典型配电网合环潮流分析及控制对策

典型配电网合环潮流分析及控制对策

余子彬

（深圳供电局有限公司广东深圳518000）

摘要：我国建设的电网在调度运行过程中，对电磁环网的合环潮流控制是调度工作中不可忽略的一个环节，也是调度工作人员日常工作中重要的一项任务。在电网合环潮流中，普遍应用叠加原理、戴维南等值原理，从而实现电磁环网的合环潮流。本文结合叠加原理、戴维南等值原理对典型配电网合环潮流进行分析，并提出控制对策。

关键词：配电网；合环潮流；分析；控制对策

引言

众所周知，当前我国发展中实现了人们生活水平的提升，在此背景下，电力用户对供电可靠性与安全性提出了更高的要求，甚至对停电或者是短时停电都存在高敏感性。典型配电网中合环潮流起到的作用就是减少停电现象，提高城市配电网的可靠性、运作高效性的技术手段之一，对环网操作以及应用的比列、范围、深度起着决定性作用。进而在本文之中，笔者结合叠加原理、戴维南等值原理对电网运行过程中的合环潮流进行有效分析，并提出行之有效的控制对策。

1配电网合环潮流分析

1.1当前我国合环潮流系统的状况

当前国内在配电线路中使用的合环操作备受重视与关注，我国使用的合环操作与国外使用的相较而言存在较大的差异，这是由于配电网结线运行方式、保护配置存在区别，对于双端供电网络合环电流的研究存在死角。笔者在调查中发现，现阶段国外电网中多数是环网运行，而日本则是采用成熟的合环保护系统，因此在合环问题上我国尚无研究资料。我国所应用的电磁环网是电网发展中的必然产物，也是结合我国国情出现的有效供电技术之一，220kV电网在最初时期中是为满足输电配电的基本需求形成500kV、220kV电磁环网，电力系统发展当中500kV网架的升级，导致电网系统中220kV的电磁环网被限制短路，要求开环运行，同时这一要求也为110kV以下的配电网的合环问题提供基本环境[1]。虽然这一问题被我国学者进行研究，但是还未形成一套完整的合环操作理论体系。

1.2符合合环条件的配电网络

结合配电网络环流生产的原因可知，在合环点两侧有电压差或者是两侧短路阻抗差异，合环后会出现环流，这一现象可能引发环路内继电器动作的跳闸。继而要避免合环操作过程中出现过大环流，推动合环操作顺利进行，需要确定合环操作的基本环境，如下所示：第一，确保参与合环变电站中，10kV母线相序与相位一致。第二，尽量让合环点两侧的电压处于同一数值内。第三，参与到合环的两座变电站到合环点的综合阻抗数值控制在最小范围。第四，适当调整合环地点两侧负荷大小与功率因数，确定两侧的符合相差较小，避免出现不能合环的状况。第五，合环两侧负荷之和不易超过两侧开关之一的额定负荷，否则满足以上条件的基础上也不能进行代替。上述条件为理想条件，实际配电网络线路运行中，相位差与电压差在合理范围中即合环安全。但由于存在系统结构差异性，在不同结构中合环相位差终于电压差临界范围存在不同性，需要相关人员进行研究。

1.3分析配电网中的合环潮流

图1叠加原理在合环潮流中的应用

通闭环接线与开环运行是电网运行过程中使用的方式，通过连接产生的负荷数值与支路通过潮流数值有着直接关系。所谓的电磁环网其实就是两个供电系统使用路线开关运营过程中几个级别的变压器，经过组合而形成电磁环网。电磁网的运转受到线路与变压器等电器元件的影响，会出现负荷分配不均的状况，从而产生环流影响到电网功率，状况严重的话还会引发低压线路的负荷超过承受范围，继而出现跳闸事故。通过对合环潮流电网合环等电路的简化（如图1），图中节点i与节点j合环是两者之间一个阻抗并联，当节点j与i处于与合环时，两者之间会对一个等值阻抗进行并联，且阻抗节点j与节点i经过母联零支路进行合环，这时的阻抗为0[2]。如果线路或者是变压器开关为合环开关，那么图1中的z就是设施阻抗。合环之后的支路潮流，会通过合环开关两头的电压差产生的均衡潮流与未进行合环时的分散在各个支路的初始潮流组中。根据图1中的数据可知，合环前的j~i开关支路是无潮流的，因此实际合环之后，支路上的潮流为均衡潮流。

