胡曉斌 曾慶霖 翁劍 楊萬

摘要：配電網(wǎng)在運行過程中，常常因為檢修或者配電網(wǎng)發(fā)生故障等原因，需要切換電源。如果所切換的電源是來自同一個變電站，則可以采取帶電合環(huán)的方式切換電源，從而實現(xiàn)不停電合環(huán)，提高配電網(wǎng)的供電可靠性。但配電網(wǎng)在不停電合環(huán)操作過程中也存在著較大的操作安全風險，需要通過采取智能化輔助決策技術，來對配電網(wǎng)合環(huán)操作風險加以管控。本文詳細分析了配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策技術實現(xiàn)原理，并介紹了該智能化輔助決策技術在實際配電網(wǎng)操作中的相關應用情況。

關鍵詞：配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策

Analysis and Application of Intelligent Decision Support System for Distribution Network With Electric Closing ring

HU? XiaobinZENG QinglinWENG JianYANG wan

（State Grid Jiangxi Electric Power Company， Wuning County branch， Wuning ， Jiangxi Province 332300 China）

Abstract： Distribution Network in Operation Process， often because of maintenance or distribution network failure and other reasons， the need to switch power. If the power supply is from the same substation， the power supply can be switched by the live loop， so as to realize the live loop and improve the reliability of power supply. However， in the operation process of distribution network， there are also large operational safety risks， which need to be managed by intelligent decision-making technology. In this paper， the principle of intelligent assistant decision-making technology for live closing loop in distribution network is analyzed in detail， and the application of the intelligent assistant decision-making technology in actual distribution network operation is introduced.

Key Words： Distribution Network; Live loop; Intellectualization; Assistant decision-making

在現(xiàn)代配電網(wǎng)中，常常會涉及帶電合環(huán)操作，雖然具有一定的操作安全風險，但也具有較為明顯的優(yōu)勢。通過在實際的配電網(wǎng)合環(huán)操作中采取帶電合環(huán)的方式，可以降低配電網(wǎng)的停電損失，提高電網(wǎng)企業(yè)的概念收益，同時也能夠很好地樹立電力企業(yè)的良好形象。同時帶電合環(huán)操作也能夠使得配電網(wǎng)中的缺陷得到及時有效的隔離和處置，保障配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行[1]。本文首先分析了配電網(wǎng)帶電合環(huán)的必要性和在操作過程中存在的技術問題，之后闡述了具體的配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策技術原理，最后介紹了該技術的應用，對于加強配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作的安全風險管控，保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有一定的價值。

1 配電網(wǎng)帶電合環(huán)的必要性和存在的技術問題

1.1 配電網(wǎng)帶電合環(huán)的必要性

配電網(wǎng)合環(huán)操作是配電網(wǎng)運行人員經(jīng)常需要進行的常規(guī)操作，如果配電網(wǎng)在帶電合環(huán)操作過程中，需要操作的配電線路是來自不同的上級變電站，則在操作過程中可能會導致電力系統(tǒng)中局部電力線路出現(xiàn)過負荷的情況。如果過負荷情況較為嚴重，還可能會導致不必要的線路保護跳閘。在配電網(wǎng)長期的運行過程中，大多時候都是采取停電的方式，來規(guī)避此類操作風險[2]。但隨著電力用戶對配電網(wǎng)供電可靠性要求的提高，帶電合環(huán)操作是現(xiàn)代配電網(wǎng)的發(fā)展需求。同時，采用帶電合環(huán)操作，可以顯著降低配電網(wǎng)的停電時間，在最大限度上降低電力用戶對電力企業(yè)服務的投訴概率，故依然有必要進行配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作。

1.2 配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作中存在的技術問題

在配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作中，由于配電網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，形成較為復雜的電磁環(huán)網(wǎng)，因此在操作中也面臨著較大的風險，會使得環(huán)網(wǎng)中出現(xiàn)較大的環(huán)流。總體而言，在操作過程中存在的主要技術問題包括以下幾點。

