地區次輸電網消弧線圈優化補償運行

王書春,張喜林,完顏霆一

（1.長春供電公司,吉林 長春 130021;2.南京理工大學動力工程學院,江蘇 南京 210094）

在中性點經消弧線圈接地的小電流接地系統中,消弧線圈補償是否合理關系電網三相電壓平衡和發生單相接地時消弧效果,對保證電網的安全運行和供電質量起到重要作用。地區次輸電網中存在多于2臺消弧線圈當發生開關跳閘及為選擇單相接地點進行網絡分割等電網結構發生變化時電網處于動態過程中。盡管新型自動跟蹤消弧線圈已經問世,但電網中仍有大量需要人工調整的消弧線圈在運行（將在電網中持續運行很長時間）。因此,對小電流接地系統具有2臺以上消弧線圈的地區次輸電網進行消弧線圈優化運行分析十分必要。

1 設計思路

根據消弧線圈整定計算原則,在選定了次輸電網所包含的線路及可用的消弧線圈后,系統自動計算電網的總電容電流及可用消弧線圈在各種組合下的電感電流,判斷可能存在的補償方式,并在補償方式和補償度的驅動下,窮舉各消弧線圈分接頭的位置組合方案并計算校驗,選擇滿足補償度及整定校驗條件的方案,然后用量化趨近標準法對這些合理方案進行評優,得出最優方案。總計算流程如圖1所示。

2 系統模型的建立

首先建立地區次輸電網基礎數據（建立系統模型）。由于電網改造等原因引起電網結構或參數變化時,只需修改系統模型中相關內容。

2.1 電網模型

將地區次輸電網中所有正常運行方式下以一次變電站為中心的分網和非正常運行方式下由2個或2個以上一次變電站為中心的分網組成的聯合電網統一編號,并按指定格式錄入,形成電網庫。

圖1 總計算流程簡圖

2.2 線路模型

將本地區次輸電網中所有63 kV線路統一編號,按指定線路參數、信息參數和格式進行錄入,形成線路庫。

線路參數包括線路名稱、編號、電壓、架空線路長度、架空線有無接地線、電纜長度、與本線路同桿并架線路的編號和實測電容電流等。整定計算過程中優先采用線路實測電容電流,只有在實測參數不存在時,根據線路參數采用計算機自動算出線路電容電流值。

信息參數包括線路所帶消弧線圈（可為多臺）編號、所在電網（可為多個）編號和轉送線路（可為多條）編號等。

2.3 消弧線圈模型

將所有消弧線圈統一編號,將消弧線圈名稱、編號、優先級別及各分接開關位置對應的電感電流按指定格式錄入,形成消弧線圈庫。優先級別為自然數,數小優先級高,數大優先級低。

3 整定計算

3.1 流程圖

整定計算流程圖如圖2所示。

3.2 選擇補償電網

自動對電網庫進行整理,提供全部次輸電網名稱供選擇。

3.3 選擇次輸電網所包含的線路

圖2 整定計算流程圖

在選定次輸電網線路庫中查找出可能運行于本網的所有線路,并提供相關全部線路名稱供選擇。正常情況下待整定次輸電網所包含的線路將是所提供線路的一部分或全部,根據待整定電網實際運行情況選擇待整定電網所包含線路。

自動累加各線路的電容電流之和,并根據是否為同桿并架雙回線加以修正。

判斷選擇結果是否存在邏輯錯誤,如線路B是經線路A單線轉送的線路,未選線路A而選擇了線路B,屬邏輯錯誤。

3.4 選擇次輸電網可用消弧線圈

待整定次輸電網所包含線路選定后,查找出待整定次輸電網可能用到的所有消弧線圈,并將消弧線圈名稱列出供選擇。根據電網實際運行情況選擇出可用的消弧線圈,把選擇結果形成臨時消弧線圈庫。判斷臨時消弧線圈庫是否為空,若空表明待補償電網無可用消弧線圈。

判斷出哪些線路帶消弧線圈,如消弧線圈所在變電站只有1條送電線路在本網內,則默認該送電線路帶消弧線圈;如消弧線圈所在變電站有2條及以上送電線路在本網內,則提示選擇哪條送電線路帶消弧線圈。

3.5 解列點設置及被分割子網再選擇

允許根據電網實際運行需要設置解列點,并將運行于本網的線路和消弧線圈列出,提示選擇被解列點分割成2個子網各包括哪些線路和消弧線圈,并將其存入分割子網庫。必須保證被解列點分割成的2個子網具備以下條件：2個子網中均有線路和消弧線圈,同一線路和消弧線圈不能在2個子網中同時出現,2個子網中的線路和消弧線圈之和應與分割前電網一致。如上述條件不滿足則分割有誤,應重新設置解列點。

