CN106451462A - 一种配电网变电站转供能力提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网变电站转供能力提升方法，用以提升配电网中不同电压等级的变电站的转供能力，包括以下步骤：1)判断配电网中变电站的负载率是否高于负载率阈值，若是，则判定为该变电站为高负载率变电站，当该变电站已有两台主变时，采用增设第三台主变的方式提升转供能力，若否，则判定该变电站为低负载率变电站，并进行步骤2)；2)获取配电网中低负载率变电站的电压等级和低压侧接线情况；3)根据电压等级和低压侧接线情况分别对含有2台主变的220kV变电站、110kV变电站和35kV变电站，采用增设联络线或互馈线以及下级电站双电源化的方式提升转供能力。与现有技术相比，本发明具有覆盖面广、结合方式多样、有效提升等优点。

Description

一种配电网变电站转供能力提升方法

技术领域

本发明涉及配电网技术领域，尤其是涉及一种配电网变电站转供能力提升方法。

背景技术

转供能力为某一供电区域内，当电网元件或变电站停运时，电网转移负荷的能力，一般量化为可转移的负荷占区域总负荷的比例。

由于现有的配电网变电站的转供能力还无法满足双电源标准，在变电站改造的过渡阶段中变电站的转供能力需要根据不同电压等级负荷组的大小和故障的影响程度，分阶段逐步满足检修方式N-1不失负荷，第一阶段应满足超过《城市电网供电安全标准》(DL/T256-2012)要求的标准(即检修方式N-1的事故恢复时间及允许损失的负荷量比上述标准小)，保证220kV电网检修方式N-1少量损失负荷，第二阶段应满足220kV电网检修方式N-1不失负荷，最终阶段应满足35～220kV电网检修方式N-1均不失负荷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种覆盖面广、结合方式多样、有效提升的配电网变电站转供能力提升方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种配电网变电站转供能力提升方法，用以提升配电网中不同电压等级的变电站的转供能力，包括以下步骤：

1)判断配电网中变电站的负载率是否高于负载率阈值，若是，则判定为该变电站为高负载率变电站，当该变电站已有两台主变时，采用增设第三台主变的方式提升转供能力，若否，则判定该变电站为低负载率变电站，并进行步骤2)；

2)获取配电网中低负载率变电站的电压等级和低压侧接线情况；

3)根据电压等级和低压侧接线情况分别对含有2台主变的220kV变电站、110kV变电站和35kV变电站，采用增设联络线或互馈线以及下级电站双电源化的方式提升转供能力。

所述的步骤3)中，所述的含有2台主变的220kV变电站110kV侧和35kV侧采用单母线分段接线，分别采用增设联络线和互馈线的方式提升转供能力。

含有2台主变的220kV变电站的110kV侧通过在一段母线和二段母线上分别配置一条110kV手拉手联络线提升转供能力。

含有2台主变的220kV变电站的35kV侧通过增设1回或2回35kV专用互馈线的方式提升转供能力。

所述的含有2台主变的110kV变电站的10kV侧为单母四分段接线，含有2台主变的35kV变电站的10kV侧为单母四分段接线或单母线分段接线。

当变电站低压侧为单母四分段接线时，采用增设互馈线的方式提升转供能力，当增设的互馈线的输送能量仅能满足一段母线的负荷需求时，则配置两条互馈线，当增设的互馈线的输送能量能满足两段及以上母线的负荷需求时，则配置一条互馈线。

当变电站低压侧为单母线分段接线时，采用增设互馈线的方式提升转供能力，则在单母线的一段母线和二段母线上分别配置一条互馈线。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明分别通过增设联络线或互馈线以及下级电站双电源化的方式对含有2台主变的220kV变电站、110kV变电站和35kV变电站进行转供能力的提升，覆盖面广、结合方式多样，有效的增加了配电网中变电站的转供能力。

附图说明

图1为低压侧为单母线四分段接线的变电站

图2为220kV变电站低压侧为单母线四分段接线的变电站互馈线运行方式图，其中，图(2a)为正常运行方式，图(2b)为主变检修，图(2c)为主变检修N-1。

图3为220kV变电站低压侧为单母线分段接线的变电站互馈线运行方式图，其中，图(3a)为正常运行方式，图(3b)为主变检修，图(3c)为主变检修N-1。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

