电磁环网和它的弊端

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业电磁环网和它的弊端2009-10-01 13:50电磁环网是指不同电压等级运行的线路,通过变压器电磁回路的联接而构成的环路。电磁环网对电网运行主要有下列弊端:1)、易造成系统热稳定破坏。如果在主要的受端负荷中心,用高低压电磁环网供电而又带重负荷时,当高一级电压线路断开后,所有原来带的全部负荷将通过低一级电压线路(虽然可能不止一回)送出,容易出现超过导线热稳定电流的问题。 2)、易造成系统动稳定破坏。正常情况下,两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻抗。而一旦高压线路因

2、故障断开,系统间的联络阻抗将突然显著地增大 (突变为两端变压器阻抗与低压线路阻抗之和,而线路阻抗的标么值又与运行电压的平方成正比),因而极易超过该联络线的暂态稳定极限,可能发生系统振荡。 3)、不利于经济运行。500kV与220kV线路的自然功率值相差极大,同时500kV线路的电阻值(多为4400平方毫米导线)也远小于 220kV线路(多为2240或1400平方毫米导线)的电阻值。在500/220kV环网运行情况下,许多系统潮流分配难于达到最经济。4)、需要装设高压线路因故障停运后联锁切机、切负荷等安全自动装置。但实践说明,若安全自动装置本身拒动、误动将影响电网的安全运行。一般情况中,往往在高

3、一级电110kV及以下电网合环保护调整作者：汤向华 发布日期：2008-4-25 15:36:00(阅404次) 所属频道: 关键词: 摘要：通过几个合环网络的分析，强调合环时，配置应作调整的必要性关键词：合环；及自动装置；调整随着系统网架的日趋完善，以及用户对不间断供电的要求日益增高，调度操作过程中大量的引入了合环操作，从而保证了正常检修，负荷转移过程中，不至于影响对用户的连续供电。长期以来，对于系统合环操作时，及自动装置是否需要作相应的调整，各个地区一直有争议，本文从及自动装置在系统合环时，所起的作用进行剖析，由此得出利弊关系。正常方式下，一般电源进线断路器的及重合闸退出；充电线路的重合闸

4、退出。以下分析，均是指在合环过程中的故障分析，相应断路器都具备及重合闸功能。1简单的2个变电所间的馈供网络1.1瞬时性故障1.1.1及重合闸不作调整如图1所示，正常方式下，断路器1、2带，断路器3、4作为进线断路器，不带，断路器3、4设有备用自投。合环时，发生瞬时性故障，则断路器2瞬时动作，断路器4、3无不动作，断路器1由于是相邻线路故障，是后备动作，切除故障时间较长，断路器1、2的重合闸方式是根据馈供线考虑，采用的是无鉴定方式，断路器2跳开后，经1s后重合时，很有可能在断路器1的后备跳开前，故障点还没有熄弧，造成断路器2重合不成功。若断路器1能够重合成功，则B变不至于失电，但这时候如果B变值

5、班员正好是在操作“合上断路器4（合环）；拉开断路器3（解环）”，由于B变对故障无法察觉，正好拉开了断路器3，就会造成B变失电。图1简单的馈供网络1.1.2及重合闸作调整投入断路器3、4的及重合闸，要求断路器3、4具备方向功能，定值上按开环方式考虑，相邻线路配合整定，一旦发生瞬时性故障，瞬时跳开断路器2、4，经重合闸，能够恢复正常供电。1.2永久性故障1.2.1及重合闸不作调整断路器2跳开，重合闸不成功，断路器1跳开，重合闸不成功，造成B变全所失电。1.2.2及重合闸作调整投入断路器3、4的及重合闸，定值上按相邻线路配合整定考虑，就能够满足有选择的跳开断路器2、4，确保B变不失电。1.3备用自投

6、的投切无论是检查母线无压，线路有压方式，还是检查工作线路无压，备用线路有压方式，在断路器3、4无时，线路永久性故障，断路器1、2跳开，2条进线均无电压，则备用自投是不会动作的；若断路器3、4有时，线路永久性故障，断路器2、4跳开，由于变电所母线并无失压，而且备用线路进线断路器已经在合闸位置，故备用自投也不会动作，由此，可考虑备用自投不作调整，以下情况相同。2多个变电所间的电磁环网（环网内无小电源）2.l瞬时性故障2.1.1及重合闸不作调整正常方式下，断路器1、2、4、5、8带，断路器3、6、7作为进线断路器，不带，断路器6、7设有备用自投。合环时，如图2的I处，发生瞬时性故障，则断路器8瞬时动

7、作，断路器7、6无不动作，断路器5由于是相邻线路故障，是后备动作，切除故障时间较长。同样，断路器8的重合闸就有可能在断路器5的后备跳开前，故障点还没有熄弧，造成断路器2重合不成功或者成功率偏低，也就造成了C变失去了一路电源。2.1.2及重合闸作调整图2无小电源的电磁环网A将环内的及重合闸全部投入（以下相同），一旦发生瞬时性故障，瞬时跳开断路器7、8，经重合闸，能够恢复正常。2.2永久性故障2.2.1及重合闸不作调整断路器8跳开，重合闸不成功，断路器5跳开，重合闸不成功，造成C变全所失电。2.2.2及重合闸作调整断路器7、8的有选择性动作切除断路器7、8，确保C变不失电。如果故障点发生在II处，

