地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)研究

郝珈瑋，陸超，鄧孟華，閻鼎，孫志恒

（國網上海市電力公司市南供電公司，上海 200233）

近年來，隨著國民經濟的迅猛發(fā)展，電力網架日趨復雜，如何對龐大的地區(qū)電網進行供電風險管控，成為首當其沖的問題。地區(qū)級電網一般是指以220kV 變電站為樞紐的220kV 及以下電壓等級設備構成的網絡，屬于電能傳輸環(huán)節(jié)的中后端，直接面向大工業(yè)用戶、高壓用戶?？蛻魧╇姷目煽啃砸笤絹碓礁撸嵘╇娍煽啃缘幕A就是電網風險管控分析。

現(xiàn)有的電網風險研究工作成果豐富：文獻[2-3]以人工分析為主，逐個考慮變電站單電源情況下可能造成的風險，優(yōu)點是分析準確，避免遺漏，不足之處是變電站數(shù)目較多、網架結構復雜，人工分析過程煩瑣，耗時耗力，且站與站之間的關聯(lián)分析難以全面；文獻[4]提出了一種基于事故樹分析的電網風險管控方法，將不同等級的風險指標指數(shù)化，通過概率公式計算風險分數(shù)，該方法的優(yōu)點是數(shù)據(jù)可批量處理，缺點是將網架風險指數(shù)化的過程中人為主觀因素影響較大，且不同地域電網結構差別很大，網架因素考慮不足；文獻[5]通過對配電網線路運營效率、負載率、電壓質量、三相不平衡等指標的分析，得出配電網的薄弱環(huán)節(jié)和風險點，對配電網的規(guī)劃設計，合理運行提出建議。

本文在總結前人工作的基礎上提出了地區(qū)級電網風險管控的概念，并設計了適用于地區(qū)級電網的風險管控系統(tǒng)。以220kV 電網為主干網架，通過拓撲分析，識別電網中存在的風險點，并給出相關建議，實現(xiàn)了220kV 變電站N-1 校驗，220kV 變電站全停風險分析并生成全停事故預案等功能。在某區(qū)域電網應用證明，該系統(tǒng)可以協(xié)助調度員進行電網風險管控工作，發(fā)現(xiàn)電網存在的風險點，制定合理有效的管控措施，并有針對性地開展工作，避免危及電網的事故發(fā)生。

1 220kV 變電站全停對下級廠站及用戶的影響分析

地區(qū)級電網風險分析是對區(qū)域電網范圍內220kV 變電站及以下電壓等級廠站的供電情況進行分析。一個典型的220kV 變電站滬東站如圖1 所示。1#、2#站用變分別運行在35kV 一段、四段母線上。其中35kV 線路江東3753、東西3F425 為互饋線。電系聯(lián)絡如圖2 所示。下面討論滬東站3 臺主變全停，由于下級廠站因結線方式不同而產生的不同影響。

圖1 滬東站接線圖

圖2 滬東站電系聯(lián)絡圖

1.1 220kV 變電站全停對下級變電站的影響分析

滬東站全停將會造成下級全停的站如表1 所示，這些站的特點是有且僅有來自滬東站的線路作為電源。

表1 滬東站全停會導致全停的下級廠站

對于三主變的110/35kV 變電站，有兩路進線來自滬東站會導致半站失電或者1/3 站失電，見表2 所示。

表2 滬東站全停導致部分失電的廠站

風光站1#、3#主變失電，10kV 一/二分段、二/三分段備自投按照負荷均分的方式設置且有級差。假設10kV 一/二分段備自投先動作，最終2#主變供10kV 一段與二段甲母線，二段乙與三段母線失電，即半站失電。

星月站通過10kV 備自投動作，最終2#主變供10kV二段、三段、四段和五段母線，一段與六段母線失電，即1/3 站失電。

滬東站全站失電，導致下級有且僅有一條進線來自滬東站的35kV 變電站（開關站）站內備自投動作，部分母線短時失電后又恢復，如表3 所示。

表3 滬東站全停短時失電后恢復的35kV 廠站

南方站2#主變失電，通過10kV 分段備自投動作，最終1#主變供一段與二段甲，3#主變供三段與二段乙，即南方站二段甲、二段乙母線短時失電后恢復供電。

內橋站兩路進線分別來自滬東站與滬西站，當東橋3F346 及1#主變失電，通過35kV橋開關備自投動作，最終西橋3F356 供2#主變與1#主變，即1#主變負荷短時失電后又恢復供電。開關站E 與此類似。

