規劃可轉供指標測算輔助工具的研究和開發

江明純，關健，楊煒楠

(廣東電網有限責任公司汕頭供電局，廣東汕頭， 515000)

0 引言

隨著配電網建設工作的不斷深入，配電網網絡結構日趨復雜，電網元件“N-1”通過率作為供電可靠性的重要指標，反映了一個地區的網架結構水平和供電安全水平。這就要求規劃可轉供指標的測算準確、全面。

本文通過分析在編制高壓電網規劃指標測算中的一些常見問題，提出相應的解決方案和計算方法，基于此開發出規劃可轉供指標測算輔助工具[1]，為配電網分析及規劃工作提供了參考。

1 簡述問題現狀

1.1 指標說明

在判斷高壓變電站供電能力時，一方面需考慮變電站容量配置、接線方式及運行情況，另一方面需對網絡負荷的轉移能力進行測算評估，前者表示了通常狀態下的變電站負載能力，后者表示故障條件下變電站低壓側線路能夠將負荷轉至站外供電的能力，一般在“N-1”條件下開展配電網轉供電能力測算[2]。

根據指標定義與認定標準，滿足“N-1”條件即在正常運行方式下電力系統中任一元件（如線路、發電機、變壓器等）故障或因斷開[3]，考慮備自投、運行方式調整和下級電網轉供，電力系統應能保持穩定運行和正常供電，不損失負荷，其他元件不過負荷。

1.2 規劃可轉供指標計算過程繁瑣問題

在可轉供指標測算工作中，對單一饋線組的計算較為簡單，而在計算全市指標時，動輒幾十上百座變電站、數千回饋線，網架結構更加復雜，涉及數據量較大，依靠人工計算、判斷費時費力，隨著數據量的增加復核、糾錯的難度相應地提高了，出現錯漏的可能性也大大增加。

1.3 規劃可轉供指標準確率不足問題

對于中壓網架規劃而言，可轉供線路是指有聯絡關系的中壓線路處于最大負荷運行方式下，其中某一回線路的變電站出線開關故障或計劃停運時，其全部負荷可通過轉供電倒閘操作，轉由其余線路供電。在計算中中壓規劃僅需計算是否線路全部負荷可轉出，如全部可轉即為可轉供線路，反之無論可轉出多少負荷均視為不可轉供。

高壓配電網規劃時往往引用中低壓的可轉供判斷結果，這就導致漏計了能夠部分轉出負荷的饋線。同時中壓規劃的分析成果無需考慮高壓網架結構，如一回饋線轉至同個變電站另一臺主變下的站內成環線路供電也可視為可轉供，這兩回站內成環饋線均為可轉供線路，但實則均無法對站外轉出負荷，這同樣將導致測算結果的準確性降低，不利于下一步開展規劃分析工作。

2 研究思路及計算方法

2.1 問題解決思路

在可轉供能力測算中，舍棄中壓網架規劃分析結論，按照高壓網架結構自上而下重新構建饋線臺賬信息，以饋線所屬站變母線、限流值、高峰電流、聯絡線路情況作為線路屬性。設計數種中壓典型接線的簡易判斷方法開展邏輯計算，得到全市所有10kV饋線組的轉供能力（可完全轉供、可部分轉供、不可轉供）及轉供負荷量（電流值、有功值），將10kV線路可轉供測算結果輸出至全市高壓變電站、主變負載情況表，計算在考慮下級電網轉負荷情況下，變電站單臺主變停運，是否造成其他元件過負荷，獲得“N-1”分析結論。

2.2 饋線可轉供能力測算

2.2.1 簡化線路信息

將饋線信息簡化為標準臺賬，每條饋線分別擁有5-9個值，分別為所屬變電站、所屬主變、所屬10kV母線、高峰電流值、安全電流值、聯絡線路1、聯絡線路2、聯絡線路3、聯絡線路4。

2.2.2 邏輯判斷過程

在實際生產運行中，饋線轉供需要結合實際網架結構、分段聯絡位置和現場運行情況綜合考慮，由于后續“N-1”測算是以高壓變電站主變為對象開展研究，饋線轉供能力的測算僅考慮中壓電網網架支撐能力即可[4]，此處列舉了變電站的幾種常見中壓網架結構，提出簡化的可轉供判斷與計算方法。

①饋線組中均為變電站1出線，多回饋線分布于站內不同母線：以“2-1”單環網典型接線為例。

圖1 “2-1”單環網典型接線示意圖

每回饋線高峰負荷電流分別為Ia、Ib，安全電流分別為Ia0、Ib0，若Ib0>Ia+Ib，則饋線A可向母線外轉出全部負荷，向母線外的可轉出負荷量記為I1=Ia；若Ib0

②饋線組中僅有一回饋線屬于變電站1，其余線路為站外聯絡線路：以3供一備典型接線為例。

圖2 3供一備典型接線示意圖

饋線D為備供線路，其余饋線高峰負荷電流分別為Ia、Ib、Ic，四回饋線安全電流分別為Ia0、Ib0、Ic0、Id0，饋線組內站外總安全電流I站外0=Ib0+Ic0+Id0，饋線組內站外總電流I站外=Ib+Ic，若I站外0-I站外>Ia，則饋線 A可向站外轉出全部負荷，向站外的可轉出負荷量記為I2=Ia；若I站外0-I站外

