配电网合环操作的应用研究

２ｏ１６年第２期（总第４１２期）　噍业料投与芡辰　企业技术实践　配电网合环操作的应用研究　蒋璧玉，李红伟，向美龄　（西南石油大学电气信息学院，四川成都６１０５００）　【摘要】文章简要概括了在配网中采用合环运行的原因，从外网等值、馈线负荷处理及合　环电流计算等方面对合环操作进行了总结，概述了现今已经提出的应对措施，指出了有待　解决的问题和不足，提供了进一步的研究方向。　【关键词】配电网；外网等值；合环操作；合环电流　【中图分类号］ＴＭ７３　【文献标识码】Ａ　【文章编号］１６７４—０６８８（２０１６）０２—００５７—０３　随着经济的发展，用户对供电要求越来越高，通过　边界系统、内部系统和外部系统３个部分，然后消去节　合环操作则可以提高供电可靠性。但由此带来的合环电　流给配电网的安全运行带来危险。因此，分析和计算合　环线路电流，对安全合环具有重要意义。　点导纳矩阵中的外部节点，得到仅含边界节点的等值导　纳矩阵，再根据系统基态潮流解，求出边界节点的等值　注入功率。　在ＷＡＲＤ等值法中，无功注入量可能会带来较大的　误差。为了克服这个缺陷，许多文献提出了多种新型的　ＷＡＲＤ等值方法，如ＷＡＲＤ—ＰＶ等值法、解耦　目前对合环操作的研究主要集中在合环潮流计算和　提出解决措施等方面。本文从外网等值、馈线负荷处理　及合环电流计算等方面对合环操作进行了总结，概述了　研究人员已经提出的减小合环电流的措施，指出了尚且　ＷＡＲＤ等值法、扩展ＷＡＲＤ等值法等　。　存在的问题和不足，提供了进一步的研究方向。　１．２　ＲＥｌ等值法　１　ｌ嘟网络等值　由于合环操作会带来循环电流影响配电网安全运行　ＲＥＩ等值法的应用也十分普遍，其等值思想可概括如　下：先把电网的全吝附　分为保留的节点和要消去的节点，　然后把所有要消去的节点中有源节点的用功率为该有源节　的问题，因此操作前要考虑多方面的因素，文献１－１—２］指　出了合环操作的原则及条件，但是由于有的网络过于复　杂，仅仅遵守这些条件并不能保证安全合环，所以还应　点全部注入功率的Ｒ　Ｅ　Ｉ节点来代替，再设计一个功率分配　网绍与其相连，最后肖去所；鼹消去的节点　５１。　当在操作前进行计算。　由于电力网络结构和运行方式十分复杂，为简化计　算，通常会采用将合环操作中外部网络进行等值的方法　１．３、＾／ＡＲＤ／ＲＥ　Ｊ等值法　在综合以上２种等值方法的优缺点基础上，文献　［６—７］采用了ＷＡＲＤ等值和ＲＥＩ等值结合的方法来对合　环外部网络进行等值。先采用ＷＡＲ　Ｄ等值方法对外部系　来进行计算。对于合环网络的研究，属于静态行为，因　此采用静态等值的方法进行讨算。　统进行等值，然后再利用ＲＥＩ等值理论来修正边界节点　处的失配功率。　１．１　ＷＡＲＤ等值法　ＷＡＲ　Ｄ等值法是一种应用多年的常用电力系统等值　方法，其等值思想可以概括如下：先将整个系统划分为　１．４网孔等值法　文献［８—１　０］均采用了网孔等值的方法来对合环外部　【作者简介】蒋璧玉，女，四川南充人，西南石油大学电气信息学院在读硕士研究生，研究方向：配电网合环运行方式。　ｑｉｙｅｋｅｊｉｙｕｆａｚｈａｎ　５７　企、韭技术实践　岔业料扳与次辰　２ｏ１６￣２期（总第４１２期）　网络进行等值，等值后的网络由２个节点和３个支路构　流２个部分组成。稳态电流的计算方法主要有以下几种　方法。　成。其中，２个对地支路串接电压源，另一条支路连接合　环开关两侧节点。为了确定等值后网络的参数，考虑从　以下２种特殊运行方式着手：第一种是将网络中电源电　势短接，将其化为无源网络计算；第二种是将网络空载　运行计算’”。结合这２种方式求出等值网络。　３．１叠加　’５］　用叠加法求得合环稳态电流的方法十分普遍，很多研　究合环电流的文献都采用叠加法来计算。