110kV 滬東站—黑山站—天晴站—滬西站自愈系統(tǒng)通過鏈式回路可以迅速隔離故障，恢復自愈系統(tǒng)內的供電。自愈系統(tǒng)正常運行時，開口點在黑山站東黑1F101 開關與天晴站1F199 開關。當滬東站全站失電，自愈系統(tǒng)動作跳開黑山站東黑1F105 開關，合上天晴站西晴1F199 開關，黑山站和天晴站恢復正常供電。

1.2 220kV 變電站全停對用戶影響分析

為了防止電網側檢修時發(fā)生意外，用戶站各路電源之間不允許裝設備自投，只允許停電后進行切換。滬東站全停對各個用戶的影響情況不一，見表4、表5 所示。

表4 滬東站全停對35kV 用戶影響（1）

表5 滬東站全停對35kV 用戶影響（2）

需要注意的是，商場G 正常支接在互饋線東西3F425，正常滬東站側為運行狀態(tài)，滬西站側為熱備用狀態(tài)，當滬東站全停，滬西站側3F425 改為運行，商場G 短時失電后恢復供電。

2 220kV 變電站全停風險應對策略

變電站全停后，首要恢復站用電，其次根據(jù)負荷的重要性逐步恢復，本節(jié)將從這兩方面討論220kV 變電站全停后的處理。

2.1 站用電恢復

確認站用變所在母線無故障后，站用變可利用母線上設備進行倒供恢復。

（1）通過互饋線倒供。滬東站全停后，1#站用變可通過互饋線江東3753 進行倒供恢復，2#站用變可通過互饋線東西3F425 進行倒供恢復。（2）通過下級35kV 站母線倒供。變電站全停，還可以通過下級有35kV 母線的開關站或者內橋式變電站來進行倒供電，此類方式較常見，不再贅述。需要說明的是，由于互饋線限額一般大于同電壓等級的線路，倒供方式優(yōu)先考慮采用互饋線。

2.2 失電負荷恢復

恢復站用電后，進一步考慮送出失電負荷。通過故障排查，首先考慮能否盡快恢復其中一路220kV 進線及220kV 主變的供電。若不行則按照處理流程，母線清排，通過倒供的方式恢復。優(yōu)先恢復重要用戶供電，其次根據(jù)實際情況，考慮電纜、線路的限額恢復其余負荷。

3 地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)

通過前面的分析，項目組開發(fā)了地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了分析電網運行方式及電網風險、用戶供電風險、變電站迎峰度夏方式N-1 校驗、檢修方式N-1 校驗等功能。

3.1 地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)開發(fā)

項目組開發(fā)的地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)服務器采用Win.10 操作系統(tǒng)，500GB 硬盤，8GB 內存，開發(fā)軟件Visual Studio 2018，開發(fā)語言采用C++，數(shù)據(jù)庫Microsoft Access 2016，系統(tǒng)的功能結構框架如圖3 所示。

圖3 地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)框架

3.2 地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)功能

登錄系統(tǒng)后，加載存儲的地區(qū)電網圖并進行拓撲分析，驗證廠站結線的合理性，通過驗證后可以進行全停事故預案生成。不同月份負荷有所不同，地區(qū)電網7 月份負荷最重，設備運行條件惡劣，最具代表性。進一步還可以對變電站全停進行分析，全停分析分為負荷分析、方式調整、全停影響三大部分。

地區(qū)級電網風險管控的另一個主要工作是對220kV雙主變變電站進行N-1 校驗，考慮1 臺主變停役，另1臺主變1.3 倍額定容量運行能否帶全站負荷。對于3 主變變電站可以進行檢修方式下N-1 校驗，檢修季安排在3 月，此時負荷較輕，某220kV 變電站檢修方式下N-1校驗如圖4 所示。

圖4 220kV 某站檢修方式下N-1 校驗

4 結語

課題組開發(fā)的地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了電網風險分析與變電站全停處理，改變了傳統(tǒng)變電站全停分析依靠人工的局面，提高了調度員的工作效率，提升了電網風險管控能力?？紤]到目前地區(qū)電網110kV 自愈系統(tǒng)還在逐步建設中，110kV 網架尚不完善，如何在地區(qū)級電網風險管控系統(tǒng)中完善110kV 自愈系統(tǒng)的作用，將是下一步課題組研究的方向。