在电网合环中要把握好均衡潮流的大小与传递方向，这是确保合环不同支路不产生潮流超载的基本前提。假如Sj与Si两段的电压为Ua、Ub，Sj与Si两段的电压则为△U=Ua+Ub，而均衡潮流△S的计算公式可根据戴维南等效原理，具体的公式如下所示：

根据上述公式内容，可以看出开关两侧的电压差横分量，决定哪一部分有功，纵分量决定无功部分，因此可以通过对开关两端电压以及相角的把控，实现均衡潮流大小的合理控制。

2典型配电网合环潮流分析

2.1案例分析

以某市区10kV电网为例，220kV的某电站，4号与3号是两条并行的主变高压，分段为36kV，32F为开关解环运行，36kV的某华线与某兴线分别使用1号主变与2号主变，这时58开关作为10kV分段的解环连接台南站的线路经由台南线与台平线连接[3]。图2中的黑色为合环开关，即台平线，具体的信息如图2所示。

图2电网结构图

根据图2中所展示出来的信息，电网的线路结构是较为复杂的，图中所规划出来的58段的开关阻抗与台平线的阻抗是相似的。除此之外，电线整体的承载负荷数值较低，线路开头与结尾电压并不会产生较大的变化。因此在建设中可以利用58分段开关两端的电压差替代台平线两端电压差值，也可以说运用58开关来计算合环均衡潮流。

2.2合环潮流在实施中存在的问题

笔者通过学习与深入研究，发现实施过程中合环潮流存在一些问题，具体问题如下：第一，电流计算不准确，现阶段所采用的合环操作风险分析方式具有不确定性，通常是由运方人员画出环路路径，将此合环路径上的支路阻抗作为合环阻抗，进而不能充分的考量到多环复杂性，导致计算环路阻抗出现误差。第二，没有好的分析体制，当前所使用的合环操作风险分析方法，都需要在计算之前参考电网实际状况，从而手动建立等值近似模型，并设定出合理的环点[4]。第三，电网具有实效性，我国电网随着社会的发展，其规模也逐渐完善、扩大，能量管理系统的在线分析软件功能在其中显得尤其重要。但在运方人员合环操作的冲击电流计算时，电网的实时数据要通过电网运转状况手段建立等值模式得知，这个过程十分复杂，极有可能出现误差，从而影响到数据分析。

2.3控制合环潮流的方式

通过上述的计算与问题描述，可以明确的感知到某华站2号与3号出现负荷分布不均匀的状况，出现相角差距过大的现象，因此在电网合环潮流运行中会占据较多的均衡有功潮流。要针对这一状况提出解决方式，需要在并排运行的2号与3号主变压的低压侧后进行调整之后，再进行合环，这样可以将每一节点的相角差保持在最小值之内，同样其主变压器的再调压接头也要进行相同方式的调整。经过上述的调整，通过牛顿法来计算32F开关合环之后的电流数值为59A，已属于安全的调度运行数值。

结束语

综上所述，在电力系统安全运行的状况下要实现电网负荷的合理转移，对现阶段电力系统来说具有重要意义，这也是用户对电力公司的切实要求，是电力自身服务质量提升的有效手段。基于此配电网对合环潮流进行分析研究有着特殊意义。

参考文献

[1]温建春,孙忠良,李刚.典型配电网合环潮流分析及控制对策[J].山东电力技术,2012(5):22-24.

[2]王伟灿,周昱甬.电力系统合环电流的分析及控制对策[J].供用电,2002,19(4):26-28.

[3]李苏苏.基于配网潮流的合环电流分析与控制[D].华北电力大学（北京）,2005.

[4]夏翔,熊军,胡列翔.地区电网的合环潮流分析与控制[J].电网技术,2004,28(22):76-80.