荷的期望值為：

而在環(huán)網(wǎng)方式下，則需要考慮以下幾種情況：

第 1 種：在負(fù)荷水平較低時，線路 AB 或線路 AC 任一回線路均能帶 BC 兩站負(fù)荷時，線路故障導(dǎo)致電網(wǎng)損失負(fù)荷的期望值為

第 2 種：在負(fù)荷水平較高時，BC 兩站負(fù)荷之和超過線路 AB 和線路 AC 的供電能力時，若 AB 或 AC 任一線路故障，都導(dǎo)致另一回線路過載。從運行經(jīng)驗可以看出，線路過載后短時間內(nèi)線路弧垂下降很容易導(dǎo)致線路跳閘。這種情況下線路故障導(dǎo)致電網(wǎng)損失負(fù)荷的期望值為

第 3 種：當(dāng)線路 AB 和線路 AC 供電能力不同，且 BC 兩站負(fù)荷之和介于兩條線路供電能力之間時，（此處假定線路AB 供電能力強于 AC，相反的情況結(jié)論基本一致）僅線路 AB

故障時才會損失負(fù)荷，其損失負(fù)荷的期望值為：

對比公式 1-1、1-2、1-3，不難發(fā)現(xiàn) PH1 < PK < PH 2，而 PH 3與PK 的大小則取決于線路 AB 與線路 AC 的故障概率。從運行經(jīng)驗來看，供電能力強的線路往往較新，投運年限短，運行狀況好，故障率低，通常來說線路 AB 故障率低于線路 AC，所以PH 3 < PK 。

通過上述線路故障后損失負(fù)荷期望值的對比，很容易得出一個運行策略：在第一種情況和第三種情況下，即兩站負(fù)荷水平低于最大線路供電能力時，應(yīng)采取環(huán)網(wǎng)運行，獲得較高的供電可靠性；而在第二種情況下，即兩站負(fù)荷水平高于最大線路供電能力時，應(yīng)采取饋供運行，以獲得足夠的供電能力。

二、分析結(jié)論的擴(kuò)展

部分電網(wǎng)受繼電保護(hù)配置及短路電流影響，未采用環(huán)網(wǎng)運行方式，但為了提升供電可靠性，采用饋供運行并加用進(jìn)線備自投的運行方式，進(jìn)線備自投的壓板加用策略則與上述環(huán)網(wǎng)運行策略類似，應(yīng)該在負(fù)荷較低時加用，負(fù)荷較高時停用，具體分析過程，此處不再贅述。

同樣具備雙主變的變電站運行方式策略確定，其結(jié)論與結(jié)論基本一致，負(fù)荷較低時采用并列運行方式，負(fù)荷較高時則應(yīng)分列運行，只是負(fù)荷水平應(yīng)考慮主變的過載能力，具體分析過程，此處不再贅述。

三、負(fù)荷波動對運行策略的沖擊

從上述分析結(jié)論中，可以得出非常明確的電網(wǎng)運行策略。當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)給定之后，則能得出明確的臨界負(fù)荷值，使不同的負(fù)荷水平下，采用不同的運行方式以取得更優(yōu)化的運行效果。但是由于電網(wǎng)負(fù)荷并不是固定不變的，而是隨時間和人們作息變化而不斷波動的。當(dāng)負(fù)荷在一天內(nèi)多次跨越臨界值時則給電網(wǎng)運行帶來非常大的沖擊，電網(wǎng)運行雖然有了明確的運行策略，若是根據(jù)負(fù)荷的反復(fù)波動來調(diào)整運行方式，將會給電網(wǎng)運行人員增加非常大的勞動強度。

這種情況下，電網(wǎng)穩(wěn)控裝置則很好地平衡了負(fù)荷波動帶來的電網(wǎng)運行方式頻繁調(diào)整的麻煩。電網(wǎng)穩(wěn)控裝置通過檢測設(shè)備運行工況，在設(shè)備故障后，通過檢測設(shè)備過載狀況來切除部分負(fù)荷，有效避免了負(fù)荷損失量。

四、結(jié)束語

以上是對于 110 千伏及以下電網(wǎng)運行策略的分析，希望能夠拋磚引玉，讓更多廣大電力行業(yè)專家提出整改意見。我們都知道合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)才是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，最終解決運行方式的沖突還是依靠不斷建設(shè)和加強電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。目前電網(wǎng)在 110 千伏及以下電網(wǎng)穩(wěn)控裝置的使用并不常見，這就給電網(wǎng)實際運行帶來較大困惑和沖擊，運行人員只能夠、根據(jù)實際負(fù)荷波動情況來不斷調(diào)整運行方式，從而最大程度上滿足供電能力和供電可靠性的雙重要求。