③饋線組中有兩回及以上饋線屬于變電站1，其余線路為站外聯絡線路：以“3-1”單環網（3回線路為1組）典型接線為例。

圖3 “3-1”單環網（3回線路為1組）典型接線示意圖

每回饋線高峰負荷電流分別為Ia、Ib、Ic，安全電流分別為Ia0、Ib0、Ic0，饋線組內站外總安全電流I站外0=Ic0，饋線組內站外總電流I站外=Ic，若I站外0-I站外>Ia+Ib，則饋線 A、饋線B可向站外轉出全部負荷，可共同向站外的可轉出負荷量記為I2=Ia+Ib；若I站外0-I站外

在累加全站可轉出負荷時，該種多回站內線路通過同一站外聯絡線路向外送出的情況，應以饋線組為單位進行計算，避免重復計入可轉出負荷。

④饋線組中饋線間無直接聯絡的復雜接線情況：以“3-1”單環網（4回線路為1組）接線為例，饋線A與饋線B、饋線C聯絡，與饋線D無直接聯絡；饋線B與饋線A、饋線D聯絡，與饋線C無直接聯絡；饋線C、饋線D同樣與饋線B、饋線A無直接聯絡。

每回饋線高峰負荷電流分別為Ia、Ib、Ic、Id，安全電流分別為Ia0、Ib0、Ic0、Id0。在計算變電站1饋線向站外轉供能力時，對饋線A、饋線B進行分類討論，即將該饋線組拆分視作兩個“2-1”單環網接線饋線組開展計算，計算方式同例①，若Ic0-Ic>Ia，則饋線A可完全轉出，轉出負荷量為I2=Ia；若Ic0-IcIa，則饋線 A可向母線外轉出全部負荷，向母線外的可轉出負荷量記為I1=Ia；若I母線外0-I母線外

圖4 “3-1”單環網（4回線路為1組）典型接線示意圖

盡管該種網架接線與例③同為“3-1”環網結構，但饋線A所供負荷需經數次倒閘操作方能轉移至站外聯絡線路饋線D，轉供可實施性較差，在上述計算過程中視為無法轉供至饋線D。在變電站主變N-1測算時，認為饋線A、饋線C構成的“2-1”單環網與站內線路饋線B不通過同一站外聯絡線路轉出負荷，無需以饋線組形式進行計算。

2.2.3 變電站主變N-1測算

在所有饋線組完成饋線可轉供分析后，將結果導至變電站主變負荷表，校驗轉出負荷后變電站主變負載率滿足“N-1”原則要求。

①對于單臺主變110kV變電站

單臺主變變電站需達到饋線站間聯絡率100%，可轉出負荷占比100%，方可滿足“N-1”要求。

②對于兩臺主變110kV變電站

在兩臺主變變電站的任意一臺變壓器故障時，全站負荷轉由剩余主變供電，若（全站負荷-全站可轉出負荷）/剩余主變容量<100%，則該變電站主變均滿足“N-1”要求。

③對于三臺主變110kV變電站

若該變電站10kV母線為單母線三分段接線（如圖1所示），當#1主變（邊側主變）故障時，（#2主變負荷-#2主變可轉出負荷）/#2主變容量<100%，且（#3主變負荷+#2主變轉至#3主變供電負荷-#3主變可轉至站外負荷）/#3主變容量<100%，則#1主變滿足“N-1”要求；#3主變同理；當#2主變（中間位主變）故障時，根據負荷情況選擇將10kV#2母線轉至#1主變或#3主變中供電，考慮轉出負荷后不造成變壓器過載，則#2主變滿足“N-1”要求。

圖5 10kV單母線三分段接線接線示意圖

若該變電站10kV母線為單母線四分段接線，如圖所示10kV#2母線分為#2A段與#2B段，可靈活分配#2主變供電負荷。在這種接線方式下，當#1和#3主變（邊側主變）故障后負荷轉移至#2主變，#2主變可將10kV2A段或2B段母線轉由另一臺運行主變供電；當#2主變故障后，兩段10kV母線均分至剩余兩臺運行主變供電，測算時考慮向站外轉出負荷后即可，轉出負荷后不造成變壓器過載，則該變電站主變滿足“N-1”要求。

圖6 10kV單母線四分段接線接線示意圖

3 規劃可轉供指標測算輔助工具

本文以廣東某城市高峰負荷日中部分負載數據為例，通過指定斷面電網負荷數據，計算全市所有10kV饋線組的轉供能力，得到全市變電站主變的轉供能力，進一步考慮下級電網轉負荷情況下，變電站單臺主變停運，是否造成其他元件過負荷，獲得“N-1”分析結論。如圖7所示。

圖7 規劃可轉供指標測算輔助工具輸出結果圖

經實測，本課題設計的規劃可轉供指標測算輔助工具可以自動計算所有中壓饋線轉供能力，對復雜配電網接線判斷準確，方便展示全市變電站可轉供負荷情況，同時便捷開展“N-1”校驗分析，所用數據、表模均為現有成熟數據[5]，取值簡單，人工操作少。

該工具可作為電網規劃專業和調度專業的日常計算輔助工具，應用于110kV及10kV電壓等級的電網運行現狀分析、規劃修編、規劃指標分析、負荷預測及電網工程項目評審工作，可有效深化規劃、調度專業人員對網架的掌握與理解，提高數據分析效率，降低工作負擔。