配电网合环的条件分析及计算应用

配电网合环的条件分析及计算应用

高艳

红河供电局 

摘要：配电网合环操作可以大幅提高供电可靠性，分析配电网合环的条件，全面归纳出接线方式，总结出配电网合环的稳态计算方法，并对实际配电网计算应用提出策略，形成配电网合环的技术原则，对配电网合环具有指导作用。

关键词：配电网合环；合环计算；应用

目前大多数用户一般是通过10kV配电网供电，为保证可靠供电，越来越多的配电线路设计成联络线或手拉手线路，采用“闭环接线，开环运行”的方式。在经济高速发展、生活水平日益提高的现代社会，人们对电力可靠供电的要求大幅提高，日常检修工作或方式变更若不能合环操作就存在停电转负荷的情况，其数量占停电次数的比例较高，虽然停电时间不长，但造成用户停电次数增加，特别是检修复电时停电调电的开始时间受检修工作进度影响，其不确定性引起计划发布的时间与实际时间不同，造成用户生活不便，投诉多，优质服务压力大。

一、配电网合环概述

随着配电网的不断建设和发展，配电网的结构设置也逐渐趋于合理化，也进一步提升了多电源互联互通的比率，对此，如何改善提升供电网的稳定性也成为配电网合环中需要重点考虑的问题。在实践中，常常使用不停电负荷转供作为主要操作手段。从操作原理上看，配电网合环模式主要是指让两个变电站的低压母线各带一条配电线路，并在配电线路之间通过联络开关实现互联。在配电网正常运行时，联络开关断开，当配电网运行出现故障时，即某个变电站所带出线路的开关需要检修或者发生异常时，则需先合上联络开关，再断开该站的出线开关，利用另一个低压母线和两端的配电线路来实现配电网的持续供电。当需要进行带电合环操作时，在联络开关没有打开前，其两侧的电压差不为零，当联络开关闭合后，其对应两侧的电压差为零。合环以后联络开关两端电压差瞬时发生变化，必将引起环流的出现。如果环流过大，还会引起路线过载或者路内继电器保护误动，导致故障问题的出现，影响供电系统的正常使用。在配电网执行合环操作时，在合环开关处会产生冲击电流和稳态电流，为保障配电网的安全稳定运行，获取科学准确的合环电流是关键。在功能相对完善的配电自动化系统中，各终端设备会将开关状态、继电保护、馈线负荷等实时信息传递至主站，为高效准确的数据计算奠定良好基础。

二、配电网合环的条件分析

（一）线路相序一致

配电线路合环点两侧相序必须一致。新投线路以及线路（包括电缆线路）异动时，具备合环操作条件的，要求合环点两侧核相正确。正确的核对待合环点的相序相位，可以分为三种情况。

1、变电站内。在新设备投产时，通过在变电站TV分别核相，以确保合环点相序、相位的正确性，因变电站的相关设备发生异动的可能性很小，因此在合环前不需要再次进行相序确认。

2、线路待合环负荷开关。在新设备投产、线路（含电缆线路）异动涉及线路相序可能发生变化时，都要求在负荷开关两侧用一次核相仪器核对相序正确，对于不具备核相相序的情况，也要求在用户侧配电间核对相序。

3、线路待合环开关站断路器。因开关站均为电缆线路进线，开关站断路器均为全封闭组合电器，不具备一次核相条件，对于这种情况可以通过电缆线路的二次核相解决。

（二）潮流分布合理，设备不过载

1、通过计算，确定合环线路的潮流分布是否合理。

2、进行合环操作的线路，两侧电压差及总负荷应满足要求。

3、考虑系统内220kV均为同一系统。

（三）继电保护和重合闸装置的要求

进行合环操作时，重合闸装置考虑不退出运行。但是在线路合环后，若在用户端发生短路，短路电流会明显增大，对用户的断路器切断故障电流不利。

（四）对设备的要求

1、环网内电气设备无缺陷。

2、进行合环操作的线路、断路器要满足相关技术参数。

3、户外负荷开关（或环网柜开关）进行操作，须经运行单位确认户外负荷开关是否具备合、解环条件。

三、配电网合环电流计算及策略

（一）配电网合环稳态电流的计算

配电网合环系统，在执行合环操作时，可结合叠加原理对两个线路的电流进行叠加，分别包含：合环之前各支路的初始电流以及由联络开关两端电压向量差引起的环流。对于合环之前各支路之间的初始电流，运行人员可以结合传统的潮流计算获得，也可以从SCADA系统中直接获取。因此，如何计算合环支路环流也成为合环稳态电流计算的关键。对于任一确定的合环操作，通过合环支路的电流，在配电网中各支路的分布式是完全确定的，因此在求解合环支路环流对其他支路的作用和影响时，分布系数法得到了广泛的应用。假设配电网中任一支路li对合环支路电流分布系数为Ci，则在合环操作系统中，通过支路的稳态电流可以用公式（1）表示。

I'i=Ii+ciiloop         （1）

（二）配电网合环电流调控策略分析

做好复杂配电网合环电流计算工作，是开展有效电流调控的前提和基础。在开展有效的配电网合环调控策略之前，首先要准确计算出合环冲击电流和合环稳态电流，当这两个电流超越限度时，要因地制宜的采取有效地调控策略，将合环电流将至限值以下，为操作人员的安全合环操作营造良好的条件。在配电网的合环操作实践中，常常是因为合环冲击电流过大而出现速断保护动作而致使合环操作失败。对于文章的讨论，合环操作电流主要是指合环冲击电流，但也要同时兼顾防止出现合环稳态电流过大而出现的保护性动作。从合环稳态电流和冲击电流两者的关系来看，两者之间存在一定的比例关系，一般来说，合环冲击电流降低的同时也会造成合环稳态电流的下降，因此，需着力将配电网的冲击电流控制在限值以下，同时，需要检验合环稳态电流，查看其是否越限。在具体操作实践中，为了实现配电网调控合环电流，实现安全合环，常用的措施是进行电容器投切和网络重构，在很多情况下，只要使用上述两种方式中的一种即可实现良好的调控效果，但是为了进一步提升改进调试的效果，丰富调整调控手段，常常综合使用两种调控手段，因此，有必要重点研究综合调控现象。以调控中常用的遗传算法为例，在进行综合环综合调控数学模型时，若采用完全遍历形成搜索空间，则不仅会延长搜索时间，带来资源的浪费和消耗，也会导致在搜索过程中形成大量的不可行解，影响算法的计算效率，故常常对这些算法进行程序设计，最终以程序的形式来实现。应用遗传算法解合环电流综合调控问题，在算法收敛以后即得到综合调控合环电流的可行方案，但也只是得到所有方案结束以后的最终状态，并没有确定各种调控手段的顺序，一般来说，调控顺序也会影响最终的调控效果，如以某种方式调控时会出现电流或者电压过大的情况，而换一种调控顺序，则效果则会大不相同

参考文献：

[1]白玉东.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，2021(12):34-38.

[2]邓哲林.复杂配电网合环电流调控的实用化策略研究[J].现代电力，2022(12):11-16.

[3]邹俊雄.10kv配网合环转电计算模型与试验分析[J].电力系统保护与控制，2020(10):145-149.