深圳電網EMS系統10 kV配網線路合環潮流計算誤差分析與研究

耿 博

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

目前，深圳電網已全面開展配網不停電轉電操作。按照深圳供電局有限公司的相關規定，在線路合環操作前，均要利用EMS系統進行合環操作校驗。校驗的內容主要是判斷合環轉電期間設備是否過載、合環過程中可能出現的合環電流過大而引起保護誤動作、短路電流超標以及發生短路故障但保護拒動等問題[1]。

但目前該系統在使用的過程中，運行人員發現利用現有的EMS系統進行合環模擬計算，存在計算誤差，造成了調度和運行人員的誤判斷。因此，本文基于深圳電網目前的系統現狀，對合環軟件計算誤差原因進行分析，以期不斷提升軟件的計算精度。

1 EMS系統合環潮流計算功能簡介

深圳中調EMS系統合環潮流計算功能主要包含主網110 kV線路合環計算模塊和配網10 kV線路合環潮流計算模塊。這兩個計算模塊的數據來源于EMS系統狀態估計實時斷面（狀態估計每1 min計算一次，確保斷面的實時性）或狀態估計歷史CASE（每15 min保存一次歷史CASE，確保在任意需求的時間點附近有保存的斷面）。用戶可以取狀態估計實時斷面或歷史CASE進行合環風險分析，根據計算得合環操作風險指標，為調度進行合環操作提供決策支持[2]。

2 10 kV線路狀態估計及潮流計算算法完善

軟件實際運用過程中，確實發現部分10 kV配網饋線潮流計算偏差較大，如部分空載（電流接近0）饋線負荷估計結果與SCADA實測值偏差較大。

經深入分析測試發現，10 kV狀態估計對不平衡量的分配方式存在缺陷。具體表現為原有算法認為饋線在投運狀態且負荷接近于零是不合理狀態，程序自動將狀態估計迭代計算過程產生的不平衡量分配到這些空載饋線上，導致這些空載饋線量測的狀態估計結果不準確[3]。

目前，已經改進了10 kV狀態估計不平衡量的分配方式，將狀態估計的不平衡量按照當前饋線負荷比例分配到每一條饋線，空載線路則不承擔不平衡量的分配。算法經過完善后，10 kV線路電流狀態估計結果與SCADA采集值相對誤差一般在2%～5%，滿足了狀態估計及調度員潮流功能的實用化應用需求[5]。圖1為梅林站10 kV線路SCADA采集量測值圖，圖2為算法完善后梅林站10 kV線路量測狀態估計結果圖。

圖1 梅林站10 kV線路SCADA采集量測值圖

3 部分10 kV線路合環潮流計算偏差較大問題分析

7月29日15:47，梅林站10 kV香蜜三線F14和農科站10 kV香域線F02進行合環轉電操作，在合環后引起線路兩側開關跳閘。站內保護錄波的數據顯示，合環時農科站側合環穩態電流約為695 A，梅林站側約為812 A，均達到了線路過流二段的動作限值，兩側開關保護動作跳閘。

圖2 算法完善后梅林站10 kV線路量測狀態估計結果圖

當天的運行方式為220 kV梅林站和220 kV祥和站在220 kV系統側合環運行，110 kV系統側解環運行。其中，農科站#2主變串供于“祥竹I線1453—竹農線1180—祥和站#2主變”供電路徑。當天，220 kV美視電廠未開機，110 kV美視B廠出力18×104kW并在220 kV梅林站110 kV系統側上網。合環路徑為梅林站F14香蜜三線→梅林站#2主變→梅祥甲線2280→祥和站#2主變→祥竹I線1453→竹農線1180→農科站#2主變→農科站F02香域線→梅林站F14香蜜三線。合環當天系統運行安全平穩，系統側不存在明顯不具備合環的因素[7]。合環兩側電流變化如圖3和圖4所示。

合環操作記錄如表1所示。

圖3 農科站#2主變變低502A開關合環瞬間電流突變

圖4 梅林站#2主變變低502開關合環瞬間電流突變

表1 合環操作記錄表

表1中，香蜜三線F14的合環操作潮流計算穩態電流為1 086.25 A，實際操作中故障錄波測得實際電流為812 A，合環操作計算電流相比實際合環操作電流偏大。

EMS系統合環潮流計算主要受3個因素影響，即合環點兩側饋線所在母線電壓幅值差、相角差以及環路等值阻抗3個因素。其中，合環點兩側10 kV母線電壓幅值與相角為EMS系統狀態估計計算結果，環路等值阻抗則由環路上的線路、主變的歸一化阻抗決定[8]。

（1）對比10 kV母線電壓幅值SCADA與狀態估計結果表明，此次合環點兩側母線電壓幅值的狀態估計結果與SCADA相同，合環誤差不是由母線電壓幅值差引起。

（2）SCADA無法采集母線電壓相角，狀態估計程序根據流入母線的有功與無功計算母線電壓相角，由于SCADA無功的采集存在誤差，且SCADA只采集10 kV線路電流，未采集有功、無功，冗余量測不足，使得EMS系統狀態估計很難準確計算合環點兩側母線電壓相角，可能造成合環潮流偏差[9]。

（3）環路上等值阻抗對合環潮流計算存在較大影響。由合環拓撲展示可知，本次合環經過1座220 kV主變、1條220 kV饋線、2座110 kV主變、2條110 kV線路以及2條10 kV饋線，環路上任何一個設備的參數不準確都將造成合環潮流計算不準確。經與安全生產管理系統PMS臺賬參數核對，110 kV及以上環路設備參數均與PMS一致，EMS系統參數維護準確[10]。

4 提高配網合環潮流計算的建議

4.1 提高主網設備參數的準確性

一方面，早期投產的輸電線路未進行阻抗等參數實測，只提供了線路類型和長度，在EMS系統中按照典型參數進行折算，存在一定的誤差，這種誤差反映在配網合環潮流時顯得較大；另一方面，線路投產前的靜態實測參數與線路運行時的動態參數存在一定誤差，線路空載、滿載及多回線路同時運行時的互感等因素均會影響到線路的動態阻抗參數[4]。

因此，一方面，建議結合線路停電等工作，對早期投產的輸電線路進行參數實測，使得EMS系統建立相對準確的計算模型；另一方面，建議設備管理部門及電力技術研究部門開展輸電線路參數在線動態測量的相關研究，使得SCADA采集的電網實時量測與電網設備實時動態參數相匹配。

4.2 提高EMS系統配網線路量測的冗余度

在具備條件的變電站或新建變電站中，增加10 kV線路有功、無功的采集與上送，使得EMS系統狀態估計具備充足的冗余量測，提高10 kV母線電壓相角的計算結果準確性。

4.3 推進輸配網協同潮流計算的實用化

隨著配網自動化建設逐步推進，配網自動化的覆蓋面越來越廣，為配網潮流計算等高級應用功能的建設提供了可能。建議在前期“輸配網協同的潮流計算關鍵技術研究”科技項目的基礎上，推進算法的實用化，利用配網自動化系統的數據與模型、計量自動化系統的數據等建立比較完整的電網模型和數據斷面，實現較為精確的配網合環潮流計算[6]。

5 結 論

本文研究了深圳電網目前采用的EMS軟件在配電網合環潮流計算時的誤差原因，并提出了可行性的建議，以供參考。