8、如图3合环操作时，合解环点一般放在35kVC变的断路器6或7上。若上一级电压110kV侧的线路不作调整，当发生瞬时性故障时，断路器2跳闸，断路器3无不动作，B变主变的后备（不带方向）的动作时间长，若断路器5（不带方向）动作，则时间也较长，故障点的熄弧时间长，断路器2重合闸不成功，造成B变的负荷由C变串供，若B变负荷大，则有可能引起断路器6或者8过负荷，甚至过流动作，造成B变、C变失电，成为永久性故障。若断路器4动作跳闸，则B变的110kV负荷甩掉，断路器5动作跳闸，则B所全所失电。若上一级电压110kV侧的线路作调整，永久性故障，断路器2、3跳开后，也可能会出现B变的负荷由C变串供情况，但瞬时

9、性故障，能够确保断路器2、3能够重合成功，保证系统的稳定运行。图3无小电源的电磁环网B这里也就可以看出，合环时，上一级不作调整的后果。图4有小电源的电磁环网A3带有小电源的多个变电所间的电磁环网小电源的并网点的不同，出现故障后，其后果也不一样。3.1瞬时性故障3.1.1及重合闸不作调整如图4所示，断路器8跳开，有可能重合闸不成功，断路器5跳开，重合闸成功，这里就可能引起系统解环。在解环状态下，小电源与系统还是能保持同步的，但若出现在II点再发生瞬时性故障，而且断路器2的重合闸方式采用无鉴定的话，就会出现小电源非同期并网。3.1.2及重合闸作调整则在I点故障，断路器7、8跳开后，经重合闸重合，能

10、够恢复合环状态。3.2永久性故障3.2.1及重合闸不作调整断路器5、8跳开，不重合，系统解环。II点再发生永久性故障，则断路器2跳开，断路器3无不动作，主变断路器4动作，电厂可能解列，造成B变失电。3.2.2及重合闸作调整I点故障，断路器7、8跳，不重合，C变由B变供电，电厂也能保持同步。II点故障，与以上分析相类似。如图4中，相继发生两点故障的可能性非常小，故一般不会出现小电源非同期，但在图5中，并网点改在C变的话，若合环时，不作调整，非同期的可能性就大得多。3.3瞬时性故障3.3.1及重合闸不作调整I点故障，断路器8跳开，重合闸可能不成功，断路器5跳开，重合成功，断路器5的重合闸方式采用无

11、鉴定的话，就会出现小电源非同期并网了，严重的话，就会造成系统失去稳定。3.3.2及重合闸作调整I点故障，断路器7、8跳开，重合成功，恢复系统合环。3.4永久性故障3.4.1及重合闸不作调整断路器5、8跳开，电厂解列，C变失电。3.4.2及重合闸作调整断路器7、8跳开，C变由B变供，确保C变不失电，电厂也能保持同步稳定运行。图5有小电源的电磁环网B4结束语从以上分析，可以清楚地看出正常合环操作时，环内的及重合闸（包括上一级系统）作相应调整的话，无论是从确保变电所不失电，还是保证系统安全方面，都有其现实的作用，对于备用自投装置则可以不考虑。由于目前大部分变电所实行无人值班后，进行及重合闸的调整，势

12、必增加了不少工作量。但也正是因为变电所无人值班，合环时及重合闸不作调整，若发生故障，停电范围扩大，或者系统失去稳定，相关变电所无人操作，使得恢复送电时间大大的延长，也不利于及时进行故障点的查找。合环时，进行配置，不但能减少线路故障的损失，而且对于误操作事故，也有弥补作用。当然，正常操作时，合环时间可以控制很短。在这么短的时间内，虽然出现故障的机率非常小，但还是有可能出现的，如2005年，南通某局就曾出现过合环时系统故障，造成全所失电的情况。 针对合环操作冲击电流可能越限的问题,提出一种基于戴维南等值的冲击电流计算方法.该方法以戴维南定理为基础建立数学模型,采用网络潮流计算求得其中的等值电势,采

13、用节点阻抗矩阵求得其中等值阻抗,继而推导出冲击电流和稳态环流的对应关系,并利用电流分布系数法研究合环支路冲击电流对其它支路的影响.针对配电网没有馈线负荷量测的问题,将馈线负荷分别集中于两侧馈线的首末相异端,由潮流计算直接获取馈线合环稳态电流最大值,并进一步求得冲击电流的最大值.通过实际算例仿真,验证了所述方法的正确性和有效性,对实际配电网的调度运行具有一定的指导意义.：配电网络合环操作产生的暂态冲击电流过大会危害系统安全，现有的潮流计算方法难以计算最大暂态冲击电流。就此提出了一种基于配电网潮流计算的冲击电流计算方法，通过对合环模型的适当简化来预测合环后瞬时的冲击电流，并编制程序将其实现，为运行

14、人员实际操作提供指导。关键词：配电网络；合环操作；冲击电流大规模的城市电网改造后，10 kV 配电网通过改造大多达到了“闭环结线，开环运行”的供电方式1。其中每一个负荷都是由单一的母线供电，不同母线所带的负荷区域用联络开关隔离，形成供电负荷岛。正常情况下，联络开关一般开断运行。随着配电网双向供电和多电源供电的供电模式日益增多，若选择适当的供电路径进行合环操作，可以增强配电网络的供电可靠性。但合环瞬间产生的暂态冲击电流，可能对电网安全稳定运行造成影响。当电网厂站较多、结构较为复杂时，如果简单地在主网系统上加上配电网进行计算，常规的潮流计算方法难以胜任，而改进后的发配输全局潮流计算方法2，由于所需

