謝佳偉

（云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局，云南 昆明 650200）

0 引言

在電力事業(yè)不斷發(fā)展背景下，對配網(wǎng)供電可靠性也提出更高要求，而我國配電網(wǎng)供電方式多采用“閉環(huán)設計、開環(huán)運行”，為保證配網(wǎng)的輻射狀運行結構，通常情況下合環(huán)開關是處于關閉狀態(tài)，只有在開展線路設備檢修、開關發(fā)生故障等情況時，才會通過閉合聯(lián)絡開關對負荷進行轉移，以達到減少停電時間和保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行目的[1]。

1 配網(wǎng)合環(huán)概述

根據(jù)配網(wǎng)典型結構可知，在實施10KV母線停電檢修工作,或者當饋線發(fā)生故障問題以后,需要即時針對相應的聯(lián)絡開關實施閉合操作,同時將產(chǎn)生故障的一側，所存在的負荷及時轉移至別處。以防止出現(xiàn)大面積停電情況，這也是對合環(huán)操作的一種簡單概括。比較經(jīng)典的合環(huán)操作：第一種，雖然處于同一變電站，但是10kV饋線合環(huán)來自區(qū)域具有較大差異；第二種，上級110kV電源盡管相同，但是所經(jīng)過的10kV饋線合環(huán)不盡相同，一旦電網(wǎng)發(fā)生故障問題，就可以以這樣的方式及時通過母線聯(lián)絡開關會產(chǎn)生故障的環(huán)節(jié)實施合環(huán)操作，這樣不僅可以有效減少因操作產(chǎn)生的沖擊還能夠保障安全性；第三種，相同電壓等級但變電站不同的10kV饋線合環(huán)，受變電站不同和負荷差異影響，使得合環(huán)操作會產(chǎn)生較大沖擊，并對環(huán)網(wǎng)安全性構成嚴重威脅，如合環(huán)操作[2]。

2 配網(wǎng)合環(huán)電流的數(shù)學模型分析

2.1 合環(huán)電流產(chǎn)生原因

對引發(fā)合環(huán)電流的原因進行分析和總結，主要包括以下內(nèi)容：①當合環(huán)點兩側a、b處于不同變電站情況時候，所存在的主變?nèi)萘繒霈F(xiàn)較大差異，實際運行就很容易受到所帶負荷不同影響，使兩端母線相角以及兩端所產(chǎn)生的電壓幅值均存在一定程度的偏差這時候進行合環(huán)操作，在合環(huán)瞬間就會引發(fā)較大沖擊電流，并且達到峰值狀態(tài)；②聯(lián)絡開關兩側10千伏母線的短路過程中所產(chǎn)生的阻抗不同，在此過程中出現(xiàn)環(huán)流的幾率也會隨之急速升高，并對線路可靠穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重破壞[3]。

2.2 合環(huán)電流計算模型

結合荷花瞬間產(chǎn)生的沖擊電流以及循環(huán)過程中產(chǎn)生的電流，可以針對配網(wǎng)和環(huán)電流實時準確計算，以這樣的方式可以在防止電流越線方面發(fā)揮良好的效果[4]。大面積停電情況也能減少發(fā)生。具體操作步驟為：①循環(huán)電流計算模型，對該模型進行構建，需要對疊加定理進行應用，并使用i'=i+ic公式，對饋線穩(wěn)態(tài)電流由首端電流和環(huán)流相疊加加以表示，其中i為表合環(huán)前，i'為合環(huán)后首端電流，ic則表示聯(lián)絡開關兩側電壓差引發(fā)的穩(wěn)態(tài)環(huán)流。由于對SCADA系統(tǒng)進行合理的調(diào)度，這樣就可以獲得合環(huán)前饋線電流i，而循環(huán)電流ic的具體數(shù)值也可以通過兩側電壓矢量差出去回路總阻抗得到，為此可以使用公式：

3 配網(wǎng)合環(huán)仿真建模研究

3.1 仿真建模

圖1 合環(huán)仿真模型圖

如圖1所示，利用合環(huán)模式1進行仿真建模，并在這過程中對合環(huán)電流暫態(tài)過程進行深入剖析，假設220kV母線是該系統(tǒng)的等效電源點，并設置相角為0。

表1 典型環(huán)路線路相關參數(shù)

3.2 結果討論

假設合環(huán)時刻t=0.2s，進行仿真就要可以將t設置為0.5s，由于i1、i2、i3分別代表饋線首端電流和聯(lián)絡開關電流，操作中就可以對i1、i2、i3合環(huán)前后電流進行觀察和提取，并以曲線方式呈現(xiàn)電流實際變化，詳見圖2。根據(jù)合環(huán)前后i3電流曲線可以發(fā)現(xiàn)，前0.2網(wǎng)絡開關處于斷開狀態(tài)時，線路中電流的數(shù)值為0，當閉合開關線路中的電流數(shù)值產(chǎn)生急劇變化，并且電流的峰值出現(xiàn)在0.21s附件，為了能夠獲得更為有力地合環(huán)條件，對所產(chǎn)生的三種合環(huán)模式都要進行詳細的仿真分析，所獲得的數(shù)值具體結果如表2所示。

圖2 合環(huán)前后i1、i2 和i3 電流曲線圖

表2 三種模式下合環(huán)因素比較

根據(jù)三種模式下合環(huán)ΔU、Δδ、iM、I'、IM等因素比較，我們可以知道無論是沖擊電流，還是合環(huán)穩(wěn)態(tài)環(huán)流，都與電壓幅值差、合環(huán)點相角差密切相關，實際合環(huán)操作中對模式2進行運用，不僅對線路產(chǎn)生的沖擊最小，還能夠確保合環(huán)成功率，究其原因在于擁有的電壓幅值差和相角差與模式1和3相比較都更小，因此可以取得理想合環(huán)效果[6]。然而實際應用時還需要考慮到不同負荷所帶來的影響，實踐中還要聯(lián)系實際，將合環(huán)點左側負荷分成三條不同饋線負荷，在經(jīng)過仿真分析后得到最優(yōu)合環(huán)路徑，涉及到的對比結果詳見表3。

表3 合環(huán)模式2 下各負荷合環(huán)參數(shù)比較

從表3的數(shù)據(jù)中，我們可以詳細的了解到，S左2、S左3、S右2三組數(shù)據(jù)之間所產(chǎn)生的相角差和電壓差都是最小的，在此基礎上都可以實時合環(huán)操作，并且在實施合環(huán)操作時S左2對合環(huán)線路所造成的沖擊程度是最小的，實踐中可以將之視為最佳線路，開展合環(huán)操作也能防止兩端負荷相差較大情況發(fā)生，并且在操作時極盡可能的選擇兩段負荷相近線路進行合環(huán)，可以進一步提高合環(huán)成功率[7]。

4 結語

本文是基于對PSCAD配網(wǎng)合環(huán)電流的分析，通過配網(wǎng)合環(huán)數(shù)學模型和PSCAD軟件，充分驗證了合環(huán)電流、總阻抗、合環(huán)點電壓差三者之間關系，并根據(jù)所得到的沖擊電流和合環(huán)穩(wěn)態(tài)近似結果，找尋到最佳的合環(huán)路徑，進而為配網(wǎng)安全、穩(wěn)定和可靠運行提供有力操作依據(jù)。