配电网带电合环的智能化辅助决策系统分析及应用

胡晓斌 曾庆霖 翁剑 杨万

摘要：配电网在运行过程中，常常因为检修或者配电网发生故障等原因，需要切换电源。如果所切换的电源是来自同一个变电站，则可以采取带电合环的方式切换电源，从而实现不停电合环，提高配电网的供电可靠性。但配电网在不停电合环操作过程中也存在着较大的操作安全风险，需要通过采取智能化辅助决策技术，来对配电网合环操作风险加以管控。本文详细分析了配电网带电合环的智能化辅助决策技术实现原理，并介绍了该智能化辅助决策技术在实际配电网操作中的相关应用情况。

关键词：配电网带电合环智能化辅助决策

Analysis and Application of Intelligent Decision Support System for Distribution Network With Electric Closing ring

HU  XiaobinZENG QinglinWENG JianYANG wan

（State Grid Jiangxi Electric Power Company， Wuning County branch， Wuning ， Jiangxi Province 332300 China）

Abstract： Distribution Network in Operation Process， often because of maintenance or distribution network failure and other reasons， the need to switch power. If the power supply is from the same substation， the power supply can be switched by the live loop， so as to realize the live loop and improve the reliability of power supply. However， in the operation process of distribution network， there are also large operational safety risks， which need to be managed by intelligent decision-making technology. In this paper， the principle of intelligent assistant decision-making technology for live closing loop in distribution network is analyzed in detail， and the application of the intelligent assistant decision-making technology in actual distribution network operation is introduced.

Key Words： Distribution Network; Live loop; Intellectualization; Assistant decision-making

在现代配电网中，常常会涉及带电合环操作，虽然具有一定的操作安全风险，但也具有较为明显的优势。通过在实际的配电网合环操作中采取带电合环的方式，可以降低配电网的停电损失，提高电网企业的概念收益，同时也能够很好地树立电力企业的良好形象。同时带电合环操作也能够使得配电网中的缺陷得到及时有效的隔离和处置，保障配电网的安全稳定运行[1]。本文首先分析了配电网带电合环的必要性和在操作过程中存在的技术问题，之后阐述了具体的配电网带电合环的智能化辅助决策技术原理，最后介绍了该技术的应用，对于加强配电网带电合环操作的安全风险管控，保证配电网的稳定运行具有一定的价值。

1 配电网带电合环的必要性和存在的技术问题

1.1 配电网带电合环的必要性

配电网合环操作是配电网运行人员经常需要进行的常规操作，如果配电网在带电合环操作过程中，需要操作的配电线路是来自不同的上级变电站，则在操作过程中可能会导致电力系统中局部电力线路出现过负荷的情况。如果过负荷情况较为严重，还可能会导致不必要的线路保护跳闸。在配电网长期的运行过程中，大多时候都是采取停电的方式，来规避此類操作风险[2]。但随着电力用户对配电网供电可靠性要求的提高，带电合环操作是现代配电网的发展需求。同时，采用带电合环操作，可以显著降低配电网的停电时间，在最大限度上降低电力用户对电力企业服务的投诉概率，故依然有必要进行配电网带电合环操作。

1.2 配电网带电合环操作中存在的技术问题

在配电网带电合环操作中，由于配电网的网络结构会发生改变，形成较为复杂的电磁环网，因此在操作中也面临着较大的风险，会使得环网中出现较大的环流。总体而言，在操作过程中存在的主要技术问题包括以下几点。

一是会造成非同期合闸。在高压电网中的开关一般会设置同期合闸装置，而配电网中的10kV开关都没有设置同期合闸装置。当高压如110kV线路为双电源给配电网供电，并且高压为开环运行方式，此时在带电合环操作过程中需要考虑非同期合闸问题。如果条件不能满足，此时必须要采用先停电之后再送电的操作方式[3]。但如果高压电网为单电源，此时也就不存在非同期合闸的操作安全问题。

二是因相位或者相序的差别而导致带电合环操作失败。如果是环网间的合环，或者是来自同一个电源点的两路出现合环，必须要满足相位以及相序相互一致，这样才能够顺利实现配电网的带电合环操作。如果没有对相位以及相序进行检测就进行合环，则会给电力系统带来较大的冲击，对电力设备也会带来较大的损伤，故在带电合环操作中应对相位以及相序进行检查。

三是过负荷。由于带电合环会使得网络中出现较大的环流，环流的分布和网络中的阻抗比有关，可能会使得局部设备过负荷[4]。在环网中所出现的循环功率难以对其进行控制，可能会远远超过电气设备的最大允许电流，从而严重威胁到电气设备的安全运行。

四是在带电合环操作过程中产生的冲击电流，会使得保护动作跳闸。

2 配电网带电合环的智能化辅助决策系统分析

配电网运行操作人员在带电合环操作之前，一般可以借助配电网带电合环智能化辅助决策系统，事先模拟如果合环配电网络及上级主网会呈现出的运行状态，从而来判断带电合环操作是否具有较高的安全风险。

