配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策系統(tǒng)分析及應(yīng)用

胡曉斌 曾慶霖 翁劍 楊萬(wàn)

摘要：配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，常常因?yàn)闄z修或者配電網(wǎng)發(fā)生故障等原因，需要切換電源。如果所切換的電源是來(lái)自同一個(gè)變電站，則可以采取帶電合環(huán)的方式切換電源，從而實(shí)現(xiàn)不停電合環(huán)，提高配電網(wǎng)的供電可靠性。但配電網(wǎng)在不停電合環(huán)操作過(guò)程中也存在著較大的操作安全風(fēng)險(xiǎn)，需要通過(guò)采取智能化輔助決策技術(shù)，來(lái)對(duì)配電網(wǎng)合環(huán)操作風(fēng)險(xiǎn)加以管控。本文詳細(xì)分析了配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理，并介紹了該智能化輔助決策技術(shù)在實(shí)際配電網(wǎng)操作中的相關(guān)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策

Analysis and Application of Intelligent Decision Support System for Distribution Network With Electric Closing ring

HU? XiaobinZENG QinglinWENG JianYANG wan

（State Grid Jiangxi Electric Power Company， Wuning County branch， Wuning ， Jiangxi Province 332300 China）

Abstract： Distribution Network in Operation Process， often because of maintenance or distribution network failure and other reasons， the need to switch power. If the power supply is from the same substation， the power supply can be switched by the live loop， so as to realize the live loop and improve the reliability of power supply. However， in the operation process of distribution network， there are also large operational safety risks， which need to be managed by intelligent decision-making technology. In this paper， the principle of intelligent assistant decision-making technology for live closing loop in distribution network is analyzed in detail， and the application of the intelligent assistant decision-making technology in actual distribution network operation is introduced.

Key Words： Distribution Network; Live loop; Intellectualization; Assistant decision-making

在現(xiàn)代配電網(wǎng)中，常常會(huì)涉及帶電合環(huán)操作，雖然具有一定的操作安全風(fēng)險(xiǎn)，但也具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)在實(shí)際的配電網(wǎng)合環(huán)操作中采取帶電合環(huán)的方式，可以降低配電網(wǎng)的停電損失，提高電網(wǎng)企業(yè)的概念收益，同時(shí)也能夠很好地樹立電力企業(yè)的良好形象。同時(shí)帶電合環(huán)操作也能夠使得配電網(wǎng)中的缺陷得到及時(shí)有效的隔離和處置，保障配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。本文首先分析了配電網(wǎng)帶電合環(huán)的必要性和在操作過(guò)程中存在的技術(shù)問(wèn)題，之后闡述了具體的配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策技術(shù)原理，最后介紹了該技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于加強(qiáng)配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作的安全風(fēng)險(xiǎn)管控，保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的價(jià)值。

1 配電網(wǎng)帶電合環(huán)的必要性和存在的技術(shù)問(wèn)題

1.1 配電網(wǎng)帶電合環(huán)的必要性

配電網(wǎng)合環(huán)操作是配電網(wǎng)運(yùn)行人員經(jīng)常需要進(jìn)行的常規(guī)操作，如果配電網(wǎng)在帶電合環(huán)操作過(guò)程中，需要操作的配電線路是來(lái)自不同的上級(jí)變電站，則在操作過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)中局部電力線路出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷的情況。如果過(guò)負(fù)荷情況較為嚴(yán)重，還可能會(huì)導(dǎo)致不必要的線路保護(hù)跳閘。在配電網(wǎng)長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，大多時(shí)候都是采取停電的方式，來(lái)規(guī)避此類操作風(fēng)險(xiǎn)[2]。但隨著電力用戶對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性要求的提高，帶電合環(huán)操作是現(xiàn)代配電網(wǎng)的發(fā)展需求。同時(shí)，采用帶電合環(huán)操作，可以顯著降低配電網(wǎng)的停電時(shí)間，在最大限度上降低電力用戶對(duì)電力企業(yè)服務(wù)的投訴概率，故依然有必要進(jìn)行配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作。

1.2 配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作中存在的技術(shù)問(wèn)題

在配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作中，由于配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，形成較為復(fù)雜的電磁環(huán)網(wǎng)，因此在操作中也面臨著較大的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)使得環(huán)網(wǎng)中出現(xiàn)較大的環(huán)流?？傮w而言，在操作過(guò)程中存在的主要技術(shù)問(wèn)題包括以下幾點(diǎn)。

