10kV配网自动化标准网架线路仿真培训系统潮流计算方法

黄超强 王佳佳 刘晓松 李阳 陈韦男

（深圳供电局有限公司 广东省深圳市 518000）

1 现状

当前配电自动化系统培训主要有两种形式:一种是建设真实若干条架空线路和电缆线路，配置真空断路器、环网柜和箱变搭建系统网架线路，培训比较完善，但建设费用较高，对场地需求大，培训周期长，效率低；另一种是利用虚拟现实技术的纯软件仿真，该形式实训系统建设成本低，工位扩展灵活，培训周期短，但受限于当前虚拟现实技术的技术水平，用于参观、演示效果较好，在操作方式和操作习惯上与真实生产实际操作有很大的区别。

本系统采用虚实结合的形式，通过模拟10kV 配网自动化标准网架线路，进行配网运行工况模拟，模拟系统生产运行中的潮流计算数据，自动控制、灵活切换各种工况，通过智能电源进行监测、保护、控制回路的电气量模拟，结合配电终端开展智能配网馈线自动化动作过程的培训，使得学员对10kV 配网自动化标准网架线路有了更直观的认识和理解。

2 整体设计方案

2.1 系统组成

系统一次接线如图1 所示，其中变电站出线开关采用虚拟开关的形式，默认处于合闸状态，其余7 套环网柜采用与真实一致的开关柜，一次系统接线模拟真实运行环境中常用的两供一备线路；仿真系统并不真实供应10kV 高压电源，也不作为配电设备向用户负载供电，通过系统运行的潮流计算结果，采用模拟加载电源为环网柜提供动作电源及信号电源。

2.2 潮流计算方法

系统运行界面实时显示各开关状态以及电压电流数据，开关闭合为红色，开关断开为绿色，线路带电着色，不带电为白色；实时显示潮流传输方向以及开关分合位状态，如图1 所示。

图1 ：系统一次架构图

2.2.1 带电状态计算

每套环网柜母线及出线带电状态分别用X1—X5 以及PT 表示，如图2 所示；对应不同环网柜前面加数字1#-7#予以区分；当母线带电时，X1=1；当母线不带电时，X1=0；当602 开关合闸时，602QF=1；当602 开关分闸时，602QF=0；依此类推；

图2 ：环网柜带电示意图

分别以2#环网柜和5#环网柜（联络开关）带电分析为例，其他环网柜不再一一列举

【当（F01QF*1#QF602*1#QF603*2#QF602=1）

或（2#QF604*3#QF602*3#QF603*4#QF602*4#QF604*5#QF602*5#X1=1）时，

2#X1=1；否则2#X1=0；】

【2#X2=1#X3；】

【当（2#X1*2#QF603=1）时，2#X3=1； 否则2#X3=0；】

【当（F01QF*1#QF602*1#QF603*2#QF602*2#QF604=1）

或（3#QF602*3#QF603*4#QF602*4#QF604*5#QF602*5#X1=1）时，

2#X4=1；否则2#X4=0；】

【当（2#X1*2#QF604=1）时，2#X5=1； 否则2#X5=0；】

【当（2#X1*2#QF601=1）时，2#PT=1； 否则2#PT=0；】

【当（F01QF*1#QF602*1#QF603*2#QF602*2#QF604*3#QF602*3#QF603*4#QF602*4#QF604

*5#QF602=1）时，5#X11=1；否则5#X11=0；

当（F02QF*6#QF602*6#QF603*7#QF602*7#QF604*5#QF603=1）时，5#X12=1；否则5#X12=0；

当（创业线F03QF*5#QF604=1）时，5#X13=1；否则5#X13=0；

当（5#X11=1 或5#X12=1 或5#X13=1）时，5#X1=1；否则5#X1=0；】

【5#X2=4#X4；】

【5#X3=7#X4；】

【当（5#X1=1 且5#QF601=1）时，5#PT=1；否 则5#PT=0；】

分别定义9 条线路为d01-d09，当d01=1 时，潮流方向从左至右；当d01=2 时，当d01=1 时，潮流方向从右至左；当d01=0 时，则代表线路不带电；

