配电网络预置故障后重构与负荷转移方法研究.doc

配电网络预置故障后重构与负荷转移方法研究张永健，张群跃 摘要：供电网的重构力求可靠性和快速性论述了在正常运行时预置故障后重构方案的方法，讨论了在保证供电网可靠运行的条件下，供电网内各线路可能发生的故障预置负荷的转移方案，包括网络重构、负荷组合方案、网损等的计算过程在重构已预确定的情况下，负荷恢复供电将迅速简单，方法过程明了，容易实现关键词：网络重构；路径；网损；排序引言在配电网实现现代化改造后，为了保证供电可靠性，一个负荷可以通过不同的电源供电当配电线路发生故障时，由DMS系统控制馈线自动装置实现线段的故障定位和故障隔离由于配电网均采用辐射型线路供电，当故障线段被切除后，该馈电线路将被分为两部分：一部分线路负荷为原电源侧，由线路重合器重合实现恢复供电；另一部分线路及负荷将通过配电网的重构，转移至其他电源供电通常采用的网络重构方法是在故障线路被切除后，起动一定的算法寻找出最佳的联络开关投入方案，这将占用一定的时间本文考虑在正常运行时由一定条件启动网络重构算法，对负荷变动较大的线路及区域进行重构方案的组合选择计算，并考虑馈线容量、压降、网损等因素，得出对应的重构选择方案当发生故障且故障被隔离后，无需再计算选择，即可执行网损小的对应重构方案，以恢复对负荷的供电，达到快速、经济、可靠性高的目的 1网络重构方案供电网的网络重构有两层含义：一是在正常运行下的调度网络重构；二是在某线路故障且被隔离后，停电负荷的转移供电两个过程从运行优化的角度出发，都是以网络重构后网损最小且线路容量有一定裕度考虑的供电网的网损由负荷电流在线路电阻上发热引起用功率表达为即网损与负荷的二次方以及线路电阻的一次方成正比，与线路电压二次方成反比，由于线路电压正常运行在其额定电压附近，因此，从简化计算的角度出发，在网损公式内代入实时的线路首尾端电压平均值U，其网损计算偏差在允许的范围内对一个任意复杂的同一电压等级的供电网络，节点可分为3类：一是变电所即电源节点；二是处于环网内的节点，称为环节点；三是需经其他节点才能接入环的节点，可称为跟随节点图1是某一具有16个节点、16条线路的供电网结构图1中虚线表示线路处于热备用联络线状态从网络结构可看到，按照环内有供电电源的条件，该网络共有3个环节点1，2，3分别表示3个变电所，可认为是电源节点节点12不处于环上，对12节点的供电必需在节点9有电的基础上，12节点必然跟随9节点而得到电源，因此称为跟随节点当L9，12线发生故障后，负荷12将没有办法恢复供电，这是跟随节点的特点因此，重要负荷不应该是跟随节点其他的节点均在环上，因此称为环节点环节点由哪一个电源供电，取决于环上联络线开环位置在保证开环运行的前提下，通过环中线路开关的开合，可将一个或多个负荷从一个电源转移至另一个电源供电图1供电网内各线路参数见表1 在线路故障被隔离后，停电的区域包括若干线路及负荷，可以通过一个联络开关接通至另一个电源，或者打开该区域内某线路开关，将该区域再分隔为若干个小区域，分别通过不同的联络开关接通不同的电源负荷的转移供电又称为故障后的网络重构网络重构的结果应该是尽量保证负荷供电，并且各个负荷只有各自对应的一个电源供电，而不存在环网现象假设在某线路故障后，其下游负荷通过线路开关的投切可分成若干个区域当一条由多段组成的线路有几个联络开关可分别接入不同电源的情况下，各区域对应有多个转移方案采用连通搜索方法，确定各个负荷可通过的线路路径得到故障下游负荷的多个转移方案由调度总站SCADA得到各运行线路的功率，计算出各被转移的节点实时功率，组合成各个可能的重构方案及其转移功率转移方案的约束条件是线路连通，开关的投切保证不形成环网供电设线路L2，8出现故障且被隔离后，通过连通搜索，其下游线路及负荷可构成共5个负荷转移方案，见表2 2网络预重构方案初选转移功率需考核相邻线路的容量限制和电压限值转入功率后线路功率为Pxmax，Qxmax-原线路可能的最大功率，考虑负荷变动，即取线路原可能的最大功率而不用实时功率，以保证在负荷正常增长时，线路功率不越限；Pz，Qz-预转入功率要求SSmax线路允许最大功率调度总站SCADA得到各母线电压转入功率后电压为要求U2Umin通过校核可将不可行方案去除例题中方案2将故障线路下游全部负荷、方案5将故障线路下游大部分负荷转移至3号电源，核算线路L3，13的允许容量已超限，因此方案2和方案5不能成为候选方案，即作为不可行方案被删除 