一体化配电网合环在线校核系统的建设与应用

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(1.国网四川省电力公司电力科学研究院，四川 成都 610041；2.国网四川省电力公司，四川 成都 610041)

0 前 言

近年来，随着电网规模不断扩大，电网安全稳定问题日益突出。配电网作为电力传输的终端网络，线路错综复杂，方式调整频繁。配电网络架构的不断完善使具备合环条件的线路日益增多，为配电网调控运行带来了压力和挑战。优质服务及用户对停电事件容忍程度降低的压力，导致地县调层面对配电网合环负荷倒供的操作手段需求日趋迫切。10 kV配电网尤其是跨220 kV变电站形成电磁环网引起潮流重新分布，冲击电流大、合环失败造成严重后果等不利因素，需经过校核后进行合环操作。

目前，地区电网调控运行人员的合环操作依据主要分为人工经验和离线分析计算两种。

依据人工经验进行合环操作的方式，按照调度规定，核对相位相序相同，电压幅值相差20%、相角相差30°以内，可进行合环操作。人工经验合环操作要求调度运行人员熟知电网运行方式，熟悉线路运行情况，并且有丰富的调度生产经验，才能保证所选合环方式安全可靠。因此，人工经验在新投运线路有合环要求、调度运行人员业务技能不够高时，可能造成误判断，该类方式不具备普遍性，无法移植[1]。

离线分析计算方式不能满足实时性要求，合环电流计算结果精确性不高，未考虑在合环运行后电网的潮流分布、N-1安全状态、母线短路电流，缺乏有效的针对电网解合环操作的风险分析。同时未考虑主、配电网协同计算，现有的合环操作风险分析软件在涉及到主、配电网模型的合环时，往往采用主、配电网各自等值的方法，同样存在较大的计算误差，因此有必要通过主、配电网协同分析提高合环电流计算结果的准确性[2]。

1 系统的建设

在线校核系统的建设依托省地县一体化模型中心，构建覆盖35 kV及以上厂站的全数据、全模型。依托地调主配一体化智能电网调度控制系统(D5000)，构建覆盖本地区的主电网及10 kV配电网全数据、全模型。

基于两个一体化，主电网实时网络模型以及设备状态来自本地状态估计及省地县一体化模型中心(全省QS文件)计算结果，配电网模型数据来自本地主配电网一体化系统，并在地调层面通过主配一体化系统完成主配电网模型、数据拼接，作为在线校核计算的基础断面，通过全网自动拓扑搜索确定合环操作的环路路径，利用实时状态的全网导纳矩阵求解合环操作的合环端口阻抗，结合全网基态潮流信息以进一步求得合环电流的时域特性，并与合环线路保护的整定值进行比较，完成合环操作的风险分析。一体化配电网合环操作在线校核系统建设流程如图1所示。

图1 一体化配电网合环在线校核系统建设流程

2 系统功能及校核流程

2.1 系统功能

为开展不停电转供负荷，进行合环操作可行性分析和风险评估，在线校核系统提供了包括合环路径拓扑搜索和校验、合环稳态电流和冲击电流的计算、环路N-1安全分析和遮断容量扫描等功能，减少合环操作的风险。系统界面如图2、图3所示。

2.2 校核流程

在线安全校核流程分为7个步骤：模型断面选择、合环前潮流计算、设置合环点、获取线路参数和保护定值、合环路径校验、合环计算、合环结果和建议，如图4所示。

图2 综合研究分析主界面

图3 合环潮流主界面

图4 在线校核系统流程

3 系统应用

系统应用以合环稳态电流和冲击电流计算为例。

3.1 不同220 kV变电站10 kV线路解合环试验

以某地区不同220 kV变电站供电的10 kV线路为例，合环前运行方式如图5所示。

表1 不同220 kV变电站供电的10 kV线路合环计算值与实测值对比

合环前阳光变电站10 kV阳桥线993断路器有功0 MW、电流0 A；尖子山变电站10 kV尖牛线991断路器有功2.06 MW、电流115.31 A。

合环后在线校核系统计算结果如图6所示，阳光变电站10 kV阳桥线993断路器处合环故障录波装置实测采集值如图7所示。

图5 不同220 kV变电站10 kV线路合环前运行方式

图6 合环计算结果

图7 故障录波装置实测

计算值与实测值对比见表1。配电网合环操作在线校验中，阳光变电站10 kV阳桥线合环后稳态电流计算值为34.15 A,SCADA实测电流值为33.6 A,与真实值偏差0.55 A,偏差率为1.64%；尖子山变电站10 kV尖牛线合环后稳态电流计算值为133.58 A,SCADA实测电流值为144.38 A,与真实值偏差-10.8 A,偏差率为-7.48%；合环时计算的最大冲击电流有效值49.64 A，采集到的最大冲击电流有效值为47.52 A，与真实值偏差2.12 A，偏差率为4.46%。主配电网在线校核应用计算的数据与实际操作采集的数据值基本吻合。

3.2 同一220 kV变电站10 kV线路解合环试验

以某地区同一220 kV变电站供电的10 kV线路为例，合环前运行方式如图8所示。

图8 同一220 kV变电站供电的10 kV线路合环前运行方式

合环前凤凰变电站10 kV凤乐线935断路器有功0 MW、电流0 A；乐山变电站10 kV凤乐线925断路器有功1.49 MW、电流83.36 A。

合环后在线校核系统计算结果如图9所示，凤凰变电站10 kV凤乐线935断路器处合环故障录波装置实测采集值如图10所示。

计算值与实测值对比见表2。配电网合环操作在线校验中，凤凰变电站10 kV凤乐线合环后稳态电流计算值为324.87 A,SCADA实测电流值为316.8 A,与真实值偏差8.07 A,偏差率为2.55%；乐山变电站10 kV凤乐线合环后稳态电流计算值为281.25 A,SCADA实测电流值为265.92 A,与真实值偏差15.33A,偏差率为5.76%；合环时计算的最大冲击电流有效值461.84 A，采集到的最大冲击电流有效值为455.22 A，与真实值偏差6.62 A，偏差

表2 同一220 kV变电站供电的10 kV线路合环计算值与实测值对比

图9 合环计算结果

图10 故障录波装置实测

率为1.45%。主配电网在线校核应用计算的数据与实际操作采集的数据值基本吻合。

4 结 语

通过配电网合环在线校核软件进行计算，耗时短，效率高。基于全网实时模型的在线计算，合环电流数据准确性大幅提高，合环操作的指导性更强，能有效保证配电网合环安全与实际合环稳态和暂态数据的对比，表明一体化配电网合环在线校核软件计算结果正确，满足实践运行要求。