地区次输电网消弧线圈优化补偿运行

王书春,张喜林,完颜霆一

（1.长春供电公司,吉林 长春 130021;2.南京理工大学动力工程学院,江苏 南京 210094）

在中性点经消弧线圈接地的小电流接地系统中,消弧线圈补偿是否合理关系电网三相电压平衡和发生单相接地时消弧效果,对保证电网的安全运行和供电质量起到重要作用。地区次输电网中存在多于2台消弧线圈当发生开关跳闸及为选择单相接地点进行网络分割等电网结构发生变化时电网处于动态过程中。尽管新型自动跟踪消弧线圈已经问世,但电网中仍有大量需要人工调整的消弧线圈在运行（将在电网中持续运行很长时间）。因此,对小电流接地系统具有2台以上消弧线圈的地区次输电网进行消弧线圈优化运行分析十分必要。

1 设计思路

根据消弧线圈整定计算原则,在选定了次输电网所包含的线路及可用的消弧线圈后,系统自动计算电网的总电容电流及可用消弧线圈在各种组合下的电感电流,判断可能存在的补偿方式,并在补偿方式和补偿度的驱动下,穷举各消弧线圈分接头的位置组合方案并计算校验,选择满足补偿度及整定校验条件的方案,然后用量化趋近标准法对这些合理方案进行评优,得出最优方案。总计算流程如图1所示。

2 系统模型的建立

首先建立地区次输电网基础数据（建立系统模型）。由于电网改造等原因引起电网结构或参数变化时,只需修改系统模型中相关内容。

2.1 电网模型

将地区次输电网中所有正常运行方式下以一次变电站为中心的分网和非正常运行方式下由2个或2个以上一次变电站为中心的分网组成的联合电网统一编号,并按指定格式录入,形成电网库。

图1 总计算流程简图

2.2 线路模型

将本地区次输电网中所有63 kV线路统一编号,按指定线路参数、信息参数和格式进行录入,形成线路库。

线路参数包括线路名称、编号、电压、架空线路长度、架空线有无接地线、电缆长度、与本线路同杆并架线路的编号和实测电容电流等。整定计算过程中优先采用线路实测电容电流,只有在实测参数不存在时,根据线路参数采用计算机自动算出线路电容电流值。

信息参数包括线路所带消弧线圈（可为多台）编号、所在电网（可为多个）编号和转送线路（可为多条）编号等。

2.3 消弧线圈模型

将所有消弧线圈统一编号,将消弧线圈名称、编号、优先级别及各分接开关位置对应的电感电流按指定格式录入,形成消弧线圈库。优先级别为自然数,数小优先级高,数大优先级低。

3 整定计算

3.1 流程图

整定计算流程图如图2所示。

3.2 选择补偿电网

自动对电网库进行整理,提供全部次输电网名称供选择。

3.3 选择次输电网所包含的线路

图2 整定计算流程图

在选定次输电网线路库中查找出可能运行于本网的所有线路,并提供相关全部线路名称供选择。正常情况下待整定次输电网所包含的线路将是所提供线路的一部分或全部,根据待整定电网实际运行情况选择待整定电网所包含线路。

自动累加各线路的电容电流之和,并根据是否为同杆并架双回线加以修正。

判断选择结果是否存在逻辑错误,如线路B是经线路A单线转送的线路,未选线路A而选择了线路B,属逻辑错误。

3.4 选择次输电网可用消弧线圈

待整定次输电网所包含线路选定后,查找出待整定次输电网可能用到的所有消弧线圈,并将消弧线圈名称列出供选择。根据电网实际运行情况选择出可用的消弧线圈,把选择结果形成临时消弧线圈库。判断临时消弧线圈库是否为空,若空表明待补偿电网无可用消弧线圈。

判断出哪些线路带消弧线圈,如消弧线圈所在变电站只有1条送电线路在本网内,则默认该送电线路带消弧线圈;如消弧线圈所在变电站有2条及以上送电线路在本网内,则提示选择哪条送电线路带消弧线圈。

3.5 解列点设置及被分割子网再选择

允许根据电网实际运行需要设置解列点,并将运行于本网的线路和消弧线圈列出,提示选择被解列点分割成2个子网各包括哪些线路和消弧线圈,并将其存入分割子网库。必须保证被解列点分割成的2个子网具备以下条件：2个子网中均有线路和消弧线圈,同一线路和消弧线圈不能在2个子网中同时出现,2个子网中的线路和消弧线圈之和应与分割前电网一致。如上述条件不满足则分割有误,应重新设置解列点。