一是會(huì)造成非同期合閘。在高壓電網(wǎng)中的開關(guān)一般會(huì)設(shè)置同期合閘裝置，而配電網(wǎng)中的10kV開關(guān)都沒(méi)有設(shè)置同期合閘裝置。當(dāng)高壓如110kV線路為雙電源給配電網(wǎng)供電，并且高壓為開環(huán)運(yùn)行方式，此時(shí)在帶電合環(huán)操作過(guò)程中需要考慮非同期合閘問(wèn)題。如果條件不能滿足，此時(shí)必須要采用先停電之后再送電的操作方式[3]。但如果高壓電網(wǎng)為單電源，此時(shí)也就不存在非同期合閘的操作安全問(wèn)題。

二是因相位或者相序的差別而導(dǎo)致帶電合環(huán)操作失敗。如果是環(huán)網(wǎng)間的合環(huán)，或者是來(lái)自同一個(gè)電源點(diǎn)的兩路出現(xiàn)合環(huán)，必須要滿足相位以及相序相互一致，這樣才能夠順利實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的帶電合環(huán)操作。如果沒(méi)有對(duì)相位以及相序進(jìn)行檢測(cè)就進(jìn)行合環(huán)，則會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)較大的沖擊，對(duì)電力設(shè)備也會(huì)帶來(lái)較大的損傷，故在帶電合環(huán)操作中應(yīng)對(duì)相位以及相序進(jìn)行檢查。

三是過(guò)負(fù)荷。由于帶電合環(huán)會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)較大的環(huán)流，環(huán)流的分布和網(wǎng)絡(luò)中的阻抗比有關(guān)，可能會(huì)使得局部設(shè)備過(guò)負(fù)荷[4]。在環(huán)網(wǎng)中所出現(xiàn)的循環(huán)功率難以對(duì)其進(jìn)行控制，可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電氣設(shè)備的最大允許電流，從而嚴(yán)重威脅到電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。

四是在帶電合環(huán)操作過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊電流，會(huì)使得保護(hù)動(dòng)作跳閘。

2 配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策系統(tǒng)分析

配電網(wǎng)運(yùn)行操作人員在帶電合環(huán)操作之前，一般可以借助配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)，事先模擬如果合環(huán)配電網(wǎng)絡(luò)及上級(jí)主網(wǎng)會(huì)呈現(xiàn)出的運(yùn)行狀態(tài)，從而來(lái)判斷帶電合環(huán)操作是否具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中，可以基于Windows系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)。系統(tǒng)組成主要包括了支持模塊、高級(jí)應(yīng)用功能模塊以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能模塊。其中在支持模塊中包括了圖形模塊和通信模塊。通信模塊的作用是從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中獲取主網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，從而在配電網(wǎng)操作決策中加以應(yīng)用;圖形模塊則是為了方便對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行維護(hù)。對(duì)于配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可以采取SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，用于對(duì)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，見圖1 。

2.2 配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

在配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)計(jì)多個(gè)不同的功能，保證當(dāng)配電網(wǎng)合環(huán)操作完畢之后系統(tǒng)從多個(gè)不同角度進(jìn)行評(píng)估，依然符合運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的要求。在系統(tǒng)中的高級(jí)應(yīng)用功能模塊中，包括了狀態(tài)估計(jì)、短路電流分析、潮流分析和安全性分析，以便從多個(gè)不同的角度對(duì)配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。其中狀態(tài)估計(jì)功能可以根據(jù)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)和最小二乘法對(duì)高壓主網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算，以便估算出因合環(huán)而產(chǎn)生的循環(huán)功率。

短路電流分析主要是用來(lái)對(duì)電氣設(shè)備的安全性進(jìn)行校驗(yàn)，應(yīng)計(jì)算合環(huán)之后各條線路的出口處發(fā)生三相短路后的短路電流值。安全性分析是用來(lái)全面對(duì)電網(wǎng)中的設(shè)備進(jìn)行安全性檢驗(yàn)，包括沖擊電流檢驗(yàn)、動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定檢驗(yàn)等。在配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的輸出界面上，應(yīng)采用可視化界面展示出配電網(wǎng)合環(huán)的分析結(jié)果，以及合環(huán)操作之后各個(gè)電氣設(shè)備的校驗(yàn)結(jié)果，從而方便配電網(wǎng)運(yùn)行操作人員進(jìn)行分析和判斷是否應(yīng)該進(jìn)行帶電合環(huán)操作[5-6]。合理設(shè)計(jì)配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中的上述各項(xiàng)功能，基本就能夠很好地對(duì)配電網(wǎng)的合環(huán)操作分析進(jìn)行評(píng)估分析。