15、输入的数据量很大，调试计算复杂，无法满足配电网合环潮流的计算要求。本文就此提出了计算冲击电流的方法，在潮流计算的基础上，通过对合环模型的适当简化来预测合环后瞬时的冲击电流，为运行人员进行合环操作提供指导。1 配电网络合环简介一般情况下，两个变电站的低压母线各带一段配电线路，而线路之间通过联络开关联络。正常情况下，联络开关断开，两个站的母线分别带各自的配电线路。带电合环的过程是指：当某一个站所带配电线路的出线开关需要检修或出现其他突发事件时，先合上联络开关，再断开该站出线开关，通过另一个站的低压母线带上两段配电线路负荷，如图1 所示。46 南方电网技术研究 2006 年 第2 卷图1 10 kV

16、母线及环网配电系统合环示意图配电网络进行合环操作时产生环流主要有以下两个原因：(1) 合环开关两侧变电所l0 kV母线的电压差（幅值差、相位差）产生环流；(2) 合环开关两侧变电所l0 kV 母线对系统的短路阻抗不同产生环流。正常情况下，只要保证合环开关两侧电压差和短路阻抗不是很大，合环后通过联络开关的稳流并不大，但在合环的瞬时，线路会产生暂态冲击电流，可能会导致保护动作，造成停电事故。2 合环冲击电流的计算和分析2.1 计算模型图_2 所示为一简单的配电网合环系统，正常运行时合环点联络开关断开，网络保持辐射状，当设备检修或倒负荷时合上联络开关。由于合环点两侧电压差的存在，势必在环网系统中产生

17、冲击电流，对系统做适当简化以方便对冲击电流的计算和分析。由于电力系统三相对称，所以只研究其中的一相，如L1 相，计算合环暂态冲击的单相等值电路如图3 所示。图中L和R为环网中所有电气元件的电感和电阻之和，合环点两侧的电压差等效为计算模型中的电压源。系统合环线路外其他部分用等值负荷处理，由于等值负荷和线路阻抗比很大，故在计算冲击电流时可忽略不计。2.2 公式推导由于线路呈感性，合环至稳态的整个过程是振荡衰减的，因此建立微分方程计算冲击电流，得到实时响应。计算模型中的激励为L1 相相电压，为图2 简单配电网合环略图图3 简化后的计算模型3 30=uE&(1)其中u& 为合环点两侧电压差，即1 2u

18、 U U& & = 合环电流的瞬时值应满足如下微分方程：tiE t Ri Lddsin( ) max+ = + (2)其中 为合环时刻t=0 时E&的初始相角，它是由该时刻合环点两侧电压的相角差所决定的。方程的特解即为合环电流的周期分量（或称交流分量）：( ) sin arctg( )2 2 2maxpRLt R LEi t + += (3)方程的通解为合环电流的直流分量（或称自由分量），它是不断减小的直流电流，其值为：R L ti t C ( / )k ( ) 1e= (4)式中C1的值为直流分量的起始值。完全解为特解与通解之和，即：( ) ( ) ( ) k pi t = i t + i

19、te sin arctg( )2 2 2( / ) max1 RLt R LEC R L t+ += + (5)合环前瞬间电感上没有电流通过，可以求出C1，可得第1 期 李苏苏等. 配电网合环冲击电流的计算和分析 47sin arctg( )( ) e sin arctg( )2 2 2max2 2 2( / ) maxRLt R LERLR LEi tR L t+ + += 令2 2 2maxR LEM+= ， arctg( )RL= M 即为合环电流周期分量的幅值， 为周期分量和Emax间的相角。从而有冲击电流的完全表达式( ) e sin( ) sin( ) ( / )= + + i t

20、 M M t R L t (6)2.3 冲击电流的影响因素由公式推导结果可看出，合环瞬时冲击电流的大小与合环点两侧电压的幅值差近似成正比，与环网总阻抗近似成反比。此外，电压的相角差也是影响其大小的重要因素，当 = 0 或的整数倍时，直流分量为0，即合环后立即进入稳态；当 = 90左右时，直流分量初始值与周期分量幅值相等，冲击电流最大。因此，为保证安全合环，可调整系统运行方式尽量减小合环点两侧电压的幅值差和相角差。2.4 计算流程图4 冲击电流计算流程图配电网络中待合环的联络开关可位于变压器的出线上，也有可能出现在分支线上（一条线路上往往有数台真空开关），有时并无表计测量出电压的幅值和相角，因此

21、需要通过对配电网进行潮流计算来得到合环点两侧的电压向量。计算流程如图4 所示。3 算 例以北京电网沙窝站为例分析，根据北京电力公司提供的合环数据，以潮流计算为基础计算合环冲击电流，结果如表1 所示。合环最大冲击电流为514 A，速断保护不会动作（整定值为2 400 A，0 s动作）；通过潮流计算得到的稳态合环电流为352 A，过流保不会动作（整定值为900 A，1 s动作），可以安全合环。表1 合环冲击电流计算结果合环点左侧出线电压/kV合环点右侧出线电压/kV合环点两侧电压差/kV环路阻抗/合环最大冲击电流im/A能否安全合环10.707-9.5 10.96-9.24 0.2611.3 0.