2.1 配电网带电合环智能化輔助决策系统的设计

在配电网带电合环智能化辅助决策系统中，可以基于Windows系统来进行开发和设计。系统组成主要包括了支持模块、高级应用功能模块以及数据库管理等功能模块。其中在支持模块中包括了图形模块和通信模块。通信模块的作用是从调度自动化系统中获取主网的运行数据信息，从而在配电网操作决策中加以应用;图形模块则是为了方便对系统的参数进行维护。对于配电网带电合环智能化辅助决策系统中的数据库系统，可以采取SQL数据库，用于对历史数据和实时数据进行管理，见图1 。

2.2 配电网带电合环智能化辅助决策系统的功能设计

在配电网带电合环智能化辅助决策系统中，应设计多个不同的功能，保证当配电网合环操作完毕之后系统从多个不同角度进行评估，依然符合运行安全性和稳定性的要求。在系统中的高级应用功能模块中，包括了状态估计、短路电流分析、潮流分析和安全性分析，以便从多个不同的角度对配电网带电合环操作进行安全性评价。其中状态估计功能可以根据状态量测数据和最小二乘法对高压主网进行计算，以便估算出因合环而产生的循环功率。

短路电流分析主要是用来对电气设备的安全性进行校验，应计算合环之后各条线路的出口处发生三相短路后的短路电流值。安全性分析是用来全面对电网中的设备进行安全性检验，包括冲击电流检验、动稳定和热稳定检验等。在配电网带电合环智能化辅助决策系统的输出界面上，应采用可视化界面展示出配电网合环的分析结果，以及合环操作之后各个电气设备的校验结果，从而方便配电网运行操作人员进行分析和判断是否应该进行带电合环操作[5-6]。合理设计配电网带电合环智能化辅助决策系统中的上述各项功能，基本就能够很好地对配电网的合环操作分析进行评估分析。

3 配电网带电合环智能化辅助决策系统的应用

3.1 配电网的结构及合环操作模式

随着配电网的发展，高压将会直接深入负荷中心，今后在配电系统中的网络结构大致为高压110kV变电站以及220kV变电站将直接给10kV开关站及环网柜进行供电，同时各个环网柜之间也可以通过开关进行互联，相互转供负荷，以提高配电网的供电可靠性。并且为了提高配电网的供电可靠性，将会在10kV侧进行大量的合环操作。

在配电网合环操作中，主要的模式有以下几种：一是对同一个变电站不同母线，通过闭合10kV分段开关来实现合环操作，这个操作在变电站内完成;二是对同一个变电站不同母线，通过闭合开关站中的分段开关来进行合环，该操作在开关站内完成;三是不同的变电站出线，通过开关站进行合环，该操作在开关站内完成;四是同一个变电站出线通过环网开关进行合环，在环网柜完成该项操作;五是不同变电站出线通过环网开关进行合环，在环网柜完成该项操作。

3.2 配电网带电合环智能化辅助决策系统的应用关键技术

根据上述几种配电网合环操作模式，在应用智能化辅助决策系统时，首先需要建立合环操作的数据库，以便为合环操作分析提供丰富的数据信息。在数据库系统中应包括配电网的拓扑结构、线路长度及阻抗等参数、负荷情况、电气设备的参数等，同时还应该包括系统的电源情况。在操作配电网带电合环智能化辅助决策系统时，应按照规定的步骤进行操作，保证辅助决策结果的准确性。

在配电网带电合环的分析计算中，需要计算合环之前配电网中各条支路上的初始电流数值。同时还需要计算由于合环开关两端的电压差。而在网络中产生的循环电流数值以及在网络系统中的分布情况，其中对于初始潮流的计算，可以采取前推回代法。此外，配电网带电合环智能化辅助决策系统中的数据输入和输出也是开发该系统中的关键技术之一，应保证录入系统中的各项参数的准确性，以及系统读取到的网络拓扑结构的完整性。这是正确对合环操作风险进行评估分析的重要前提条件。同时在辅助决策结果数据的输出上，也应在合适的界面上展示出来，并符合配电网调度人员的操作和使用习惯。随着配电网带电合环智能化辅助决策系统在实际应用中经验的积累，会对系统进行改进和提高，以便取得更好的辅助决策应用效果，使配电网带电合环智能化辅助决策系统能够得到推广及应用，满足现代配电网的操作运行需求。

4 结论

保证配电网的安全稳定运行，对提高配电网的供电可靠性具有重要的意义，并且能够提高电力用户的用电满意度。加强配电网合环操作过程中的风险管控，可以有效降低配电网在带电合环操作过程中的安全风险。本文所分析的配电网带电合环的智能化辅助决策系统，可以在实际的配电网操作过程中加以应用，从而更好地为配电网合环操作护航。

参考文献

[1] 吴艳娟，王皓月，杨理.基于优先级的配电网合环综合辅助决策算法[J].电力系统保护与控制，2020，48（22）：57-67.

[2]薛飞.基于配电自动化实时数据和数字仿真的智能调度分析决策关键技术[J].宁夏电力，2019（1）：71.

[3] 丁柱卫.配电自动化故障处理仿真及培训系统关键技术[J].科技与创新，2018（18）：6-7.

[4] 翟卓. 地区电力调度安全风险分析及对策研究[D].郑州大学，2020.

[5] 刘婷，卢海，尚慧玉.基于综合量化与模糊推理的运行规划分负荷辅助决策[J].云南电力技术，2019，47（6）：33-37+48.

[6]陈冠宇. 10kV城区配网分布式智能自恢复技术研究[D].广东工业大学，2020.