3 配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及合環(huán)操作模式

隨著配電網(wǎng)的發(fā)展，高壓將會(huì)直接深入負(fù)荷中心，今后在配電系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大致為高壓110kV變電站以及220kV變電站將直接給10kV開關(guān)站及環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行供電，同時(shí)各個(gè)環(huán)網(wǎng)柜之間也可以通過(guò)開關(guān)進(jìn)行互聯(lián)，相互轉(zhuǎn)供負(fù)荷，以提高配電網(wǎng)的供電可靠性。并且為了提高配電網(wǎng)的供電可靠性，將會(huì)在10kV側(cè)進(jìn)行大量的合環(huán)操作。

在配電網(wǎng)合環(huán)操作中，主要的模式有以下幾種：一是對(duì)同一個(gè)變電站不同母線，通過(guò)閉合10kV分段開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)合環(huán)操作，這個(gè)操作在變電站內(nèi)完成;二是對(duì)同一個(gè)變電站不同母線，通過(guò)閉合開關(guān)站中的分段開關(guān)來(lái)進(jìn)行合環(huán)，該操作在開關(guān)站內(nèi)完成;三是不同的變電站出線，通過(guò)開關(guān)站進(jìn)行合環(huán)，該操作在開關(guān)站內(nèi)完成;四是同一個(gè)變電站出線通過(guò)環(huán)網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行合環(huán)，在環(huán)網(wǎng)柜完成該項(xiàng)操作;五是不同變電站出線通過(guò)環(huán)網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行合環(huán)，在環(huán)網(wǎng)柜完成該項(xiàng)操作。

3.2 配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)上述幾種配電網(wǎng)合環(huán)操作模式，在應(yīng)用智能化輔助決策系統(tǒng)時(shí)，首先需要建立合環(huán)操作的數(shù)據(jù)庫(kù)，以便為合環(huán)操作分析提供豐富的數(shù)據(jù)信息。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中應(yīng)包括配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路長(zhǎng)度及阻抗等參數(shù)、負(fù)荷情況、電氣設(shè)備的參數(shù)等，同時(shí)還應(yīng)該包括系統(tǒng)的電源情況。在操作配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)按照規(guī)定的步驟進(jìn)行操作，保證輔助決策結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在配電網(wǎng)帶電合環(huán)的分析計(jì)算中，需要計(jì)算合環(huán)之前配電網(wǎng)中各條支路上的初始電流數(shù)值。同時(shí)還需要計(jì)算由于合環(huán)開關(guān)兩端的電壓差。而在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的循環(huán)電流數(shù)值以及在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的分布情況，其中對(duì)于初始潮流的計(jì)算，可以采取前推回代法。此外，配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)輸入和輸出也是開發(fā)該系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，應(yīng)保證錄入系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性，以及系統(tǒng)讀取到的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的完整性。這是正確對(duì)合環(huán)操作風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估分析的重要前提條件。同時(shí)在輔助決策結(jié)果數(shù)據(jù)的輸出上，也應(yīng)在合適的界面上展示出來(lái)，并符合配電網(wǎng)調(diào)度人員的操作和使用習(xí)慣。隨著配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)驗(yàn)的積累，會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和提高，以便取得更好的輔助決策應(yīng)用效果，使配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)能夠得到推廣及應(yīng)用，滿足現(xiàn)代配電網(wǎng)的操作運(yùn)行需求。

4 結(jié)論

保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)提高配電網(wǎng)的供電可靠性具有重要的意義，并且能夠提高電力用戶的用電滿意度。加強(qiáng)配電網(wǎng)合環(huán)操作過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)管控，可以有效降低配電網(wǎng)在帶電合環(huán)操作過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。本文所分析的配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策系統(tǒng)，可以在實(shí)際的配電網(wǎng)操作過(guò)程中加以應(yīng)用，從而更好地為配電網(wǎng)合環(huán)操作護(hù)航。

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