一是會造成非同期合閘。在高壓電網(wǎng)中的開關一般會設置同期合閘裝置，而配電網(wǎng)中的10kV開關都沒有設置同期合閘裝置。當高壓如110kV線路為雙電源給配電網(wǎng)供電，并且高壓為開環(huán)運行方式，此時在帶電合環(huán)操作過程中需要考慮非同期合閘問題。如果條件不能滿足，此時必須要采用先停電之后再送電的操作方式[3]。但如果高壓電網(wǎng)為單電源，此時也就不存在非同期合閘的操作安全問題。

二是因相位或者相序的差別而導致帶電合環(huán)操作失敗。如果是環(huán)網(wǎng)間的合環(huán)，或者是來自同一個電源點的兩路出現(xiàn)合環(huán)，必須要滿足相位以及相序相互一致，這樣才能夠順利實現(xiàn)配電網(wǎng)的帶電合環(huán)操作。如果沒有對相位以及相序進行檢測就進行合環(huán)，則會給電力系統(tǒng)帶來較大的沖擊，對電力設備也會帶來較大的損傷，故在帶電合環(huán)操作中應對相位以及相序進行檢查。

三是過負荷。由于帶電合環(huán)會使得網(wǎng)絡中出現(xiàn)較大的環(huán)流，環(huán)流的分布和網(wǎng)絡中的阻抗比有關，可能會使得局部設備過負荷[4]。在環(huán)網(wǎng)中所出現(xiàn)的循環(huán)功率難以對其進行控制，可能會遠遠超過電氣設備的最大允許電流，從而嚴重威脅到電氣設備的安全運行。

四是在帶電合環(huán)操作過程中產(chǎn)生的沖擊電流，會使得保護動作跳閘。

2 配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策系統(tǒng)分析

配電網(wǎng)運行操作人員在帶電合環(huán)操作之前，一般可以借助配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)，事先模擬如果合環(huán)配電網(wǎng)絡及上級主網(wǎng)會呈現(xiàn)出的運行狀態(tài)，從而來判斷帶電合環(huán)操作是否具有較高的安全風險。

2.1 配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的設計

在配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中，可以基于Windows系統(tǒng)來進行開發(fā)和設計。系統(tǒng)組成主要包括了支持模塊、高級應用功能模塊以及數(shù)據(jù)庫管理等功能模塊。其中在支持模塊中包括了圖形模塊和通信模塊。通信模塊的作用是從調(diào)度自動化系統(tǒng)中獲取主網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)信息，從而在配電網(wǎng)操作決策中加以應用;圖形模塊則是為了方便對系統(tǒng)的參數(shù)進行維護。對于配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以采取SQL數(shù)據(jù)庫，用于對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行管理，見圖1 。

2.2 配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的功能設計

在配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中，應設計多個不同的功能，保證當配電網(wǎng)合環(huán)操作完畢之后系統(tǒng)從多個不同角度進行評估，依然符合運行安全性和穩(wěn)定性的要求。在系統(tǒng)中的高級應用功能模塊中，包括了狀態(tài)估計、短路電流分析、潮流分析和安全性分析，以便從多個不同的角度對配電網(wǎng)帶電合環(huán)操作進行安全性評價。其中狀態(tài)估計功能可以根據(jù)狀態(tài)量測數(shù)據(jù)和最小二乘法對高壓主網(wǎng)進行計算，以便估算出因合環(huán)而產(chǎn)生的循環(huán)功率。

短路電流分析主要是用來對電氣設備的安全性進行校驗，應計算合環(huán)之后各條線路的出口處發(fā)生三相短路后的短路電流值。安全性分析是用來全面對電網(wǎng)中的設備進行安全性檢驗，包括沖擊電流檢驗、動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定檢驗等。在配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的輸出界面上，應采用可視化界面展示出配電網(wǎng)合環(huán)的分析結(jié)果，以及合環(huán)操作之后各個電氣設備的校驗結(jié)果，從而方便配電網(wǎng)運行操作人員進行分析和判斷是否應該進行帶電合環(huán)操作[5-6]。合理設計配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中的上述各項功能，基本就能夠很好地對配電網(wǎng)的合環(huán)操作分析進行評估分析。

