關(guān)于環(huán)網(wǎng)解列及短路電流抑制技術(shù)研究綜述

王佳潤　張鐵巖

摘 要：在電網(wǎng)發(fā)展過程中，存在一種特別的網(wǎng)架機(jī)構(gòu)，即電磁環(huán)網(wǎng)，它在一定程度上影響了中國電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。本文作出猜想，基于柔性環(huán)網(wǎng)控制的基礎(chǔ)原理，構(gòu)建柔性環(huán)網(wǎng)控制器裝置級、系統(tǒng)級數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上分析柔性環(huán)網(wǎng)控制器抑制短路電流的機(jī)理，提出以復(fù)合電流控制器為基礎(chǔ)的柔性環(huán)網(wǎng)控制器短路電流控制對策。除此之外，還制定了以以改善FAHP的電磁環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)的解環(huán)方案評估方法。

關(guān)鍵詞：電磁環(huán)網(wǎng)；短路電流；模糊層次分析法；解環(huán)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.164

1 背景及意義

在電力系統(tǒng)獲得較好的完善和發(fā)展之后，城市電網(wǎng)傳輸功率得到了快速的增加，所以城市電網(wǎng)需要建設(shè)更多更高電壓等級的輸電線路。經(jīng)總結(jié)，可發(fā)現(xiàn)中國電網(wǎng)存在以下特征：第一，電網(wǎng)發(fā)展較為迅速，存在較顯著的短路電流超標(biāo)問題；第二，電磁環(huán)網(wǎng)眾多，輸電能力遭受局限。

遼寧電網(wǎng)是整個東北電網(wǎng)的負(fù)荷中心，具體位于東北電網(wǎng)的南面。以電源負(fù)荷分布特點(diǎn)及網(wǎng)架結(jié)果為依據(jù)，遼寧電網(wǎng)主要可劃分為以下3個系統(tǒng)：第一是遼西，第二是中北部，第三是遼南。當(dāng)前，借助10回500kV交流線、1回±500kV直流線、1座500kV直流背靠背換流站，遼寧電網(wǎng)和外網(wǎng)建立了以下聯(lián)絡(luò)通道：利用遼吉省間四回線，受電于吉林電網(wǎng)，利用科沙雙回線，受電于蒙東通遼電網(wǎng)，利用赤峰外送四回線，受電于蒙東赤峰電網(wǎng)，利用±500kV伊穆直流受電于蒙東伊敏電網(wǎng)，利用500kV高嶺換流站往華北電網(wǎng)輸電。

在遼寧電網(wǎng)得到持續(xù)性發(fā)展之際，其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)得到了持續(xù)的強(qiáng)化。在“十二五”期間，中北部電網(wǎng)將形成500kV內(nèi)外立體化雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，220kV電網(wǎng)網(wǎng)架密集，短路電流超標(biāo)將給電網(wǎng)供電能力、供電可靠性以及電網(wǎng)調(diào)度靈活性等方面帶來很大的困難。所以需盡快研發(fā)新的方法和技術(shù)，妥善解決因電磁環(huán)網(wǎng)所造成的問題，探究智能電網(wǎng)未來的出路。

2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)

中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電力系統(tǒng)無法與之保持相應(yīng)的發(fā)展速度。盡管我國政府部門十分注重這方面的建設(shè)，投入大量資金建設(shè)了較多的火電站，并通過可行的方式實現(xiàn)了各電站的有效連接，建造了電力線路網(wǎng)，可是，這些線路上的電流持續(xù)增多，尤其是在發(fā)生短路后，電流值會劇增，引起了較顯著的危害。以有效制約電流的持續(xù)增加為目的，很多國家都要求電力部門盡快制定和采取合適的舉措，限制電流的最高值，并強(qiáng)調(diào)，電力公司在進(jìn)行輸電線路建設(shè)時，其設(shè)備的額定電流值需高于限定的最高值。

假如供電線路的電流數(shù)值太高，會嚴(yán)重影響線路的輸送功能；反過來，假使輸電網(wǎng)的電流不足，也會引發(fā)較多棘手的問題。需要注意的是，繼電器的極限值并不是愈高愈好，還應(yīng)該對其他設(shè)備能力進(jìn)行統(tǒng)一的考慮，如有關(guān)設(shè)備的散發(fā)熱量的能力、抵抗大電流對通信信號進(jìn)行擾動的能力等。在這點(diǎn)上，國外已經(jīng)積累了較多的先進(jìn)經(jīng)驗，對這些經(jīng)驗進(jìn)行歸納后，具體呈現(xiàn)為下面幾點(diǎn)：第一，電網(wǎng)規(guī)模的規(guī)劃應(yīng)具有充分的合理性，第二，使用合適的設(shè)備運(yùn)行方法，第三，增強(qiáng)研發(fā)電氣元件的能力。