22、035+0.799j 514 能4 结束语配电网络合环操作产生的暂态冲击电流过大会危害系统安全，本文提出了一种基于配网潮流计算的冲击电流计算方法。实践证明，该方法简单可行，容易编程实现，且为运行人员进行合环操作提供了一定的指导意见。参考文献：1 叶清华，唐国庆等. 配电网合环操作环流分析系统的开发和应用J.电力系统自动化，2002，26(22):66-69.2 毕鹏翔，刘健，张文元. 配电网络重构的改进支路交换法J.中国电机工程学报，2001，21 (8):98-103.3 陈珩. 电力系统稳态分析M. 北京：水利电力出版社，1985.4 ZHOU E Z. Object-oriented p

23、rogramming, C+ and power systemsimulationJ. IEEE Trans. on Power Systems, 1996,11(1).5 FOLEY M, BOSE A, et al. An object based graphical user interface forpower systemJ. IEEE Trans. on Power Systems, 1993, 8(1).收稿日期：2005-09-26作者简介：李苏苏（1982），女，硕士研究生，研究方向为供配电系统自动化；胡 彬（1981），男，硕士研究生，研究方向为电网运行及规划。（本文责任编

24、辑 李艳菁）配电网合环操作环流分析系统的开发和应用 作者：叶清华，唐国庆，王 磊，谢敬东，吴国忠发布时间：2009-11-27 07:49:11来源：中国工控网 访问数： 39 0 引言 随着国民经济的发展，双向供电成为常用的供电模式。配电网一般采用闭环设计、开环运行的供电方式。在倒负荷或线路检修时，通过合、解环操作可以减少停电时间，提高供电可靠性，但由此引起的环流，对配电网的欢迎访0 引言随着国民经济的发展，双向供电成为常用的供电模式。配电网一般采用闭环设计、开环运行的供电方式。在倒负荷或线路检修时，通过合、解环操作可以减少停电时间，提高供电可靠性，但由此引起的环流，对配电网的安全运行有很大

25、的影响1。若通过潮流计算对合环系统进行分析和计算，有助于运行人员对地区电力网络的运行方式进行适当的调整，从而保证用户利益，减少停电损失。苏州地区电力负荷密度大，电网结构复杂，双向供电模式多，用户对电网的供电可靠性要求较高，合环操作频繁。针对这一特点，我们开发了苏州配电网合环分析系统，它结合实际合环操作的需要，对苏州地区的部分线路和厂站进行了适当的简化，对可能的合环路径进行分析，从潮流的角度给运行人员以依据，从而快速、准确地找出最佳合环路径，达到预期目的。可见，系统的开发有重要的实际意义。1 系统研制11 系统设计苏州配电网合环分析系统的设计目的主要在于：运行调度人员在合环操作前，可以根据合环操

26、作的需要在系统中进行潮流计算，根据合环分析系统提示的信息进行操作。为了提高计算的精确性，合环分析系统在进行潮流计算时，不仅包含了与合环线路直接相关的线路信息，而且包含了整个苏州电网，将供电网和配电网全部考虑进去。由于苏州地区电网结构复杂，为了使用户的实际操作更为方便，在系统构建前，根据苏州电网的特点和实际可能的合环线路，在保证工程计算准确的前提下，对整个苏州地区的电力网络进行适当的简化，选择了40多个重要的厂站组成电网接线图。其中包括：望亭电厂、阳山变、金山变、狮山变、苏州变、宝带变、葑门变、寒山变、枫桥变、彩虹变、胥门变、竹辉变、园区变等。针对配电网变化多、合环操作复杂的特点，系统引人合环模

27、板的概念，即预先定义好几个常用的合环形式，如两条10kV馈线合环操作的模板，20kV馈线合环操作的模板等。当分析某两条馈线合环时，只要调入合环模板，选择合环馈线所在母线，输入必需的线路参数和负荷参数即可进行合环计算。这样，一个模板适用多种合环操作，用户使用十分方便。我个1采用面向对象的方法进行系统设计。在集成的VC+602开发环境下，对系统进行编程、调试，使系统易扩充、易维护。网络所需参数及运行结果存储于Access数据库中，用户可方便地通过系统对数据库进行修改和维护。12 系统组成苏州配电网合环分析系统主要由两个子系统组成，即绘图及系统维护子系统、合环计算分析子系统，并提供相关帮助。a、绘图

28、及系统维护子系统该子系统提供了多种电力系统常用图元，如断路器、变压器、负荷等，以此绘制苏州地区系统接线图和各个厂站内部接线图。这样可以全面地反映电网的总体情况，为合环计算分析准备了必要的数据。b、合环计算分析子系统该子系统为用户提供了合环前校核合环电流大小的手段，给出了合环前后的电压水平和合环后的电流情况。在合环电流超过400A时，系统将提示“电流越限!”，予以警告。合环分析系统提供了正常方式下的电网运行工况(即基本工况)。这样，用户可以将不同的运行方式存为不同的工况(如最大负荷情况、高峰负荷情况等)，调入不同的工况可计算出不同工况下的合环电流。针对配电网合环的特点，该系统给出了常用的合环分析

29、模板。用户可以根据需要用绘图及系统维护子系统在系统图中添加新的厂站，完善系统；也可在系统图中定义新的合环分析模板，便于进行相关馈线的合环计算。13 计算模型配电网合环分析系统的基础是潮流计算。常规潮流计算的任务是根据给定的电力网络结构及运行条件求出整个网络的运行状态，包括系统各节点(母线)的电压、线路上的功率分布以及功率损耗等。由于潮流计算的已知量与待求量之间是非线性关系，所以，潮流计算问题在数学上是多元非线性代数方程组的求解问题，一般采用迭代方法计算。合环计算既涉及地区电网，又涉及配电网。由于不易获得完整的配电网结构参数和运行参数，因此，如何使计算方法及结果满足工程实际的需要，是配电网合环分

