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摘要：在现代电力行业中，配电网的作用与日俱增，与此同时，配电网合环电流的调控工作也越来越重要。想要制定出配电网合环电流的调控对策，就必须要计算出配电网合环电流。基于此，本文探讨了配电网合环电流计算及调控对策。首先简单介绍了配电网合环的信息，通过示意图的方式详细剖析了配电网合环的组成部分，随后介绍了计算合环稳定电流的方法。再之后，本文基于之前的研究提出了配电网合环电流的调控对策，希望可以对配电网的发展提供借鉴。
关键词：配电网；合环电流；计算；调控对策
1 引言
随着现代科技的发展与进步，电力行业也在飞速发展着。与此同时，配电网也在不断发展着，随着配电网的不断进步，配电网的结构设置逐渐变得更加合理，多电源互联互通的比率也有所提升。发展至今，配电网合环的发展已经到了一个瓶颈阶段，在这一阶段想要取得突破性进展，就必须要从提高供电网的稳定性入手。在现实生活中，很多工作人员往往会通过不停电负荷专供方式来进行操作。配电网合环模式的工作原理主要是为两个变电站的低压母线配上一条配电线路，同时使用联络开关来连接不同的配电线路，最终达到互联目的。如果配电网正常运行，联络开关就会处于断开状态，如果配电网处于非正常运行状态，也就是说有的变电站带出线路的开关需要进行检查或检修时，首先要将联络开关关闭，随后将出线开关断开，进而使用另一个低压母线和两端的配电线路来对配电网进行持续供电[1]。如图1-1所示，这就是配电网合环示意图。
图1-1 配电网合环示意图
如果操作人员要进行带电合环操作，联络开关两侧的电压差在开关打开前是大于零的，而当联络开关关闭后，联络开关两侧的电压差就是零了。当合环操作结束后，联络开关两侧的电压差在瞬间发生巨大的变化，这时就会产生环流，当环流太大时，供电系统的正常使用就会受到负面影响。当工作人员进行配电网合环操作时，配电网合环的开关处就会出现冲击电流以及稳态电流。这时想要确保配电网处于稳定、安全的运行状态，就必须要掌握确切的合环电流。对于一个相对成熟且功能完善的配电自动化系统而言，其中的终端设备会把系统开关的情况、继电保护以及馈线负荷等信息实时传递到主站，这些信息可以为后续的数据计算提供依据，是后续计算的基础[2]。
2 计算合环稳态电流
像图1-1所示的配电网合环系统，这种配电网合环系统在进行合环操作的过程中可以将两个线路的电流叠加起来，这是基于叠加原理来进行的。这一过程出现的电流有两种，一种是配电网合环之前各支路的初始电流，另一种则是属于因联络开关两端电压向量差而导致的环流。操作人员可以使用专门的潮流计算方法来计算配电网合环以前各支路之间的初始电流，同时也可以通过直接提取的方法从SCADA系统里得到。由此可见，想要计算合环稳态电流，就必须要计算出合环支路环流[3]。根据图1-1所示的配电网合环网络，我们可以将配电网的两个子网络所对应的合环节点设置为p和q，当引入了戴维南等值后，我们就可以得到如下图2-1所示的合环稳态环流计算等值电路图。
图2-1 合环稳态环流计算等值电路图
在图2-1中，Zloop是合环点的等值阻抗，基于此，操作人员要判断联络开关是不是设备开关，如果是设备开关，那么Zloop就是阻抗，如果两个节点经过母联等零阻抗支路合环，那么Zloop的取值就是零，根据图2-1，我们可以得出下面三个公式。
将以上三个方程组进行联立，我们可以明显的看出这三个方程组里面有三个未知量，将三个方程组展开，我们就可以得到六个方程组以及六个未知量，对该方程组进行求解，就可以得到方程组的求解结果。在这一过程中，想要解开方程组，得到所需的结果，就必须要明确合环支路负荷等效阻抗Z1，如图2-2所示，这是负荷等效模型[4]。从图2-2中我们可以看出，当配电网运行时，负荷节点是根据梳状结构来分部的，操作人员根本无法准确、及时地获取负荷的实时分布。由此可见，当操作人员进行具体计算时，可以通过结合等效负荷模型的方式来进行计算，这样就可以使用集中负荷来等效馈线上分布的电荷，从而确保简化前后的电压差△U是近似或者是相等的。
