配電網合環電流計算及調控策略分析

王木楠

摘 要：在用戶對用電要求越來越高，傳統配電網難以滿足用戶供電需求的基礎上，配電網合環操作也逐漸成為實現配電自動化，提升供電可靠性中著力要考慮的問題。文章在簡要介紹配電網合環相關知識的基礎上，針對合環穩態電流的計算和調控策略展開初步探索，旨在拋磚引玉，與大家相互交流，推進相關工作的更好開展。

關鍵詞：配電網；合環操作；電流計算；調控

1 配電網合環概述

隨著配電網的不斷建設和發展，配電網的結構設置也逐漸趨于合理化，也進一步提升了多電源互聯互通的比率，對此，如何改善提升供電網的穩定性也成為配電網合環中需要著力考慮的問題。在實踐中，常常使用不停電負荷轉供作為主要操作手段。從操作原理上看，配電網合環模式主要是指讓兩個變電站的低壓母線各帶一條配電線路[1]，并在配電線路之間通過聯絡開關實現互聯。在配電網正常運行時，聯絡開關斷開，當配電網運行出現故障時，即某個變電站所帶出線路的開關需要檢修或者發生異常時，則需先合上聯絡開關，再斷開該站的出線開關，利用另一個低壓母線和兩端的配電線路來實現配電網的持續供電，配電網絡合環示意圖如圖1所示。

當需要進行帶電合環操作時，在聯絡開關沒有打開前，其兩側的電壓差不為零，當聯絡開關閉合后，其對應兩側的電壓差為零。合環以后，聯絡開關兩端電壓差瞬時發生變化，必將引起環流的出現，如果環流過大，還會引起路線過載或者路內繼電器保護誤動，導致故障問題的出現，影響供電系統的正常使用。在配電網執行合環操作時，在合環開關處會產生沖擊電流和穩態電流，為保障配電網的安全穩定運行，獲取科學準確的合環電流是關鍵。在功能相對完善的配電自動化系統中，各終端設備會將開關狀態、繼電保護、饋線負荷等實時信息傳遞至主站，為高效準確的數據計算奠定良好基礎。

2 合環穩態電流的計算

對應如圖1所示的配電網合環系統，在執行合環操作時，可結合疊加原理對兩個線路的電流進行疊加，分別包含：合環之前各支路的初始電流以及由聯絡開關兩端電壓向量差引起的環流。對于合環之前各支路之間的初始電流[2]，運行人員可以結合傳統的潮流計算獲得，也可以從SCADA系統中直接獲取。因此，如何計算合環支路環流也成為合環穩態電流計算的關鍵。結合圖1所示的合環網絡來看，如果假設兩個子網絡對應的合環節點分別是p和q，采用戴維南等值后，對應的合環示意圖如圖2所示。

聯立上述三個方程組時，不難發現在三個方程組中存在三個未知量，如果進一步展開，則一共有六個方程組和六個未知量，經過求解方程組，不難得到方程組的求解結果。在求解上述方程組的過程中，首先要確定合環支路負荷等效阻抗Z1，結合如圖3的示意圖來看，在配電網運行中，負荷節點往往沿梳狀結構分布，對負荷的實時分布也無法準確及時的獲取。因此，在具體計算中，可以結合等效負荷模型，用集中負荷來等效饋線上分布的電荷，借以保障簡化前后的電壓差？駐U近似或者相等。

3 配電網合環電流調控策略分析

做好復雜配電網合環電流計算工作，是開展有效電流調控的前提和基礎。在開展有效的配電網合環調控策略之前，首先要準確計算出合環沖擊電流和合環穩態電流，當這兩個電流超越限度時，要因地制宜的采取有效地調控策略，將合環電流將至限值以下，為操作人員的安全合環操作營造良好的條件。在配電網的合環操作實踐中[3]，常常是因為合環沖擊電流過大而出現速斷保護動作而致使合環操作失敗。對于文章的討論，合環操作電流主要是指合環沖擊電流，但也要同時兼顧防止出現合環穩態電流過大而出現的保護性動作。從合環穩態電流和沖擊電流兩者的關系來看，兩者之間存在一定的比例關系，一般來說，合環沖擊電流降低的同時也會造成合環穩態電流的下降，因此，需著力將配電網的沖擊電流控制在限值以下，同時，需要檢驗合環穩態電流，查看其是否越限。

在具體操作實踐中，為了實現配電網調控合環電流，實現安全合環，常用的措施是進行電容器投切和網絡重構，在很多情況下，只要使用上述兩種方式中的一種即可實現良好的調控效果，但是為了進一步提升改進調試的效果，豐富調整調控手段，常常綜合使用兩種調控手段，因此，有必要重點研究綜合調控現象。以調控中常用的遺傳算法為例，在進行綜合環綜合調控數學模型時，若采用完全遍歷形成搜索空間，則不僅會延長搜索時間，帶來資源的浪費和消耗，也會導致在搜索過程中形成大量的不可行解，影響算法的計算效率，故常常對這些算法進行程序設計，最終以程序的形式來實現。應用遺傳算法解合環電流綜合調控問題，在算法收斂以后即得到綜合調控合環電流的可行方案，但也只是得到所有方案結束以后的最終狀態，并沒有確定各種調控手段的順序，一般來說，調控順序也會影響最終的調控效果，如以某種方式調控時會出現電流或者電壓過大的情況，而換一種調控順序，則效果則會大不相同。

參考文獻

[1]白玉東.計及分支負荷分布的配電網合環穩態電流計算[J].現代電力，2011（12）：34-38.

[2]鄧哲林.復雜配電網合環電流調控的實用化策略研究[J].現代電力，2012（12）：11-16.

[3]鄒俊雄.10kv配網合環轉電計算模型與試驗分析[J].電力系統保護與控制，2010（10）：145-149.