下面以上海市配电网进行说明。

在电网发生“N-1”或“N-1-1”故障情况下，为确保负荷不失电或瞬时恢复供电，电网需提供一定的负荷转移手段。根据故障发生时负荷转移方式不同，大致可分为站内转移和站间转移两种方式。

(1)站内转供：指一座变电站内不同主变之间通过站内中低压开关动作转移负荷，其降压容量在站内互为备用。

站内转供是保障上海电网安全可靠供电的重要手段之一，也是电力系统容量备用的常用方式，站内转供具有转移能力强，运行操作简单的优点。但对于严重故障所导致的全站停电事件，站内转供将失去作用。增加变电站主变台数可提高站内转供能力，从而提高系统对事故的抵御能力，但主变扩建通常需根据负荷发展需求提出，兼顾供电可靠性的提升，因此一般宜在负荷发展到一定程度，变电站主变趋于重载的情况下才考虑。

(2)站间转供：指电网中两座或者多座变电站之间通过下级电网转移负荷，其降压容量通过网络的联系在站间互为备用。

(21)提高辐射型电网双电源比例

辐射型网络本身不具备负荷转移的能力，但可通过来自不同的上级变电站供电，当1回进线故障时，由主变低压侧自切将负荷转移至另1台主变，实现负荷转移至对侧上级变电站供电，从而达到间接转移负荷。

该转供方式具有分散式转移、自动切换的特点，即每个双辐射型结构仅能转移对应1台主变负荷，无法通过网络集中转移多台主变负荷，因此为减小上级变电站停电事故的影响，可采取提高辐射型电网双电源比例的措施。为达到上级变电站全停不损失负荷，仅依靠辐射型电网转移负荷，其双电源比例需达到100％。辐射型电网双电源改造，通常需结合周边规划电源点的建设开展，受建设条件和投资经济性影响，无法一蹴而就，需配合其他转供手段的使用，达到相应的效果。

(22)增加电网联络线

电网联络线是一种有联络的网架结构，其本身具备负荷转移能力。以110kV“手拉手”链式接线为例，正常方式下，链式接线环网接线，开环运行，中间存在一段线路作为联络备用打开。当上级变电站发生故障时，可通过合上联络开关，通过110kV联络线转供对侧变电站母线上的负荷。

该方式的转供能力通常较分散式转移能力强，可集中对多台主变甚至整断母线的负荷进行转移。正常方式下，网架中大部分线路带负荷运行，仅一段线路作为联络备用，经济性一般优于专用互馈线。

(23)增加互馈线

现有互馈线配置主要是满足变电站全站停电后快速恢复站用电的需求，具体配置时有专用互馈线和带负荷的互馈线两种类型。从网架结构上来看，互馈线连接两个不同的变电站，同样具有在不同变电站之间转供负荷的能力。

专用互馈线由于不带负荷，因此具有较强的负荷转移能力，但它的缺点是正常运行时作为联络备用，仅在检修方式或故障情况下才投入运行，因此其实际利用率较低，经济性不如带负荷的互馈线。

与之相反，带负荷的互馈线能够在正常方式下带负荷运行，在检修方式或故障情况下兼顾负荷转移功能，具有较好的经济性，但由于本身带负荷运行，使其转供能力受到一定程度影响，可能无法满足大量负荷集中转移的要求。

因此，应根据具体要实现的可靠性目标，结合工程实施的可行性和合理性，并综合考虑其他转供手段的作用，因地制宜的采用专用互馈线或非专用互馈线。

提高检修方式供电可靠性转供策略如下：

一、增设第三台变压器

对于两主变的变电站，若一台主变检修，此时若另一台主变故障，则整个变电站母线全停。对于三主变的变电站，在主变检修N-1时，第三台主变可以用来防止全站失电。因此，对于两主变的变电站，可以采取增设第三台变的方式降低主变检修N-1全站失电的风险。