30、析系统研制的关键，也是难点。图1所示为一种典型的合环情况。合环前，设变压器高压侧母线电压分别为U1，U2；低压侧母线电压为UP1，UP2；变压器阻抗分别为Z1，Z2；变压器高压侧流进的功率为SH1，SH2低压侧流出的功率为SL1，SL2(分别对应低压侧母线上所接的两个负荷SL1S1+LD1，SL2S2+LD2；LD1，LD2为合环线路负荷；S1，S2为合环变压器其他线路负荷)。合环后，设变压器高压侧母线电压分别为U1，U2低压侧母线电压为UP；变压器高压侧流进的功率为SH1，SH2；低压侧流出的功率为SL1，SL2。经过推导与计算，得出合环功率SCB和电流ICB的表达式如下：另外。配电网合环时

31、负荷模型的处理与配电网的特点有关。配电网运行中负荷节点多，往往呈梳状结构，而且一般无表计实时记录负荷。为了使潮流计算更好地反映实际运行情况，需对配电网负荷进行合理分析。一般为了计算方便，配电网负荷往往简单地归结于一点，这样虽简化了计算，但模型不够精确。本系统在建立负荷模型时，充分考虑了配电网负荷梳状结构的特点，让负荷均匀分布于配电网线路上，再利用数学方法进行负荷移置，便于潮流计算，也提高了精度。以理论分析为指导并通过实际测试，可找出影响合环潮流和合环电流的实际因素，即：合环馈线所在变压器高压侧及低压侧电压，合环馈线的负电网当时的运行工况(线路参数、负荷、变压器分抽头位置)，合环馈线所在变压器的

32、总负荷，合环前馈线所属母线电压，合环线路参数及负荷等。通过以上数据，系统可在合环前自动进行电压调整，从而使合环前的潮流情况和电压水平与实际基本一致，保证了合环计算的准确性。并且，在合环操作之前，系统提供了合环路径的校验，从操作角度给运行人员以依据。2 系统特点21 模型合理配电网合环分析系统建立了与合环有关的苏州地区接线图和厂站接线图，既方便了合环分析，也为计算提供了较为精确的系统参数。通过理论分析和大量计算，本系统确定了合理的合环馈线的负荷模型，算例结果(见表1)表明，准确率较高，满足工程要求。22 实用性强该系统针对配电网的特点和配电人员的需求而开发。调度人员能够根据不同的配电网供电模式创

33、建不同的模板，进行合环计算。系统计算合环潮流的结果能够有效地反映当前的运行情况，而且数据结果直观明了，不仅显示在相应的配电网合环图上，调度人员也可以通过数据表格进行浏览。该系统的操作方式适合于调度人员及配电系统的特点。在系统数据录入时，调度人员只要输入设备的基础数据，如型号、长度等参数，电气参数计算由系统自身完成。针对配电网数据的特点，调度人员可以输入负荷电流大小、电压水平、功率因数，从而代替线路的有功、无功负荷数据进行计算。调度人员通过方便的绘图工具及丰富的基础数据库，可以很容易地建立、维护系统数据库。而树型菜单、快捷键的设计，为分析、计算提供了有效的手段。3 算例分析从表1的计算结果可以看

34、出，本系统的计算准确率较高，满足工程要求。但在实际应用中，难免会有误差。误差的来源包含多个方面。31 地区电网的运行状况由于电网运行工况断面不易获得，所以系统在很大程度上无法与实际运行状况相匹配，主要有以下影响因素：a变压器分抽头位置变压器分抽头位置在实际运行操作中经常变动，但记录数据往往被忽视。实际上，对于合环馈线来说，其所属变压器的阻抗(由分抽头位置和变压器型号决定)对合环电流的大小有很大影响。图2所示为合环模型。由图2可见，在变压器投运后，其阻抗大小由分抽头位置决定，合环电流的大小与分抽头位置有关。由计算分析可知，若变压器抽头位置改变一个挡位，会引起几十安的电流变化。由于无法得知实际的抽

35、头位置，所以系统默认其在出厂参数的。挡位置，这样势必带来误差。b电容器的投切在实际运行中，电容器的投切往往是成组进行的，而一组电容器的大小是3000Var或3600Var，大约是160 A-190 A的容性电流，该电流与感性电流合成后形成一个矢量值，这才是参与计算的合环变压器其他线路负荷。由于系统忽略了无功补偿装置的影响，因此也会有误差产生。c功率因数由于在实际运行时，测得的大多是电流值，不是P，Q值，这样就需要用电流值和功率因数推导出P，Q的大小，而功率因数也非实测值，所以，功率因数的准确与否对合环计算的误差有一定影响。32 馈线负荷分布配电网是直接面对用户的电力网络，它的负荷分布大致是均匀

36、的，所以，系统所用的负荷模型将负荷位置置于中间。但在实际情况下，负荷位置处在靠前或靠后的地方，这就需要运行人员对实际的运行情况有所了解，从而得到较为准确的负荷位置，才能有更为准确的计算值。33 数值计算的精度由于在该系统中，计算机处理数值部分用的是单精度的处理方法，即精确到小数点后6位，不断累加后，误差必然增加。双精度的处理方法将提高系统计算的准确度。综上所述，影响系统计算精度的因素是多方面的。根据实际情况，该系统在计算模型上采取了一定的措施，如电压的自动调整、负荷位置的选择等，保证了实际工程的准确度，用户使用起来也很方便。4 结语苏州配电网合环分析系统结合苏州地区的电力结构特点，从潮流的角度