它将合环后的　支路潮流看成由２个部分构成：一部分是合环前支路中　２馈线负荷处理　的潮流，另一部分是由合环点两侧的电压差引起的环流。　在配电网的合环潮流计算中，通常将馈线负荷简单用　集中负荷表示，但是实际网络中的负荷并不是简单的点　负荷，其分布的疏密性会给电压带来一定的影响。部分　文献对讨论馈线负荷的处理方法进行了研究。　２．１　负荷递增、递减及均匀分布模型　由于实际负荷分布具有稀疏性，因此文献［１　２—１　３］　在计算过程中将馈线负荷等值划分为递增、递减以及均　匀分布３种。在文献［１２］中，首先定义了负荷分支系数，　再根据实际的负荷分布类型，修正等效阻抗，提高计算　准确度。文献［１　３］以任一馈线为例，根据负荷总的有功　和无功及线路参数建立３种负荷模型，推导出馈线上任　意一点的电压。　２．２两端分布模型　文献［７］和［１４］中采用的是对同一系统建立多种模　型，每种模型中仅负荷分布情况不一样，将负荷分布分　别归纳到馈线首末两端，推导出最大稳态电流的情况。　若在这种稳态电流最大的情况下合环都能安全进行，则　其他ｆ青况下也能安全合环。　２．３按配变容量来分配　从１　０　ｋＶ母线的馈线出线开始，统计每一个分支线　路上的配变容量，直至合环开关侧，假设线路上的功率　因数相同，按照该分支线路配变容量正比的方法分配馈　线出线段的功率，这种简化方法在一定程度上有助于提　高合环点的电压计算准确性。　３合环稳态电流计算　合环线路上合环电流由合环稳态电流和合环冲击电　计算步骤如下：先计算合环前合环点两侧电压差，然后　求得环网总阻抗，再分别计算开环方式下的负荷电流和　循环电流，最后将二者叠加”６】。　３．２潮流直接算法　潮流计算法根据线路状况和已知条件直接计算出合环　后电流，再判断是否满足合环条件。　３．２．１支路电流　去【１刁　支路电流法求合环电流是通过合环后的潮流结果直接　计算得到电流，非常直接直观。　３．２－２牛拉法　牛顿—拉夫逊法（牛拉法）是一种解非线『生『弋数方程　组的基本方法。核心是把非线性方程式线性化，其优点　是具有二阶收敛特ｌ生，收敛速度快。文献［１　８—１　９］均采用　了牛拉法或其改进算法对合环稳态电流进行计算，是一　种有效的计算方法。　３．２．３前推回代法　前推回代法是配电网中常用到的一种潮流计算方法，　其计算由前推过程和回代过程组成：首先根据已知参数，　从未节点开始，前推得到支路电流，再从首节点开始回　代得到节点电压。前推回代法最适宜于计算辐射状网络　的潮流，算法简单、迭代次数少。　在研究合环操作的文献中，冲击电流的计算基本上采　用的都是同一种方法，即将环网用戴维南定理等效为由　合环点两侧电压差等效成的电源及环网阻抗构成的简单　回路，再根据回路建立微分方程求出Ⅱ向应，得到冲击电　ｚ。－　。从得到的冲击电流表达式可以看出，合环瞬时　冲击电流与合环点两侧电压差、环路总阻抗及合环时间　等因素有关。　２０１６￣２期（总第４１２期）　噍业料牧与次辰　企业技术实践　５减小合环电流的措施　实际运行中影响合环电流的因素有很多，包括１　０　ｋＶ　母线对系统短路阻抗、变压器阻抗、负荷、合环点电压差　［５］段敦峰．电力网络静态等值研究［Ｄ］．武汉：武汉大学，　２００４．　［６］宣科，贾云清，祝洪博．基于Ｗａｒｄ／ＲＥＩ等值理论的配网　合环稳态电流计算［Ｊ］．东北电力大学学报，２０１　１，３１（１）．　以及合环时刻等１２３］。目前提出的减小合环电流的措施主　要有以下几种。　［７］李晓明．配电网络合环模型与算法研究［Ｄ］．天津：天津　大学，２００７．　［８］李家睿．复杂配电网网络等效及合解环潮流计算研究　（１）调节电容器。投入电容器会改变无功，从而改变　电压，因此调节电容器可以达到调节合环点两侧电压差　的目的。　（２）调节变压器分接头。