以d03 线路带电分析为例，

【当（F01QF*1#QF602*1#QF603*2#QF602*2#QF604=1）时，d03=1；

当（3#QF602*3#QF603*4#QF602*4#QF604*5#QF602*5#X1=1）时，d03=2；

当2#X4=0 时，d03=0；】

当不同位置带电时，分别让对应智能电源输出二次电压至保护终端，模拟系统带电状态；

2.2.2 潮流负荷计算

每个环网柜开关对应进出线电流潮流计算逻辑，根据计算结果使智能电源输出相应的电压电流，仅以A 相为例，不论正常运行还是故障，均满足以下条件

d07 d08 7#QF602 7#QF604 潮流计算结果0 2 1/0 0 7#G02IA=7#G04IA=0 7#G04IA=7#G03IA*7#X3*7#QF603+7#G05IA*7#X 5*7#QF605；1 2 0 0 7#G02IA=7#G04IA=0 0 2 1/0 1 1 2 1 0 7#G02IA=7#G03IA*7#X3*7#QF603+7#G05IA*7#X 5*7#QF605；1 2 0 1 7#G04IA=7#G03IA*7#X3*7#QF603+7#G05IA*7#X 5*7#QF605；2 2 1 1 7#G04IA=7#G02IA+7#G0 3IA*7#X3*7#QF603+7#G 05IA*7#X5*7#QF605；d06 d07 6#QF602 6#QF603 电流计算结果0 0 1/0 1/0 6#G02IA=6#G03IA=0 0 2 1/0 0 6#G02IA=6#G03IA=0 6#G03IA=6#G04IA*6#X4*6#QF604+6#G05IA*6#X 5*6#QF605；1 0 0 0 6#G02IA=6#G03IA=0 0 2 1/0 1 6#G02IA=6#G04IA*6#X4*6#QF604+6#G05IA*6#X 5*6#QF605；1 0 0 1 6#G02IA=6#G03IA=0 1 0 1 0 6#G02IA=6#G03IA+6#G0 4IA*6#X4*6#QF604+6#G 05IA*6#X5*6#QF605；1 2 0 0 6#G02IA=6#G03IA=0 1 1 1 1 6#G02IA=6#G04IA*6#X4*6#QF604+6#G05IA*6#X 5*6#QF605；1 2 0 1 1 2 1 0 6#G03IA=6#G04IA*6#X4*6#QF604+6#G05IA*6#X 5*6#QF605；

d01 d02 1#QF602 1#QF603 电流计算结果0 0 1/0 1/0 1#G02IA=1#G03IA=0 0 2 1/0 0 1#G02IA=1#G03IA=0 1#G03IA=1#G04IA*1#X4*1#QF604+1#G05IA*1#X 5*1#QF605；1 0 0 0 1#G02IA=1#G03IA=0 0 2 1/0 1 1#G02IA=1#G04IA*1#X4*1#QF604+1#G05IA*1#X 5*1#QF605；1 0 0 1 1#G02IA=1#G03IA=0 1 0 1 0 1#G02IA=1#G03IA+1#G0 4IA*1#X4*1#QF604+1#G 05IA*1#X5*1#QF605；1#G03IA=2#G02IA 1 2 0 0 1#G02IA=1#G03IA=0 1 1 1 1 1#G02IA=1#G04IA*1#X4*1#QF604+1#G05IA*1#X 5*1#QF605；1 2 0 1 1 2 1 0 1#G03IA=1#G04IA*1#X4*1#QF604+1#G05IA*1#X 5*1#QF605；

d02 d03 2#QF602 2#QF604 电流计算结果0 0 1/0 1/0 2#G02IA=2#G04IA=0 0 2 1/0 0 2#G02IA=2#G04IA=0 2#G04IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605；1 0 0 0 2#G02IA=2#G04IA=0 0 2 1/0 1 2#G02IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605；1 0 0 1 2#G02IA=2#G04IA=0 1 0 1 0

1 1 1 1 2#G02IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605；2#G04IA=3#G02IA 1 2 0 0 2#G02IA=2#G04IA=0 1 2 1 0 2#G02IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605；1 2 0 1 2#G04IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605；2 2 1 1 2#G04IA=2#G02IA+2#G 03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X5*2#QF605；2#G02IA=1#G03IA

d03 d04 3#QF602 3#QF603 电流计算结果0 0 1/0 1/0 3#G02IA=3#G03IA=0 0 2 1/0 0 3#G02IA=3#G03IA=0 3#G03IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605；1 0 0 0 3#G02IA=3#G03IA=0 0 2 1/0 1 3#G02IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605；1 0 0 1 3#G02IA=3#G03IA=0 1 0 1 0 3#G02IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605；3#G03IA=4#G02IA 1 2 0 0 3#G02IA=3#G03IA=0 1 1 1 1 1 2 1 0 3#G02IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605；1 2 0 1 3#G03IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605；2 2 1 1 3#G03IA=3#G02IA+3#G0 4IA*3#X4*3#QF604+3#G 05IA*3#X5*3#QF605；3#G02IA=2#G04IA

d04 d05 4#QF602 4#QF604 电流计算结果0 2 1/0 0 4#G02IA=4#G04IA=0

4#G04IA=4#G03IA*4#X3*4#QF603+4#G05IA*4#X 5*4#QF605；1 2 0 0 4#G02IA=4#G04IA=0 1 2 1 0 0 2 1/0 1 4#G02IA=4#G03IA*4#X3*4#QF603+4#G05IA*4#X 5*4#QF605；1 2 0 1 4#G04IA=4#G03IA*4#X3*4#QF603+4#G05IA*4#X 5*4#QF605；4#G04IA=4#G02IA+4#G 03IA*4#X3*4#QF603+4#G05IA*4#X5*4#QF605；4#G02IA=3#G03IA 2 2 1 1

3 结束语

电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。本文所写潮流计算，并非是根据电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损，而是对于仿真运行的电力系统，通过潮流计算使各个智能电源输出各项电压电流数据，使系统能在不带真实高压电的情况下进行系统仿真运行模拟。