10kV配电线路跨500kV片区合环调电技术研究

苏 冀 段 喻 马 杰 周胜超 张馨介

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

0 引言

10kV 配网线路在计划性检修业务停电前、非计划性故障及缺陷处理过程中，需要将该线路非必要停电区段所供电的用户负荷转移至其他的电源点代供。转移用户供电负荷的方式分为合环（不停电）调电及停电调电两种模式，目前计划检修停电调电比率高达74%，合环调电却不足30%，停电调电模式时，则需要用户短时停电，客户停电感知增加，投诉增多，严重影响客户供电的优质服务。本文主要是从拓宽10kV 配网线路合环调电范围，开展跨500kV 片区合环调电技术研究，开发一套配电网合环调电大数据分析与决策系统开展电网实时潮流计算，提高潮流计算准确性，并利用BPA 计算验证跨500kV 片区的10kV 线路阻抗转移比情况，通过合环试验验证合环调电大数据分析与决策系统潮流计算的准确性和跨500kV 片区合环的可行性。跨片区合环技术的推广应用，昆明地区85%的10kV 配网线路可开展合环调电，可显著减少客户停电感知，提高我局客户用电优质服务。

1 10kV 配网线路跨500kV 片区合环调电核心影响要素分析

如图1 的等值合环网络模型所示，两回不同的10kV 线路分别由两段母线V1 和V2 分别供电，将两段母线外网等值阻抗记为R0和X0；10kV 线路甲阻抗记为R1和X1，10kV 线路乙阻抗记为R2和X2，10kV甲、乙两回线路其联络点的联络断路器记为P，P 处分闸位置状态，联络断路器P 两侧存在不同的电位VP1、VP2，及两回10kV 线路的负荷电流记为I1和I2。

图1 10kV 配网线路等值合环网络模型

1.1 10kV 配网线路跨500kV 片区合环稳态分析

为确保跨500kV 片区合环试验成功，在联络断路器P 合上处运行状态时，涉及的10kV 回路设备不应发生过载或保护动作跳闸。在联络断路器合环时，V1与V2之间会构成并联回路，可得以下关键条件：

式中，I合为断路器P 处运行状态时10kV 甲、乙两回线路合环后的环路电流；IN1、IN2是10kV 甲、乙两回线路额定承载电流；V1、V2 分别是10kV 线路甲和10kV 线路乙的首端电压；R1 及X1 为10kV 线路甲的阻抗；R2 及X2 为10kV 线路乙的阻抗；I0转为外网等值网络在10kV 甲、乙两回线路在合环时转移至10 kV 环路上的电流；I0为10kV 甲、乙两回线路合环前外网等值网络穿越电流，I'0为10kV 甲、乙两回线路合环时外网等值网络穿越电流；Ih总为10kV 甲、乙两回线路合环时外网与10kV 环路总电流。

1.2 10kV 配网线路跨500kV 片区合环暂态分析

在实施合环调电操作过程中，不但要分析合环之后稳态潮流对电网运行造成的影响，还需考虑合环后的电网安全运行受暂态潮流（即冲击电流）影响的情况。合环冲击电流为合环过程中电流可能出现的最大瞬时值，通常，冲击电流呈现幅值较大，但持续的时间较短的特点，同时，由于电力系统三相对称的特性，以B 相为例进行研究分析，计算合环冲击电流暂态过程的单相等值电路模型（如图2 所示）。图中e（t）为合环点两侧电压差等效为B 相的相电压。

图2 合环冲击电流暂态过程的单相等值电路模型

合环电路的时域微分方程式如下：

式中，α是合环初始状态，t= 0 时E的初相角，由该时刻合环点两侧电压的相角差确定。

利用拉普拉斯变换，将时域非线性微分方程式转换为复频域中的代数方程进行计算求解，以此可得合环电流的表达式为：

根据以上表达式可知合环电流分别由以下两部分组成，一是存在周期分量，另一个则是存在非周期分量。当线路参数已知情况下，周期分量的幅值是大小恒定的，非周期分量则是依照指数函数的规律单调递减的直流分量。

1.3 10kV 配网线路跨500kV 片区合环调电核心影响要素

根据上述分析，为确保成功开展合环调电，需要考虑以下几方面的影响要素：

1）电压差条件：V1 与V2 的电位差要小，我局10 kV 母线的电压差异应在0.7kV 以内。

2）合环路径阻抗；

3）合环线路负荷情况。我局合环线路负荷达80%以上不安排合环。

4）暂态过程影响因素：合环暂态冲击电流不能引起保护动作，我局保护配置满足合环调电要求。

通过以上论证，10kV 配网线路跨500kV 片区合环调电的核心影响要素为阻抗转移比。

2 10kV 配网线路跨500kV 片区合环调电阻抗转移比分析

以昆明局跨500kV 片区10kV 宝华寺线与10kV 金家线合环为例，利用BPA 计算跨500kV 片区合环调电阻抗转移比用BPA进行计算：

（1）合环前

（2）合环后

（3）500kV A线路单线故障时

转移比/金家线：(6.6 - 6.4)/306.4 = 0.065%。

结论：因10kV线路阻抗转移比：

即10kV 线路的阻抗归算到500kV 电压等级后，阻抗值会变成原来的2500 倍，10kV 线路阻抗值比500kV线路阻抗值大很多，即使在合环期间500kV线路故障跳闸，转移到10k 线路上的负荷都会很小，不会造成10kV 线路跳闸或烧毁，因此跨500kV 片区的10kV 线路是可以开展合环调电。

3 10kV配网线路跨500kV片区合环调电算例

根据前述10kV 配网线路跨500kV 片区合环调电阻抗转移比分析，以昆明电网实际网架为模型，在母线电压差满足，线路负荷不超过400 A 的情况下，选择20 组合环、解环具备遥控操作的跨500kV 片区的10kV 联络线路开展合环试验，验证合环调电的成功率。

以昆明电网丰大方式为基础，利用配电网合环调电大数据分析与决策系统开展实时潮流计算，对跨4个不同500kV 片区的10kV 线路进行合环试验验证。如表1。

表1 50组跨4个不同500kV片区的10 kV联络线路合环调电成功率

4 结束语

本文建立了配网10kV 线路跨500kV 片区合环调电模型，开展稳态、暂态分析得出影响跨500kV片区合环调电的核心影响要素为阻抗转移比，进一步分析得出阻抗转移比对跨500kV 片区10kV 联络线路合环调电没有影响，接着选取了20 组合环、解环具备遥控操作的跨500kV 片区的10kV 联络线路开展合环试验，进一步论证了在潮流计算通过的前提下，跨500kV 片区的10kV 配网线路是具备合环条件的，2021 年—2022 年在昆明各区县局实际应用下来，合环调电成功率均为100%。在开展技术研究的同时，还专项制定了相应的管理措施进行合环期间的安全管控。