变压器分接头位置决定了变　压器阻抗，对其进行调节即可改变阻抗大小，从而减小　循环功率。　（３）在负荷较小或合环母线负荷差额较小时合　矧。　（４）投入限流电抗器闭。接入电抗器，增大短路阻　抗，限制冲击电流。　（５）在１０　ｋＶ母线或３５　ｋＶ母线处先合环。当相角　差较大时，前面所提到的方法并不能满足要求，此时需　要采用母线合环的方法。　在实际应用中，可以综合应用以上几种减小环流的　措施，比仅ｌ采用单一的措施更好．ｏ　６总结　配电网合环操作在提高配电网可靠Ｉ生的同日斗：Ｉ△￣世Ｆｐ．立／Ｉｘ．一　些新的隐患，影响电网的安全运行。本文从外网等值、　馈线负荷处理、合环电流计算及减小环流措施等方面对　合环操作进行了总结。目前对合环操作的研究也主要集　中在这几个方面，但是也存在很多不足，例如计算模型　并不具有统一ｌ生，计算数据误差较大，负荷处理较简化，　并且对非合环支路的电流考虑较少，还有待进一步研究　完善。　参考文献　［１］龙娓莉．配电网合环操作的研究及决策软件的开发　［Ｄ］．北京：华北电力大学，２００５．　［２］潘浩辉．惠州１Ｏ　ｋＶ配网合环转电对继电保护的影响研　究［Ｄ］．北京：华北电力大学，２０１０．　［３］何宁．基于Ｗａｒｄ等值的分布式潮流和无功优化算法研　究［Ｄ］．重庆：重庆大学，２００６．　［４］杨金刚．大规模电力系统中的等值算法研究［Ｄ］．天津：　天津大学，２００７．　［Ｄ］．上海：上海交通大学，２０１２．　［９］唐鹤．１０　ｋＶ配电网合环转电风险评估方法研究［Ｄ］．　广州：华南理工大学，２０１２．　［１０］周冠波．地区电网合环转电风险评估与对策研究［Ｄ］．　广州：华南理工大学，２０１１．　［１１］盛名良．网孔等值法在短路电流计算中的应用［Ｊ］．电　力系统自动化，１９９８，２２（２）．　［１２］白玉东，张跃丽，王承民，等．计及分支负荷分布的配　电网合环稳态电流计算［Ｊ］．现代电力，２０１１，２８（６）．　［１３］张荣安，彭显刚，翁奕珊，等．考虑馈线负荷分布的　１０　ｋＶ配电线路合环电流计算［Ｊ］．广东电力，２０１４，２７　（７）．　［１４］葛少云，李晓明．基于戴维南等值的配电网合环冲击电　流计算［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２００７，１９（６）．　［１５］汲亚飞，赵江河．辐射型配电网合环稳态电流计算方　法研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（１２）．　［１６］谢清锐．深圳供电局１Ｏ　ｋＶ配电网合环试验分析［Ｊ］．　广东电力，２０１０，２３（３）．　［１７］苑捷．配电网合环操作的研究［Ｊ］．陕西电力，２００７，　３５（４）．　［１８］甘国晓，王主丁，李瑞，等．配电网合环冲击电流计算方　法及其简化计算公式［Ｊ］．电力系统自动化，２０１４（２０）．　［１９］连鸿波，顾振中，余浩斌，等．１Ｏ　ｋＶ配电网合环倒负　荷研究［Ｊ］．华东电力，２０１２，４０（６）．　［２ｏ３肖白，邢文洋，穆钢，等．城市中压配电网合环电流　分析［Ｊ］．东北电力大学学报，２０１３，３３（１）．　［２１］孔庆耀．１Ｏ　ｋＶ配电网合环操作研究［Ｄ］．广州：华南　理工大学，２０１３．　［２２］李晓柯，李祥发．配电网合环冲击电流的暂态过程分　析与仿真［Ｊ］．机电工程，２０１０，２７（５）．　［２３］刘清良，祖珍君．１０　ｋＶ配电网合环操作分析［Ｊ］．华　中电力，２０１　１，２４（３）．　［２４］汪卫华．一起１０　ｋＶ配电网合环失败原因分析与应对　措施［Ｊ］．供用电，２００９，２６（１）。　［２５］张超．１０　ｋＶ配电网合环倒路的研究［Ｊ］。华北电力技　术，２０１３（１０）．　［责任编辑：陈泽琦］　ｑｉｙｅｋｅｊｉｙｕｆａｚｈａｎ　５９