37、对合环操作进行指导。其计算模型合理，结果准确，界面友好，使用方便，为生产调度部门提供了有效的工具，在苏州调度现场投运后受到用户好评。通过对该系统的开发和研制可以看出，合环操作虽然在配电网上进行，但它与供电网有着密切关系，怎样获取较为完整的网络(供电网和配电网)结构参数和运行参数直接关系到系统的使用效果。所以，在今后的调度运行过程中，调度人员需要注意收集、保存相关的参数和信息。 在使用现有的配电网合环分析系统进行合环分析计算的同时，我们将继续对该系统进行深入的研制和开发。一方面，要与地区电网的实时系统相联，确保得到及时、准确的网络运行参数4；另一方面，要在系统中加入配电网合环操作专家系统，不但给

38、出计算结果，同时提供解合环的操作指导，辅助运行人员进行决策，为配电网能够更加安全、经济地运行提供依据。c功率因数由于在实际运行时，测得的大多是电流值，不是P，Q值，这样就需要用电流值和功率因数推导出P，Q的大小，而功率因数也非实测值，所以，功率因数的准确与否对合环计算的误差有一定影响。32 馈线负荷分布配电网是直接面对用户的电力网络，它的负荷分布大致是均匀的，所以，系统所用的负荷模型将负荷位置置于中间。但在实际情况下，负荷位置处在靠前或靠后的地方，这就需要运行人员对实际的运行情况有所了解，从而得到较为准确的负荷位置，才能有更为准确的计算值。33 数值计算的精度由于在该系统中，计算机处理数值部分

39、用的是单精度的处理方法，即精确到小数点后6位，不断累加后，误差必然增加。双精度的处理方法将提高系统计算的准确度。综上所述，影响系统计算精度的因素是多方面的。根据实际情况，该系统在计算模型上采取了一定的措施，如电压的自动调整、负荷位置的选择等，保证了实际工程的准确度，用户使用起来也很方便。4 结语苏州配电网合环分析系统结合苏州地区的电力结构特点，从潮流的角度对合环操作进行指导。其计算模型合理，结果准确，界面友好，使用方便，为生产调度部门提供了有效的工具，在苏州调度现场投运后受到用户好评。通过对该系统的开发和研制可以看出，合环操作虽然在配电网上进行，但它与供电网有着密切关系，怎样获取较为完整的网络

40、(供电网和配电网)结构参数和运行参数直接关系到系统的使用效果。所以，在今后的调度运行过程中，调度人员需要注意收集、保存相关的参数和信息。 在使用现有的配电网合环分析系统进行合环分析计算的同时，我们将继续对该系统进行深入的研制和开发。一方面，要与地区电网的实时系统相联，确保得到及时、准确的网络运行参数4；另一方面，要在系统中加入配电网合环操作专家系统，不但给出计算结果，同时提供解合环的操作指导，辅助运行人员进行决策，为配电网能够更加安全、经济地运行提供依据。信息来源于：东方自动化 欢迎访19卷第6期2007年12月电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU EPSAVo1

41、19 No6Dec 2007基于戴维南等值的配电网合环冲击电流计算葛少云，李晓明(天津大学电气与自动化工程学院，天津)摘要：针对合环操作冲击电流可能越限的问题，提出一种基于戴维南等值的冲击电流计算方法。该方法以戴维南定理为基础建立数学模型，采用网络潮流计算求得其中的等值电势，采用节点阻抗矩阵求得其中等值阻抗，继而推导出冲击电流和稳态环流的对应关系，并利用电流分布系数法研究合环支路冲击电流对其它支路的影响。针对配电网没有馈线负荷量测的问题，将馈线负荷分别集中于两侧馈线的首末相异端，由潮流计算直接获取馈线合环稳态电流最大值，并进一步求得冲击电流的最大值。通过实际算例仿真，验证了所述方法的正确性和有

42、效性，对实际配电网的调度运行具有一定的指导意义。关键词：戴维南等值；合环操作；稳态电流；冲击电流中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：10038930(2007)06012404Study on Surge Current Due to Closing Loop in DistributionNetwork Based on TheveninS EquivalentGE Shaoyun，LI Xiaoming(School of Electrical Engineering and Automation，Tianjin University，Tianjin ，China)Abstr

43、act：The mathematical model of closing loop operation is established and a method for surge currentcalculation based on TheveninS equivalent is proposed in this paper The equivalent electric potential andimpedance are calculated accurately through network power flow calculation and node impedance mat

44、rix，andthe relationship between surge current and stable loop current is gainedFurther more，the impact of surgecurrent on other branches is studied using current distribution coefficient Because there is no powermeasurement on feeder lines，in this paper，the feeder loads are centralized on the differ

45、ent begin or end ofthe corresponding feeders，then the max stable current and surge current can be gained by power flowcalculation Actual examples and simulation results verify the correctness and validity of the proposedmethod，which can provide effective decision-making supporting information for di

46、spatchersKey words：TheveninS equivalent；loop closing operation；steadystate current；surge current1 前言国内配电网一般采用闭环设计、开环运行的供电方式。在检修或故障时，通过合、解环操作可以实现不停电倒负荷，从而提高供电的可靠性。然而执行合环操作时，因为开关两侧电压差的存在，网络中会产生环流(流过合环开关的电流)，而且合环瞬间还将产生较大的冲击电流，这都将直接影响到电网的安全稳定运行。在执行合环操作前，不仅需要校验合环后的稳态电流是否越限，而且需要分析合环瞬间的冲击电流对于整个电网的影响。因此，收稿日