在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中，電磁環(huán)網(wǎng)屬于一種不安全隱患，是必須面對和解決的問題。在電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行過程中，應(yīng)明確以下問題：如果出現(xiàn)事故，現(xiàn)存的安全舉措能否保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)入一定時期后，需評判和確定是否適合電磁環(huán)網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行。在高一級電壓電網(wǎng)的建設(shè)得到一定進(jìn)展后，下級電壓電網(wǎng)理應(yīng)慢慢嘗試分區(qū)運(yùn)行，彼此鄰近的分區(qū)應(yīng)保持互為備用。合理分層，即把各個規(guī)模的發(fā)電廠與負(fù)荷連接至對應(yīng)的電壓網(wǎng)絡(luò)之上；合理分區(qū)，即圍繞受端系統(tǒng)，把外部電源接至受端系統(tǒng)，建立一個供給和需求具有較好平衡性的區(qū)域，并通過聯(lián)絡(luò)線實現(xiàn)和鄰區(qū)的連接。

總結(jié)以上敘述可發(fā)現(xiàn)，在中國建設(shè)了一批電壓超過750kV和1000kV輸電網(wǎng)后，基于電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式，應(yīng)該設(shè)計科學(xué)高效的控制對策，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性能，節(jié)約成本，可是在改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的過程中，由于顧及到具體情況，所以才有了逐步打開電磁環(huán)網(wǎng)的方式，，爭取落實高一級電壓等級電網(wǎng)所具備的大容量輸送優(yōu)勢，以免高壓線路產(chǎn)生故障后，輸出現(xiàn)大功率轉(zhuǎn)移，造成嚴(yán)重的停電事故。

3 關(guān)于電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方案評估預(yù)想

（1）對柔性環(huán)網(wǎng)控制策略的研究。研究根據(jù)柔性環(huán)網(wǎng)控制器的基本原理，建立柔性環(huán)網(wǎng)控制器裝置級、系統(tǒng)級數(shù)學(xué)模型；對不對稱故障條件下環(huán)網(wǎng)控制器的內(nèi)部動態(tài)特性和環(huán)網(wǎng)控制器的零序電流進(jìn)行分析和模型的搭建，并提出柔性環(huán)網(wǎng)控制策略。

（2）對短路電流抑制技術(shù)的研究。主要以柔性環(huán)網(wǎng)控制器制約短路電流的原理為據(jù)，從抑制短路電流作用出發(fā)，結(jié)合柔性環(huán)網(wǎng)控制器的安裝位置，占地及經(jīng)濟(jì)性因素限制，提出了4種基于柔性環(huán)網(wǎng)控制器的短路電流超標(biāo)方案，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較。

（3）對模糊層次分析法的研究。研究根據(jù)模糊層次分析（FAHP）法建立層次結(jié)構(gòu)模型，提出一種改進(jìn)權(quán)重的FAHP法，改進(jìn)了模糊判斷矩陣的一致性，提煉和融合層次分析法以及模糊理論的長處，以梯形模糊數(shù)取代兩兩對比因素的重要度，從而有效彌補(bǔ)層次分析法無法有效規(guī)避專家主觀性的不足。

（4）對系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)解列原則研究。研究涉及基于改進(jìn)FAHP的電磁環(huán)網(wǎng)解列的方案，并結(jié)合鞍山電網(wǎng)進(jìn)行仿真，希望可以更加客觀、科學(xué)、全方位地評估不同電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方案的長處和不足，給電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)創(chuàng)造有力的決策支持。

4 結(jié)論與展望

通過對柔性環(huán)網(wǎng)控制器的基本原理，建立了柔性環(huán)網(wǎng)控制器裝置級、系統(tǒng)級數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上分析柔性環(huán)網(wǎng)控制器抑制短路電流的機(jī)理的研究，提出基于復(fù)合電流控制器的的柔性環(huán)網(wǎng)控制器短路電流控制策略。從抑制短路電流作用出發(fā)，結(jié)合柔性環(huán)網(wǎng)控制器的安裝位置，占地及經(jīng)濟(jì)性因素限制，提出了4種基于柔性環(huán)網(wǎng)控制器的短路電流超標(biāo)方案，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較。

此外，提出了基于改進(jìn)FAHP的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方案評估的想法，所提方法改進(jìn)了模糊判斷矩陣的一致性，提煉和融合層次分析法以及模糊理論的長處，以梯形模糊數(shù)取代兩兩對比因素的重要度，從而有效彌補(bǔ)層次分析法無法有效規(guī)避專家主觀性的不足，繼而更加客觀、科學(xué)、全方位地評估不同電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方案的長處和不足，給電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)創(chuàng)造有力的決策支持。endprint