配电网合环电流计算及调控策略分析

配电网合环电流计算及调控策略分析

冯晨

国网江苏省电力有限公司南京市高淳区供电分公司    江苏南京    211300

摘要：随着用户对于电力系统需求的不断提高，常规配电网已无法适应电力市场的需要，配电网合环运行也逐步向配电自动化的方向发展。对此，本篇文章简单地阐述了配电网合环运行的基本理论，并就合环电流的计算及调控方法进行了一些探讨，希望能为今后的工作提供一些借鉴，并能够更好地进行有关工作。

关键词：配电网：合环电流计算：调控策略：分析研究

引言：近几年，在配电网智能化发展的大环境下，配电网的智能化技术支撑体系也日益成熟，能够对电力市场进行实时、有效的控制。其中最重要的技术之一就是配电网的程序运行，它可以实现配电网停电、合环转电、复电等操作，包含多个装置的项目组合操作，以智能操作取代手工操作，降低了现场工人的劳动量，增加了倒闸操作的工作效率。因此，为了使配电网的运行能够顺利进行，必须对合环运行所需的电流进行计算，并在合环电流过限的情况下调整合环电压，使其低于安全范围。

1.配电网合环概述

随着配电网的建设与发展，电力系统的配置结构日趋合理，同时也使多个电力系统之间的互联比例得到了提高，因此，提高供电网络的稳定性就成了电力系统合环运行时必须重点解决的问题。在实际应用中，非停电负载转移是常用的一种运行方式。从工作原则上讲，合环供电方式是在两个变电所的低电压母线上分别设置一条配电线，并利用联络器将其连接起来。在配电网正常工作时，联络器需要被切断，而在配电网的操作中，也就是某些变电所所引出的线路有必要进行维修，或有什么不寻常之处，应首先关闭联络开关，切断该站点的出线，然后使用另外一条低压母线及另外一条分配线，以保证电力系统的连续供应。

在必要的情况下进行合环操作，在配电网联络器未断开之前，联络器两端的电压差值不为0，当联络器断开后，接通联络器两端的电压差值为0。合环之后，接通电源两端的电压差值会瞬间改变，从而产生电流，如果电流太大，则会造成线路出现负荷，甚至是出现继电保护的错误动作，从而造成电力供应的问题。在配电网合环运行过程中，合环切换过程中会出现冲击和稳态，因此如何获得正确、合理的合环电压是保证配电网安全、可靠运行的重要因素。在较为完备的配电网中，需要将各个终端装置将开关状态、保护、馈线负荷等实时信息传送给主机，从而为进行精确、有效的数据分析打下坚实的基础[1]。

2.合环电流计算

在配电网合环工作中，合环开闭器将会出现稳定电压和脉冲电压，而合环电流的计算需要精确的电力系统的工作参数。在配电网自动化的基础上，通过主台的数据收集和监控功能，可以对各个终端（馈线、配变终端）等进行实时监测，并对配电网的运行状态进行分析，从而实现对配电网运行的实时监测。

当前，国内部分区域电力调度自动化体系还不完善，可以采用过渡性的方法来解决电力调度中的采集问题。通过自动控制软件的界面，可以输入配电网公共信息模块CIM（Common Information Mode）的实时信息，并将其引入到生产管理平台，以获得馈线结构的配电网络和馈线的参数，从而产生一个统一的网络结构，并进行相应的计算，以保证合环计算的实时性和精确性。

3.合环电流综合调控模型

在配电网合环运行过程中，由于合环的冲击电流会导致出现快速关断保护动作，从而导致合环失败，因此，本篇文章主要将重点放在合环脉冲电流的调节上。为了实现合环电流的自动调节，调度员往往采用调整变压器的变比和调整电容器补偿的方法。都是，由于目前的配电网中有许多的联络切换和分段切换，所以配电网的重组也就成了电力调度的一种主要方式。此外，由于变比的变化对配电网的无功影响较小，所以我们可以通过对电容的补偿和电网的重组进行合环控制。