47、期；200611-20；修回日期：20070410对合环瞬间暂态过程进行研究，并确定一种准确计算冲击电流的方法是非常必要的。文献1介绍了合环操作分析系统的研究和开发，文中主要研究稳态潮流的计算模型和整个系统的结构设计；文献2提出一种计算瞬间冲击电流的频域模型，并通过拉普拉斯反变换最终得到了时域下冲击电流瞬时表达式，但拉普拉斯反变换计算过程较为复杂，而且文中模型没有对冲击电流的有效值进行分析。本文提出一种基于戴维南等值的冲击电流计算方法，该方法以戴维南定理为基础建立数学模第19卷第6期 葛少云等：基于戴维南等值的配电网合环冲击电流计算 125型，采用网络潮流计算求得其中的等值电势，采用节点阻抗矩

48、阵求得其中的等值阻抗，继而推导出冲击电流和稳态环流的对应关系，并利用电流分布系数法研究合环支路冲击电流对其它支路的影响。针对配电网没有馈线负荷量测的问题，本文将馈线负荷分别集中于两侧馈线的首末相异端，由潮流计算直接获取合环操作稳态电流最大值并进一步求得冲击电流的最大值。实际算例验证了本文所述方法的正确性和有效性。2 配电网合环冲击电流计算数学模型根据联络开关所处位置的不同，10 kV 中压配电网合环可分为母线联络开关合环和馈线联络开关合环。配电网络结构如图1所示，其中K 为母线联络开关，K 为馈线联络开关。图1 配电网络合环示意图Fig1 Sketch map of closing loop

49、in distribution network无论是母联开关合环还是馈线联络开关合环，合环的配电网络都可以看成由 个节点组成的网络，假设节点a、b表示合环断路器两端的节点，根据戴维南定理，从节点a、b两端向网络内看，可以形成冲击电流计算的等值电路如图2所示。ab图2 合环冲击电流计算等值电路图Fig2 Equivalent diagram of surge current calculation图2中， 。 表示等值电势，即为断路器合环前a、b两节点的电压差；z 。表示等值阻抗，即为网络中所有电源电势都为零时从a、b两点看进去的总阻抗。下面研究等值电势和等值阻抗的计算，进而求得合环网络的冲击电

50、流。3 配电网络合环馈线冲击电流计算配网合环网络等值电路如图3所示，根据叠加原理，合环后的馈线电流由两部分叠加而成：一部分是合环之前各支路的初始电流；另一部分是由合环开关两端电压相量差引起的环流。(a)合环后网络 U(c)稳态环流图3 叠加原理在合环分析中的应用Fig3 Application of superposition theoremin closing loop analysis由图3(b)可得开关闭合前潮流分布，并求得等值电势 。 一 一 。31 利用节点阻抗矩阵求取等值阻抗采用单位电流法，如图3(c)；将等值电源去掉，并将节点a注入单位电流 一1 0。，节点b注入单位负电流 一一

51、1 0。，其它节点均无电流注入。当整个网络注入如上所述单位电流后，可以求得节点a、节点b的电压 、 ，则等值阻抗为Z 。一 一 b (1)在网络参数已知的条件下，很容易形成图3(c)中网络的节点导纳矩阵y ，由节点导纳矩阵可以求得网络的节点阻抗矩阵z ，且Z 一yIl 。根据 一z 可得l-Z11 Z1J Z Z zb，1 zbLZ Z Z1b Z1 Z b Z ZbIb Zb Z b Z 0：l：一1：0(2)由上式可知，一Z一Zbb， b Zba ZbIb (3)l26 电力系统及其自动化学报 2007年12月式中：z 为节点a的自阻抗；Z |b为节点b的自阻抗；Z b、Z 为节点a、b的

52、互阻抗。由式(1)和式(3)可知等值阻抗为Z 一Z + Zbb Z b Zb (4)实际计算中，并不需要形成完整的节点阻抗矩阵，只需求得节点a、b所在列的数值即可。32 合环支路冲击电流计算在计算得到等值电势 。和等值阻抗Z 一R+jx的数值后，依图2所示戴维南等值电路，通过对合环瞬间暂态过程的分析3，可以得到开关闭合瞬问冲击电流最大值和有效值的表达式如下：i 一 2 1+exp(一001T ) (5)。_ _。_- _。_ _。_-。-_ _。 。_。_。 - _i 一I。l+2exp(一001T) (6)r，式中：I = 为合环后流过开关的稳态环流；丁厶eqr V一兰R w R， 一2 厂

53、，厂为50 Hz。设k一一l+exp(一001T )，则最大冲击电流可表示为i 一 2 kimI。 (7)冲击电流有效值可表示为_ _ _ 。 _ 。 。- - _ 。- 。- _ _ 。 - _ I 一I l+ 2(志 一1)。 (8)即对某一具体合环网络，冲击电流是稳态环流乘一个固定的系数。33 合环支路冲击电流对其它支路的影响实际的合环操作中有时会因为非合环支路冲击电流过大而造成合环的失败，因此合环支路冲击电流对其它支路的影响也是需要解决的问题。本文利用分布系数法计算冲击电流对其它支路的影响。对于确定的合环操作，流过合环支路的电流在网络中其它支路的分布是完全确定的。假设合环网络中任一支路