但对于负载率较低的两主变变电站，增设第三台主变会导致负载率进一步降低，主变利用率下降，变压器损耗增加，经济性较差。因此，对于负载率较高的两主变变电站，可以采取增设第三台主变的方法降低主变检修N-1全站失电的风险，但对于负载率较低的两主变变电站，增设第三台主变经济性较差，不推荐此方法。

二、增加联络线或互馈线

两台主变的变电站主变检修时，可以利用专用互馈线或非专用互馈线对母线供电，以避免主变检修N-1时母线全停。为避免母线全停，主变检修方式下，需要考虑以下两点：

1)正常检修方式：互馈线容量是否可以满足所送母线的负荷需求；

2)运行主变再发生N-1事故时：下级电站低压侧自切动作，部分电站负荷转移至互馈线后，互馈线容量是否可以满足需求。

除变电站下级电站均为双电源的情况，运行主变再发生N-1事故后，由于下级电站低压侧的自切，互馈线需所带负荷要高于正常检修方式时互馈线所带负荷。若下级电站的双电源比例为A，则运行主变再发生N-1事故后，互馈线所带负荷为(2-A)倍正常检修方式下互馈线所需带负荷。为方便描述，下文的互馈线所带负荷为运行主变再发生N-1事故后所带负荷。

目前，上海两主变的220kV变电站110kV侧主要为单母线分段接线，35kV侧主要为单母四分段接线。两台主变的110kV变电站10kV侧主要为单母四分段接线。两台主变的35kV变电站10kV侧主要为单母四分段接线和单母分段接线。

若变电站的低压侧为单母线四分段接线，其下级电站电源若均来自此变电站，则其进线一般在1段母线和3段母线或者2段母线和4段母线。对于低压侧为单母线四分段接线方式的变电站，若互馈线的输送容量仅可以满足一段母线的负荷需求，则为了满足主变检修N-1时，母线不全停的需求，则需要配置两条互馈线。若互馈线的容量满足两段母线的负荷需求，则只需要配置一条互馈线便可以避免母线全停。

如图1所示的变电站，当互馈线仅能满足一段母线的负荷需求时，互馈线在4段母线上，若2号主变检修，则互馈线倒送至4段母线，在1号主变发生故障后，4段母线不失电。为确保1号主变检修N-1时母线不全停，需要在1号主变所对应的1段母线或者2段母线上设置一条互馈线。若互馈线能满足两段母线的负荷需求，互馈线在4段母线上，若1号主变或者2号主变检修，互馈线均可以倒送至1段母线和4段母线，此时发生N-1，仍可以利用互馈线确保全站母线不全停。

综上，对于低压侧为单母线四分段接线的变电站，若互馈线输送容量仅能满足一段母线的负荷需求，需要配置两条互馈线满足主变检修N-1时全站母线不失电。若互馈线输送容量能满足两段母线的负荷需求，仅需要配置一条互馈线满足主变检修N-1时全站母线不全停的需求。

若变电站低压侧为单母线分段接线，则1段母线和2段母线需要各配置一条互馈线满足主变检修N-1时全站母线不全停的需求。

图2和图3以220kV变电站的为例对低压侧为单母线四分段接线和低压侧为单母线分段接线的变电站互馈线运行方式进行说明。其中图2中的35kV互馈线仅可以满足一段35kV母线的负荷需求，图3中的35kV互馈线可以满足两段35kV母线的负荷需求。

220kV变电站的110kV侧为单母线分段接线，与其他220kV变电站形成110kV手拉手联络线。正常运行方式下，手拉手联络线处于断开状态，220kV变电站的一号主变和2号主变分别对110kV母线的一段母线和二段母线供电。变电站2号主变检修时，由手拉手联络线为110kV二段母线供电，2号主变至110kV二段母线的开关断开，110kV一段母线仍由1号主变供电。若此时1号主变再发生故障，则110kV一段母线侧的手拉手联络线可以自愈，由一段母线侧的手拉手联络线为110kV一段母线供电。此处，由于110kV手拉手联络线可以自愈，因此110kV手拉手联络线仅需满足一段母线的负荷便可以，不需要考虑单电源的下级电站自切过来的负荷。