3.6 整定参数赋值及修改

根据消弧线圈补偿整定计算原则,自动为整定计算参数赋初值,考虑线路参数不准确等原因造成次输电网电容电流总和的计算值与实际值可能有一定偏差,实际工作中往往用经验参数去弥补这一差值,为此设计了修改整定参数这一功能。

附加电容电流IC附为母线电容电流等线路电容电流以外设备的电容电流。IC附确定后,系统将对选定线路计算出的总电容电流进行修正,得出整定计算需要的总电容电流∑IC。

标准补偿度ρ标为根据本地区次输电网实际情况确定的最优补偿度。标准补偿度ρ标分为标准过补偿度ρ标过和标准欠补偿度ρ际欠。

补偿度允许偏差Δρ。选定了待补偿次输电网所包括的线路及附加电容电流后,整个补偿次输电网总电容电流∑IC将是一个定值。消弧线圈选定后,对于任一种分接开关位置组合总电感电流∑IL也将是一个定值。给定的标准补偿度ρ标也是一个定值。

式（1）成立的可能极小,因此要给补偿度加一个允许偏差：

补偿度在其允许偏差范围内。补偿度允许偏差分过补偿度允许偏差Δρ过和欠补偿度允许偏差Δρ欠。

极限欠补偿度ρ极欠。为在小电流接地系统中,如为欠补偿运行,允许的最小欠补偿度;如为过补偿运行,当任意一条带消弧线圈的线路跳闸后,系统为欠补偿运行时所允许的最小欠补偿度。

极限过补偿度ρ极过。为在小电流接地系统中,如为过补偿运行,允许的最小过补偿度;如为欠补偿运行,当任意一条线路（带消弧线圈线路除外）跳闸,系统为过补偿运行时所允许的最小过补偿度。

3.7 整定计算

3.7.1 数值条件

各消弧线圈分接开关位置在某一给定组合方案下,待整定电网补偿度为

当（ρ标过-Δρ过）＜ρ＜（ρ标过+Δρ过）或（ρ标欠-Δρ欠）＜ρ＜（ρ标欠+Δρ欠）成立（待整定次输电网补偿度在标准过（欠）补偿度的允许偏差范围内时）,则认为该方案满足过（欠）补偿的数值条件。

3.7.2 校验条件

根据消弧线圈整定计算原则,当次输电网过补偿运行时,应满足任一条带消弧线圈线路跳闸后系统不发生谐振;当电网欠补偿运行时应满足任一条线路跳闸后系统不发生谐振;当设定的任一解列点发生解列时,任一子网不发生谐振。所谓的不发生谐振是指满足参数设置中给定的极限过（欠）补偿条件（补偿度绝对值|ρ|＞ρ极（过）欠）。

4 方案优化

4.1 评优原则

次输电网正常运行时,在给定补偿度允许偏差较小的情况下,整定计算出的全部合理方案所起的平衡电压作用与接地时消弧效果差别较小,主要比较各方案补偿方式、选用消弧线圈数量和选用消弧线圈优先级别等。

在事故或异常状态下电网结构发生变化时,各方案的消弧效果将有较大差别,此时主要比较各方案的综合补偿效果（各种事故状态下的补偿度平均值与标准补偿度的偏差）。

4.2 量化评优方法

采取量化趋近标准法进行评优。首先给定一个基础分,根据需要制定评优标准,根据各方案偏离标准情况予以扣分。最后比较所有方案得分,分数最高者为最优。

4.2.1 基础分

为使各方案最后得分不为负值,在评比前首先给各方案一个基础分。

4.2.2 评分标准制定与修改

4.2.2.1 补偿方式

默认标准补偿方式为过补偿方式。将过补偿方案扣0分,而欠补偿方案扣一个分值很大的分（例如1 000）。

4.2.2.2 消弧线圈优先级

选用消弧线圈的默认原则为优先选择枢纽变电站消弧线圈。枢纽变电站消弧线圈优先级高,终端变电站消弧线圈优先级低。一个次输电网同时运行的消弧线圈可能为多台,应取其综合优先级（平均值）。默认优先级为1级,优先级平均值每低一级扣100分。

4.2.2.3 补偿度偏差

根据整定计算中给定的标准补偿度,对于任一方案,正常方式下的补偿度每偏差0.1%、各种事故状态下平均补偿度偏差值每增加0.1%均默认扣2分。

5 结语

该整定方法具有快速、准确、方便和灵活等特点,有很强的适用性和通用性。不仅适用于参数准确的地区次输电网,而且适用于参数不完全准确,整定计算时对经验依赖程度较高的地区电网。其量化优化功能改变了传统经验型评估方法,为经验型调度向分析型调度过渡奠定了基础。开发的软件在长春地区电网应用效果较好。