关于环网解列及短路电流抑制技术研究综述

王佳润　张铁岩

摘 要：在电网发展过程中，存在一种特别的网架机构，即电磁环网，它在一定程度上影响了中国电网的安全性和稳定性。本文作出猜想，基于柔性环网控制的基础原理，构建柔性环网控制器装置级、系统级数学模型，并在此基础上分析柔性环网控制器抑制短路電流的机理，提出以复合电流控制器为基础的柔性环网控制器短路电流控制对策。除此之外，还制定了以以改善FAHP的电磁环网为基础的解环方案评估方法。

关键词：电磁环网；短路电流；模糊层次分析法；解环

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.164

1 背景及意义

在电力系统获得较好的完善和发展之后，城市电网传输功率得到了快速的增加，所以城市电网需要建设更多更高电压等级的输电线路。经总结，可发现中国电网存在以下特征：第一，电网发展较为迅速，存在较显著的短路电流超标问题；第二，电磁环网众多，输电能力遭受局限。

辽宁电网是整个东北电网的负荷中心，具体位于东北电网的南面。以电源负荷分布特点及网架结果为依据，辽宁电网主要可划分为以下3个系统：第一是辽西，第二是中北部，第三是辽南。当前，借助10回500kV交流线、1回±500kV直流线、1座500kV直流背靠背换流站，辽宁电网和外网建立了以下联络通道：利用辽吉省间四回线，受电于吉林电网，利用科沙双回线，受电于蒙东通辽电网，利用赤峰外送四回线，受电于蒙东赤峰电网，利用±500kV伊穆直流受电于蒙东伊敏电网，利用500kV高岭换流站往华北电网输电。

在辽宁电网得到持续性发展之际，其网架结构得到了持续的强化。在“十二五”期间，中北部电网将形成500kV内外立体化双环网结构，220kV电网网架密集，短路电流超标将给电网供电能力、供电可靠性以及电网调度灵活性等方面带来很大的困难。所以需尽快研发新的方法和技术，妥善解决因电磁环网所造成的问题，探究智能电网未来的出路。

2 研究现状及发展动态

中国经济高速发展，电力系统无法与之保持相应的发展速度。尽管我国政府部门十分注重这方面的建设，投入大量资金建设了较多的火电站，并通过可行的方式实现了各电站的有效连接，建造了电力线路网，可是，这些线路上的电流持续增多，尤其是在发生短路后，电流值会剧增，引起了较显著的危害。以有效制约电流的持续增加为目的，很多国家都要求电力部门尽快制定和采取合适的举措，限制电流的最高值，并强调，电力公司在进行输电线路建设时，其设备的额定电流值需高于限定的最高值。

假如供电线路的电流数值太高，会严重影响线路的输送功能；反过来，假使输电网的电流不足，也会引发较多棘手的问题。需要注意的是，继电器的极限值并不是愈高愈好，还应该对其他设备能力进行统一的考虑，如有关设备的散发热量的能力、抵抗大电流对通信信号进行扰动的能力等。在这点上，国外已经积累了较多的先进经验，对这些经验进行归纳后，具体呈现为下面几点：第一，电网规模的规划应具有充分的合理性，第二，使用合适的设备运行方法，第三，增强研发电气元件的能力。

在电力系统安全运行中，电磁环网属于一种不安全隐患，是必须面对和解决的问题。在电磁环网合环运行过程中，应明确以下问题：如果出现事故，现存的安全举措能否保证系统的安全稳定运行，在电网建设进入一定时期后，需评判和确定是否适合电磁环网开环运行。在高一级电压电网的建设得到一定进展后，下级电压电网理应慢慢尝试分区运行，彼此邻近的分区应保持互为备用。合理分层，即把各个规模的发电厂与负荷连接至对应的电压网络之上；合理分区，即围绕受端系统，把外部电源接至受端系统，建立一个供给和需求具有较好平衡性的区域，并通过联络线实现和邻区的连接。

总结以上叙述可发现，在中国建设了一批电压超过750kV和1000kV输电网后，基于电磁环网运行方式，应该设计科学高效的控制对策，增强电网运行的安全性能，节约成本，可是在改进网架结构的过程中，由于顾及到具体情况，所以才有了逐步打开电磁环网的方式，，争取落实高一级电压等级电网所具备的大容量输送优势，以免高压线路产生故障后，输出现大功率转移，造成严重的停电事故。

3 关于电磁环网解环方案评估预想

（1）对柔性环网控制策略的研究。研究根据柔性环网控制器的基本原理，建立柔性环网控制器装置级、系统级数学模型；对不对称故障条件下环网控制器的内部动态特性和环网控制器的零序电流进行分析和模型的搭建，并提出柔性环网控制策略。

（2）对短路电流抑制技术的研究。主要以柔性环网控制器制约短路电流的原理为据，从抑制短路电流作用出发，结合柔性环网控制器的安装位置，占地及经济性因素限制，提出了4种基于柔性环网控制器的短路电流超标方案，并进行技术经济性比较。

（3）对模糊层次分析法的研究。研究根据模糊层次分析（FAHP）法建立层次结构模型，提出一种改进权重的FAHP法，改进了模糊判断矩阵的一致性，提炼和融合层次分析法以及模糊理论的长处，以梯形模糊数取代两两对比因素的重要度，从而有效弥补层次分析法无法有效规避专家主观性的不足。

（4）对系统环网解列原则研究。研究涉及基于改进FAHP的电磁环网解列的方案，并结合鞍山电网进行仿真，希望可以更加客观、科学、全方位地评估不同电磁环网解环方案的长处和不足，给电网规划、建设创造有力的决策支持。

4 结论与展望

通过对柔性环网控制器的基本原理，建立了柔性环网控制器装置级、系统级数学模型，并在此基础上分析柔性环网控制器抑制短路电流的机理的研究，提出基于复合电流控制器的的柔性环网控制器短路电流控制策略。从抑制短路电流作用出发，结合柔性环网控制器的安装位置，占地及经济性因素限制，提出了4种基于柔性环网控制器的短路电流超标方案，并进行技术经济性比较。

此外，提出了基于改进FAHP的电磁环网解环方案评估的想法，所提方法改进了模糊判断矩阵的一致性，提炼和融合层次分析法以及模糊理论的长处，以梯形模糊数取代两两对比因素的重要度，从而有效弥补层次分析法无法有效规避专家主观性的不足，继而更加客观、科学、全方位地评估不同电磁环网解环方案的长处和不足，给电网规划、建设创造有力的决策支持。endprint