220kV变电站的35kV侧为单母线四分段接线，图2所示运行方式为35kV互馈线仅可以带一段母线的运行方式。正常情况下，35kV互馈线处于备用状态，由1号主变和2号主变为母线供电。2号主变检修状态下，1号主变为35kV一段母线、二段母线和三段母线供电，由35kV互馈线为四段母线供电。若此时1号主变再发生故障，则一段母线、二段母线和三段母线停电，四段母线由35kV互馈线供电，同时，四段母线所接单电源下级电站的负荷自切到四段母线上。由此，若35kV互馈线可以满足一段母线的负荷需求(包含单电源下级电站自切过来的负荷)，则可以确保在主变检修N-1时一段母线不停。图2所示为2号主变检修的情况，1号主变检修的情况时则需要由1号主变所接互馈线倒送至母线。因此，若互馈线仅可以满足一段母线的负荷需求，则低压侧为单母线四分段的变电站需要配置两条互馈线，分别应用于1号主变和2号主变检修的情况。

图2中已对220kV变电站的110kV侧手拉手联络线进行了分析。以下分析不再针对110kV手拉手联络线，而是对不具备自愈功能的互馈线情况进行分析。对于低压侧为单母线分段接线的变电站，正常运行方式下，互馈线作为备用，由1号主变和2号主变分别对一段母线和二段母线供电。若2号主变检修，则由互馈线为二段母线供电，一段母线仍由1号主变供电。此时1号主变故障，则一段母线停电，由互馈线保障二段母线的持续性供电，由于二段母线所接单电源下级电站负荷会自切到二段母线上，因此，互馈线输送容量需要满足要下级电站低压侧自切动作后部分电站负荷转移至二段母线的负荷。上述分析针对2号主变检修的情况，若1号主变检修，则需要一段母线所接互馈线倒送至一段母线。

图3所示运行方式为35kV互馈线可以带两段母线的运行方式。正常情况下，35kV互馈线处于备用状态，由1号主变和2号主变为母线供电。2号主变检修状态下，1号主变为35kV二段母线和三段母线供电，由35kV互馈线为一段母线和四段母线供电。若此时1号主变再发生故障，则二段母线和三段母线停电，一段母线和四段母线由35kV互馈线供电，同时，一段母线和四段母线所接单电源下级电站的负荷自切到一段母线和四段母线上。由此，若35kV互馈线可以满足两段母线的负荷需求(包含单电源下级电站自切过来的负荷)，则可以确保在主变检修N-1时两段母线不停。图3中所示为2号主变检修的情况，1号主变检修的情况相同，由2号主变为二段母线和三段母线供电，互馈线为一段母线和四段母线供电。因此，若互馈线可以满足两段母线的负荷需求，则低压侧为单母线四分段的变电站仅需要配置一条互馈线。

上海220kV变电站110kV侧一般无专用互馈线，同时，上海110kV变电站规划按照手拉手方式接线，本身具有较强的转供能力。本节主要研究手拉手联络线是否可以满足220kV变电站110kV母线在主变检修N-1时不全停的需求。

两台主变的220/110/35kV的220kV变电站，110kV侧一般为单母线分段接线，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70％，110kV负荷占220kV变电站总负荷比例为C，每段110kV母线负荷为A*B*C*70％。根据前文所得结论，220kV变电站110kV侧无需考虑下级电站自切负荷，手拉手联络线仅需要满足正常运行方式下一段母线的负荷即可。

手拉手联络线可以满足主变检修N-1时110kV一段母线的负荷需求，因此，220kV变电站一段母线和二段母线各配一条手拉手联络线即可以满足220kV变电站主变检修N-1时110kV母线不全停的需求。

综上所述，

(1)对于负载率较高的变电站，建议可考虑增设第三主变来防止全站停电事故以及满足检修方式下N-1不失负荷；而对于负载率相对较低的变电站，可考虑增加下级网络的站间转移能力，根据实际情况和需要采取增加联络线、互馈线、提高双电源等措施。

(2)对于2台主变的220kV变电站主变检修下N-1，对外仅需要2个110kV “手拉手”联络通道，便可以保障110kV侧不损失负荷。因此，建议至少保证2主变220kV变电站110kV侧建设2个“手拉手”单链或1个“手拉手”双链。