3方案排序从提高供电经济效益出发，利用网损的计算选择重构方案的方法，通过比较网损增量来进行重构方案的排序从公式中可看出，由于网损与线路电流二次方成正比，转移功率后形成的网损不仅与转移功率有关，而且与线路中原有功率大小有密切关系线路中原有功率越大，形成的网损就越大例如线路电阻为r0035，设原有功率为零，转入功率为0086j0042，则产生网损为335k W若原有功率为0144j 0069，产生网损为896k W，转入功率仍为0086j 0042，产生网损增量为139kW（不包括896k W），比原来无功率时多增加了1393351055k W因此，功率转移不仅要向路径电阻小的方向转移，而且要在保证线路功率不超限的条件下，向线路原功率小的方向转移根据P从小到大排序，以P最小的方案为网络重构预置方案由SCADA接受到的线路功率计算得到各节点功率如表3所示忽略线路压降，计算得到各方案的网损量为：按网损从小到大排序，依次为方案4、方案3、方案1预置网损小的方案4为当L2，8线路故障后的负荷恢复方案采用相同方法通过容量及压降校验，得到其他线路对应的预置故障后的重构方案（网损较小），分别为：其余线路发生故障后，从实际网络结构的连通搜索只有对应一个方案可预置若校验超线路容量，则可在方案中预置应切除的负荷及负荷量 本文考虑配电网经过自动化改造后，各个相关开关均可以遥控因此，方案的排序不考虑开关操作次数 4故障后网络重构由于供电网运行具有连续性和重构方案具有继承性的特点，因此，在网络实时正常运行且负荷波动不大的情况下，不需要对整个供电网的每条线路依次假设故障来求得重构方案可由一定量的负荷变动启动计算程序（例如按百分比设定），校核相关方案功率及电压是否越限，计算由该负荷变动所引起的方案网损的变动（主要是Pz，Qz，S的变化），从而使重构方案根据网损重新排序由于供电网络线路数量庞大，因此，要进行有选择地计算，只选择与本线路及相邻线路有关的网络进行计算，这可大大减少计算量一定的线路故障将启动相应的预置重构方案的执行（例如L2，8线路故障，将启动预置方案4的执行，L2，8及L8，9打开，以隔离故障及分区，合上L5，11线路联络开关，将负荷9，11，12接至1号电源，合上L10，14线路联络开关，将负荷8，10接至3号电源）作为实时控制，预置供电网重构方案将保证快速性和经济性在完成网络重构操作后，原已暂时停电的负荷分区域由对应电源供电此时，自动启动一次计算程序对有变动的线路进行一次预置方案的重组与选择，从而为下一次的网络重构做好准备在网络中发生一些特殊情况（例如多重故障）时，若故障有时间间隔使计算机完成预置计算，则可相继完成多次重构若同时发生故障，则由计算机判别是否通过相同线路转至同一电源，如果不是则可立刻执行重构，若是则在程序中设定暂不立刻执行重构，由计算机进行一次相关线路容量与压降校验，重新设置网络重构方案并执行由调度中心的计算机进行的网络重构预置计算和故障后重构操作完全可以自动完成当需要时，可由调度人员进行干预，运用实际工作经验对方案作出调整网络重构的程序框图如图2所示 5结束语将复杂的网络重构简化并实现预置故障后负荷恢复方案的方法能够适应我国供电网现状及配电网改造的期望目标，结合SCADA实时数据及网络参数数据库，采用连通搜索和数据组合，能方便、简练、快速地进行自动操作但文中未考虑采用最少开关操作的次数问题从以上例题数据可以看出，减少开关操作次数，往往会增加网络的网损，这一现象在文献2中也有叙述此外，由供电市场逐步发展而形成的供电合同及赔偿制度、重要负荷及少量定制电力用户对供电可靠性要求等因素，也应在负荷转移方案预置时加以综合考虑 参考文献： 1LIN Wheimin，CHINHongchanANewApproach for DistributionFeeder Reconfigurationfor Lossreduction and Service RestorationJIEEETransactionson Power Delivery，19