3.6 整定參數賦值及修改

根據消弧線圈補償整定計算原則,自動為整定計算參數賦初值,考慮線路參數不準確等原因造成次輸電網電容電流總和的計算值與實際值可能有一定偏差,實際工作中往往用經驗參數去彌補這一差值,為此設計了修改整定參數這一功能。

附加電容電流IC附為母線電容電流等線路電容電流以外設備的電容電流。IC附確定后,系統將對選定線路計算出的總電容電流進行修正,得出整定計算需要的總電容電流∑IC。

標準補償度ρ標為根據本地區次輸電網實際情況確定的最優補償度。標準補償度ρ標分為標準過補償度ρ標過和標準欠補償度ρ際欠。

補償度允許偏差Δρ。選定了待補償次輸電網所包括的線路及附加電容電流后,整個補償次輸電網總電容電流∑IC將是一個定值。消弧線圈選定后,對于任一種分接開關位置組合總電感電流∑IL也將是一個定值。給定的標準補償度ρ標也是一個定值。

式（1）成立的可能極小,因此要給補償度加一個允許偏差：

補償度在其允許偏差范圍內。補償度允許偏差分過補償度允許偏差Δρ過和欠補償度允許偏差Δρ欠。

極限欠補償度ρ極欠。為在小電流接地系統中,如為欠補償運行,允許的最小欠補償度;如為過補償運行,當任意一條帶消弧線圈的線路跳閘后,系統為欠補償運行時所允許的最小欠補償度。

極限過補償度ρ極過。為在小電流接地系統中,如為過補償運行,允許的最小過補償度;如為欠補償運行,當任意一條線路（帶消弧線圈線路除外）跳閘,系統為過補償運行時所允許的最小過補償度。

3.7 整定計算

3.7.1 數值條件

各消弧線圈分接開關位置在某一給定組合方案下,待整定電網補償度為

當（ρ標過-Δρ過）＜ρ＜（ρ標過+Δρ過）或（ρ標欠-Δρ欠）＜ρ＜（ρ標欠+Δρ欠）成立（待整定次輸電網補償度在標準過（欠）補償度的允許偏差范圍內時）,則認為該方案滿足過（欠）補償的數值條件。

3.7.2 校驗條件

根據消弧線圈整定計算原則,當次輸電網過補償運行時,應滿足任一條帶消弧線圈線路跳閘后系統不發生諧振;當電網欠補償運行時應滿足任一條線路跳閘后系統不發生諧振;當設定的任一解列點發生解列時,任一子網不發生諧振。所謂的不發生諧振是指滿足參數設置中給定的極限過（欠）補償條件（補償度絕對值|ρ|＞ρ極（過）欠）。

4 方案優化

4.1 評優原則

次輸電網正常運行時,在給定補償度允許偏差較小的情況下,整定計算出的全部合理方案所起的平衡電壓作用與接地時消弧效果差別較小,主要比較各方案補償方式、選用消弧線圈數量和選用消弧線圈優先級別等。

在事故或異常狀態下電網結構發生變化時,各方案的消弧效果將有較大差別,此時主要比較各方案的綜合補償效果（各種事故狀態下的補償度平均值與標準補償度的偏差）。

4.2 量化評優方法

采取量化趨近標準法進行評優。首先給定一個基礎分,根據需要制定評優標準,根據各方案偏離標準情況予以扣分。最后比較所有方案得分,分數最高者為最優。

4.2.1 基礎分

為使各方案最后得分不為負值,在評比前首先給各方案一個基礎分。

4.2.2 評分標準制定與修改

4.2.2.1 補償方式

默認標準補償方式為過補償方式。將過補償方案扣0分,而欠補償方案扣一個分值很大的分（例如1 000）。

4.2.2.2 消弧線圈優先級

選用消弧線圈的默認原則為優先選擇樞紐變電站消弧線圈。樞紐變電站消弧線圈優先級高,終端變電站消弧線圈優先級低。一個次輸電網同時運行的消弧線圈可能為多臺,應取其綜合優先級（平均值）。默認優先級為1級,優先級平均值每低一級扣100分。

4.2.2.3 補償度偏差

根據整定計算中給定的標準補償度,對于任一方案,正常方式下的補償度每偏差0.1%、各種事故狀態下平均補償度偏差值每增加0.1%均默認扣2分。

5 結語

該整定方法具有快速、準確、方便和靈活等特點,有很強的適用性和通用性。不僅適用于參數準確的地區次輸電網,而且適用于參數不完全準確,整定計算時對經驗依賴程度較高的地區電網。其量化優化功能改變了傳統經驗型評估方法,為經驗型調度向分析型調度過渡奠定了基礎。開發的軟件在長春地區電網應用效果較好。