(3)中心城区地区35kV互馈线的使用，建议采取以下策略：

a.为防止全站停电和满足检修方式下N-1不失负荷，建议采用专用互馈线转供负荷，原则上考虑1回双拼400mm²电缆，在变电站负载率较高时根据需要可设置2回专用互馈线。

b.双电源与互馈线建设应相互配合，对于重要用户、以及中心城区内的电业变电站，在具备实施条件情况下，仍应加强双电源建设。在双电源建设条件不成熟情况下，可考虑互馈线的转供能力保障电网安全可靠供电。

(4)中心城区地区10kV互馈线的使用，建议采取以下策略：

a.对于35kV变电站，为防止全站停电和满足检修方式下N-1不失负荷，建议采用1回专用互馈线或者2回非专用互馈线(开关站进线)。

b.对于110kV变电站，为防止全站停电和满足检修方式下N-1不失负荷，建议设置2回专用互馈线或者非专用互馈线(开关站进线)，同时提高下级电站的双电源比例，保障110kV变电站的安全可靠供电。

(5)中心城区以外地区无需满足检修方式下N-1不失负荷，因此建议可考虑非专用互馈线转供负荷，包括开关站接线、内桥接线、架空线支接线等形式，以确保重要用户安全可靠供电，减少全站停电所影响的范围为原则，进行相应的配置。

(6)为充分利用互馈线保障单电源变电站供电，2主变变电站低压侧单母线四分段接线时，其下级2回电源进线均来自本站时，其进线应分别接入一、三段母线或二、四段母线。

(7)利用互馈线倒送母线时，为防止互馈线过载，建议仓位安排时，互馈线所在母线适当多安排下级为3主变变电站的进线，以便于负荷转移和运行方式安排。

Claims (7)

1.一种配电网变电站转供能力提升方法，用以提升配电网中不同电压等级的变电站的转供能力，其特征在于，包括以下步骤：

1)判断配电网中变电站的负载率是否高于负载率阈值，若是，则判定为该变电站为高负载率变电站，当该变电站已有两台主变时，采用增设第三台主变的方式提升转供能力，若否，则判定该变电站为低负载率变电站，并进行步骤2)；

2)获取配电网中低负载率变电站的电压等级和低压侧接线情况；

3)根据电压等级和低压侧接线情况分别对含有2台主变的220kV变电站、110kV变电站和35kV变电站，采用增设联络线或互馈线以及下级电站双电源化的方式提升转供能力。

2.根据权利要求1所述的一种配电网变电站转供能力提升方法，其特征在于，所述的步骤3)中，所述的含有2台主变的220kV变电站110kV侧和35kV侧采用单母线分段接线，分别采用增设联络线和互馈线的方式提升转供能力。

3.根据权利要求2所述的一种配电网变电站转供能力提升方法，其特征在于，含有2台主变的220kV变电站的110kV侧通过在一段母线和二段母线上分别配置一条110kV手拉手联络线提升转供能力。

4.根据权利要求2所述的一种配电网变电站转供能力提升方法，其特征在于，含有2台主变的220kV变电站的35kV侧通过增设1回或2回35kV专用互馈线的方式提升转供能力。

5.根据权利要求1所述的一种配电网变电站转供能力提升方法，其特征在于，所述的含有2台主变的110kV变电站的10kV侧为单母四分段接线，含有2台主变的35kV变电站的10kV侧为单母四分段接线或单母线分段接线。

6.根据权利要求5所述的一种配电网变电站转供能力提升方法，其特征在于，当变电站低压侧为单母四分段接线时，采用增设互馈线的方式提升转供能力，当增设的互馈线的输送能量仅能满足一段母线的负荷需求时，则配置两条互馈线，当增设的互馈线的输送能量能满足两段及以上母线的负荷需求时，则配置一条互馈线。

7.根据权利要求5所述的一种配电网变电站转供能力提升方法，其特征在于，当变电站低压侧为单母线分段接线时，采用增设互馈线的方式提升转供能力，则在单母线的一段母线和二段母线上分别配置一条互馈线。