54、z 对于合环支路的电流分布系数为 可知在执行合环操作时，流过支路z 的稳态电流为AI =ciI。 (9)则可知在执行合环操作时，流过支路z 的冲击电流最大值和冲击电流有效值可表示为i 一 k I (1O)。 。 。 。 。- 。 - 。 - - 。 。 I = c 。 l+ 2(志 一1) (儿)式(8)和式(11)只是由电压相量差引起的冲击电流，而合环后馈线冲击电流为冲击电流与原馈线电流的叠加，假设原馈线电流为，l，则合环后流过馈线的冲击电流 ，M一1一+ 14 配网合环馈线负荷的处理因为稳态环流I。一V - -，而合环后馈线首端电厶eq流为合环前电流与稳态环流的叠加，合环前电流在合环前后保

55、持不变，且一个具体合环网络的z 也是不变的，即式(7)、(8)中系数是不变的，所以稳态电流和冲击电流的大小取决于合环前合环开关两端的电压差 一 ，即等值电势 。如图4(a)所示，配电网运行中负荷节点多，往往呈梳状结构，而且一般无表计实时记录负荷。因为采用等效负荷模型 把馈线上分布的负荷用集中负荷来进行等效，可以保证简化前后电压差一 相等或近似相等，文献53推导出负荷分别集中于两侧馈线的首端和末端时，馈线首端可能出现稳态电流最大值，共有4种组合方案，即负荷分别集中于左侧馈线首端右侧馈线首端、左侧馈线首端右侧馈线末端、左侧馈线末端右侧馈线首端、左侧馈线末端右侧馈线末端，需要进行4次潮流计算。(a)

56、配网负荷分布 (b)合环点两侧电压差图4 合环点两侧的负荷模型Fig4 Feeder model beside the tie switch对这4种组合方案做进一步研究，负荷集中于馈线首端时，开环时合环点电压即为l0 kV母线电压，负荷集中于馈线末端时，合环点电压为可能出现的最低电压。如图4(b)所示，【， 、【，。表示10 kV母线电压，也即负荷集中于馈线首端时的合环点电压，【， 、【， 为两侧负荷均集中于馈线末端时合环点电压。因为配电网馈线负荷功率因数近似相等，而大多数合环情况为同种网络(架空或电缆)合环，两侧馈线Rx也近似相等，所以四边形la2b中代表电压降落的线段la和线段2b应是近似

57、平行的。这样，四边形较长的对角线lb大于边l2和边ab，即将负荷集中于左侧馈线的首段右侧馈线的末端，或左侧馈线的末端右侧馈线的首端，比两侧负荷均集中于馈线的首端或末端将得到更大电压差 。第19卷第6期 葛少云等：基于戴维南等值的配电网合环冲击电流计算 。127此时，也将得到最大的稳态电流和冲击电流。，可见，如果开关闭合后均衡功率由开关左侧流向开关右侧，则将左侧馈线负荷集中置于馈线首端，右侧馈线负荷集中置于馈线末端，在合环前开关两侧电压差可以达到最大。反之，开关闭合后均衡功率由开关右侧流向开关左侧，则将右侧馈线负荷集中置于馈线首端，左侧馈线负荷集中置于馈线末端，在合环前开关两侧电压差可以达到最大

58、。因此，本文对合环的配网进行两次潮流计算，求得最大稳态电流，并进一步求得最大冲击电流。、5 实际算例分析本文选取了天津市开发区供电所配电系统的三个典型的馈线联络开关合环算例进行了计算，其等值电路如图3(a)所示。在负荷集中于左侧馈线首端右侧馈线末端、左侧馈线末端右侧馈线首端两种情况下对合环网络进行潮流计算，求得合环后的馈线首端稳态电流和冲击电流。表1给出了在这两种馈线负荷分布情况下配网10 kV 联络开关合环，流过开关的稳态环流、最大冲击电流，馈线首端稳态电流和冲击电流有效值。AU、 分别为合环开关两侧的电压幅值差、相角差；I 为合环后稳态环流；i 为流过开关的最大冲击电流；I 为合环后馈线首

59、端稳态电流；I，为馈线首端冲击电流有效值。由表1可得结论：(1)通过将负荷集中于左侧馈线首端右侧馈线末端、左侧馈线末端右侧馈线首端，分别进行潮流计算求得合环后馈线首端的稳态电流和冲击电流的最大值，既能反映合环后电流的实际情况，又能保证配电网的安全性。表1 配电网络合环稳态电流、冲击电流计算结果Tab1 Calculation results of steadystatecurrent and surge current注：*表示计算所得稳态电流和冲击电流最大值，并假设馈线首端允许最大稳态电流600 A，最大冲击电流i000 A。(2)表1计算结果表明，合环支路稳态环流、冲击电流主要与合环点两侧

60、的电压差、相角差以及等值阻抗有关。通过对配网合环网络进行潮流计算，求得合环后馈线稳态电流，进而求得馈线冲击电流，校验是否越限，是一种判断能否合环的行之有效的方法。6 结语本文基于戴维南定理建立了配电网络合环冲击电流计算的数学模型，采用网络潮流计算求得其中的等值电势，采用节点阻抗矩阵求得其中等值阻抗，并进一步研究了合环后馈线首端的稳态电流和冲击电流的计算方法。针对配电网无馈线负荷量测的问题，推导得出将负荷置于两侧馈线的首末相异端，可以得到合环后稳态电流和冲击电流的最大值，既反映了合环操作后馈线电流的水平，又能保证合环操作的安全性。仿真计算结果表明，本文所建模型和算法可以有效解决配电网合环操作的问