图2-2 负荷等效模型
对于任何一个已经确定了的合环操作，操作人员可以借助于合环支路的电流来明确配电网中各支路的分布式。基于此，当操作人员求解合环支路电流Iloop对其他支路的作用和影响时，就可以广泛的使用分布系数法来计算。我们可以假设配电网里任何一个支路Ii对合环支路电流的分布系数是Ci，那么在合环操作系统中，就可以使用下公式来表示支路的稳态电流。
公式四：I’i=Ii+ciIloop
3 配电网合环电流的调控对策
前文已经讲述了配电网合环电流的计算方法，配电网合环对于电力行业的重要性不言而喻，因此还需要制定出专业配电网合环电流的调控对策。配电网合环电流计算工作是复杂的，然而想要进行有效电流的调控，就必须要做好这一点。在制定出有效的配电网合环调控策略前，操作人员首先要将合环冲击电流以及合环稳态电流准确计算出来，如果发现合环冲击电流或合环稳态电流超越了某个规定的限度，就要根据实际情况来制定调控策略，从而使合环电流降到规定限度之内，最终确保操作人员的人身安全和正常工作。在实际的配电网合环操作过程中，经常会出现由于合环冲击电流太大而出现速断保护动作的现象，这样最终会导致合环操作失败。本次研究认为合环操作电流主要指的是合环冲击电流，然而操作人员还要考虑到合环稳态电流的大小，从而避免因合环稳态电流过大而导致保护性动作出现。
考虑到合环稳态电流以及合环冲击电流之间的关系，它们之间存在着一定的比例关系。也就是说，如果合环冲击电流降低，那么合环稳态电流也会降低。由此可见，操作人员必须要采取措施把配电网的冲击电流限制在规定额度以下，与此同时，操作人员还要对合环稳态电流进行检验，从而判断出合环稳态电流有没有超出既定范围。在实际操作过程中，操作人员往往会通过电容器投切以及网络重构的方式来达到使用配电网调控合环电流，最终达成安全合环的目标。在大多数时候，无论是电容器投切法还是网络重构法，其中任何一种方法都可以达成不错的调控目的。然而考虑到调试的最终效果，同时为了进一步丰富调整调控手段，操作人员在实际操作过程中往往会将两种调控方法综合在一起使用。基于这一点，操作人员需要对综合调控现象进行重点研究。以实际调控过程中经常使用的遗传算法为例子，当操作人员进行综合环综合调控数学模型时，如果使用完全遍历形成搜索空间，这样将会使搜索时间变得非常长，同时也会导致大量的资源浪费。与此同时，操作人员在搜索过程中也会得到很多的不可行解，最终导致算法计算效率大大降低。考虑到这点，操作人员在实际操作过程中往往会对这些算法进行程序设计，最终使用程序的方式来实现这些算法。使用遗传算法来解合环电流综合调控问题，如果算法收敛，之后操作人员就可以得到综合调控合环电流的可行方案，然而操作人员只是得到这些方案结束后的最终状态，还是无法确定以上调控手段的顺序。一般来讲，调控顺序对调控效果的影响是非常大的，如果使用一种调控方式进行调控，可能会导致电流过大或者电压过大的现象，这时换一种调控方式，就可以起到良好的调控效果。
参考文献
[1]邓哲林,刘宝柱,董彬政.复杂配电网合环电流调控的实用化策略研究[J].现代电力.2012(06)
[2]白玉东,张跃丽,王承民,余浩斌,连鸿波.计及分支负荷分布的配电网合环稳态电流计算[J].现代电力.2011(06)
[3]邹俊雄,周冠波,付轲,蔡泽祥.10kV配网合环转电计算模型与试验分析[J].电力系统保护与控制.2010(08)
[4]张凌华.一种带合环选掉保护的并联电源转换系统[J].电器与能效管理技术.2016(09)
作者简介：雷向红（1982-），男，工程师，毕业于东北电力大学, 自动化专业，主要从事电网运行方式相关工作。
论文作者:雷向红
论文发表刊物:《电力技术》2016年第6期
论文发表时间:2016/10/16
标签：电流论文; 配电网论文; 操作论文; 稳态论文; 支路论文; 人员论文; 方程组论文; 《电力技术》2016年第6期论文;