4.综合调控模型求解

4.1合环电流灵敏度分析

合环电流的灵敏度可以量化地反映调节的作用，根据灵敏度的强弱，可以选择更高效的调节方法，并将其应用到调节单元候选组，使其在配电网中的应用范围更广。调节电容补偿量和网络重构这两种调节方法实质上都是配电网的阻抗。4.2遗传算法求解

该方法通过对多个限制问题的求解，将原有问题转化为非限制问题，从而方便采用基因演算。在方程限制条件下，合环电流的计算结果是完全一致的，如果不是一致，就需要在合环电流上加上一个大数值，使得配电网的合环电流能继续传递下去；在非等式条件下，需要采用函数方法，在目标函数中添加一种处罚条件。

染色体是以二进制编码的形式进行的，利用0和1的基因比表示相应开关的断开情况和闭合情况，而二进制码序列的十进制号表示结点电容值的位置，并将表示两个二进制的内容进行序列化，从而构成一种染色体。采用遗传演算法进行收敛性分析，可以得出合环电流的调节器集合，再根据合环电流的灵敏度进行迭代运算，即：对每个操作单元进行一次灵敏度运算，选取目前最灵敏的单元进行操作，并根据“先重组再操控”的原则，将操作切换作为控制单元，直到调整方案中各部件的操作次序，最后形成整体调整方案

[2]。

5.配电网合环电流调控策略分析

合理地进行合环电流计算是进行配电网调控的前提和依据。在实施合理的合环控制策略前，必须对合环的稳定电流进行精确的分析，并根据实际情况制定相应的调整措施，使合环电压降到临界点，从而为合环操作创造有利的环境。在配电网合环运行中，由于合环的冲击电流太大，就会导致短路保护的快速关闭，从而造成合环运行的故障。本文所论述的合环工作电流，主要是合环的冲击，但在合环稳定状态下，应注意避免因合环过高的电压而发生的保护行为。从合环稳定电流与冲击电流的角度分析，二者有一定的正比，通常情况下，合环时的冲击电压减小，合环稳定的电压也会随之减小，所以应努力使系统的电压保持在临界点之下，并对合环稳定的电压进行检测，确定其有无超限。

在实际运行中，通常采用电容投切和网络重组来控制合环电流，从而达到合环的目的，通常采用两种方法，其中一种方法可以达到较好的控制效果，但要想达到更高的控制效率，就必须同时采用两种方法，这就需要对这种操作方法进行全面的控制。以目前常见的调节方法为例，当使用完整的循环控制数学模式时，如果使用完整的遍历构造搜寻空间，不但会造成搜寻的耗时、耗力及耗费，而且会造成许多非可能的解决方案，从而降低运算速度。

利用基因演算法计算合环电流的方法，在该方法的收敛性下，得出了一个合环电流的全面控制方法，但这只是一个结果，并不能决定各个控制方法的先后次序，通常，控制的次序都会对最后的控制结果产生一定的影响，比如电流和电压太高，如果改变控制序列，那么就会产生完全不同的结果。

总结语：配电网的合环运行是配电自动化和提高供电可靠性的一个关键问题。在合环运行过程中，为了保证合环的运行不超出限制，调度员必须事先进行一些调节和改变。为了解决合环操作中合环控制的问题，本文提出了一种基于合环控制的集成控制模式，并依据灵敏度选择了相应的控制单元组，采用基因方法进行求解，最终利用灵敏度计算方法来决定调节单元的运行次序，以此来决定控制方案。最后，本篇文章通过对某区域合环电流调节操作的分析，表明了其控制方法的可行性和实用性，为电力系统的调度和运营管理工作的技术支撑奠定了基础。

参考文献：

[1]王木楠.配电网合环电流计算及调控策略分析[J].科技创新与应用,2014(26):166-167.

[2]邓哲林. 复杂配电网合环电流计算及调控策略研究[D].华北电力大学,2012.