3 配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的應用

3.1 配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及合環(huán)操作模式

隨著配電網(wǎng)的發(fā)展，高壓將會直接深入負荷中心，今后在配電系統(tǒng)中的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)大致為高壓110kV變電站以及220kV變電站將直接給10kV開關站及環(huán)網(wǎng)柜進行供電，同時各個環(huán)網(wǎng)柜之間也可以通過開關進行互聯(lián)，相互轉(zhuǎn)供負荷，以提高配電網(wǎng)的供電可靠性。并且為了提高配電網(wǎng)的供電可靠性，將會在10kV側(cè)進行大量的合環(huán)操作。

在配電網(wǎng)合環(huán)操作中，主要的模式有以下幾種：一是對同一個變電站不同母線，通過閉合10kV分段開關來實現(xiàn)合環(huán)操作，這個操作在變電站內(nèi)完成;二是對同一個變電站不同母線，通過閉合開關站中的分段開關來進行合環(huán)，該操作在開關站內(nèi)完成;三是不同的變電站出線，通過開關站進行合環(huán)，該操作在開關站內(nèi)完成;四是同一個變電站出線通過環(huán)網(wǎng)開關進行合環(huán)，在環(huán)網(wǎng)柜完成該項操作;五是不同變電站出線通過環(huán)網(wǎng)開關進行合環(huán)，在環(huán)網(wǎng)柜完成該項操作。

3.2 配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)的應用關鍵技術

根據(jù)上述幾種配電網(wǎng)合環(huán)操作模式，在應用智能化輔助決策系統(tǒng)時，首先需要建立合環(huán)操作的數(shù)據(jù)庫，以便為合環(huán)操作分析提供豐富的數(shù)據(jù)信息。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應包括配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、線路長度及阻抗等參數(shù)、負荷情況、電氣設備的參數(shù)等，同時還應該包括系統(tǒng)的電源情況。在操作配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)時，應按照規(guī)定的步驟進行操作，保證輔助決策結(jié)果的準確性。

在配電網(wǎng)帶電合環(huán)的分析計算中，需要計算合環(huán)之前配電網(wǎng)中各條支路上的初始電流數(shù)值。同時還需要計算由于合環(huán)開關兩端的電壓差。而在網(wǎng)絡中產(chǎn)生的循環(huán)電流數(shù)值以及在網(wǎng)絡系統(tǒng)中的分布情況，其中對于初始潮流的計算，可以采取前推回代法。此外，配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)輸入和輸出也是開發(fā)該系統(tǒng)中的關鍵技術之一，應保證錄入系統(tǒng)中的各項參數(shù)的準確性，以及系統(tǒng)讀取到的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的完整性。這是正確對合環(huán)操作風險進行評估分析的重要前提條件。同時在輔助決策結(jié)果數(shù)據(jù)的輸出上，也應在合適的界面上展示出來，并符合配電網(wǎng)調(diào)度人員的操作和使用習慣。隨著配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)在實際應用中經(jīng)驗的積累，會對系統(tǒng)進行改進和提高，以便取得更好的輔助決策應用效果，使配電網(wǎng)帶電合環(huán)智能化輔助決策系統(tǒng)能夠得到推廣及應用，滿足現(xiàn)代配電網(wǎng)的操作運行需求。

4 結(jié)論

保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，對提高配電網(wǎng)的供電可靠性具有重要的意義，并且能夠提高電力用戶的用電滿意度。加強配電網(wǎng)合環(huán)操作過程中的風險管控，可以有效降低配電網(wǎng)在帶電合環(huán)操作過程中的安全風險。本文所分析的配電網(wǎng)帶電合環(huán)的智能化輔助決策系統(tǒng)，可以在實際的配電網(wǎng)操作過程中加以應用，從而更好地為配電網(wǎng)合環(huán)操作護航。

參考文獻

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