CN109347091A - 快速配电网合解环可行性判断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种快速配电网合解环可行性判断方法及装置，包括：初始化模块，用于获取需要解环的位置信息，并记录此时合环馈线两端口的功率值；定位负荷位置模块，用于：进行馈线拓扑分析，确定具有量测的馈线段区段，利用两侧开关量测，估计区段负荷大小；根据解环点的位置，确定需要校核的变电站馈线出口；利用拓扑信息，确定馈线段区域负荷的位置；出口功率计算模块，用于：进行只包括附加负荷的解环后网络的潮流计算，保存变电站馈线出口功率；利用叠加原理将变电站馈线出口功率叠加潮流计算所得变电站馈线出口功率；安全评估校核模块，利用计算得到的出口功率校核馈线载流量，判断解环安全性。本发明为合环调电应用的实现提供方法和手段。

Description

快速配电网合解环可行性判断方法及装置

技术领域

本发明涉及配电自动化领域，尤其涉及一种快速配电网合解环可行性判断方法及装置。

背景技术

针对10kV配电网负荷的量测，往往是缺乏的。电力营销部门只能提供用电用户的电能量数据，而且其测量精度也不足。随着配电网分布式能源的大量接入，针对配电网的控制要求越来越高，配电网合环调电即基于此。然而，针对10kV馈线缺乏实时的负荷量测数据，会导致针对合环电流的计算由于数据的缺乏无法进行，极大地影响了配电网可靠性要求的提高。随着配电自动化程度的提高，越来越多的10kV配电线路(馈线)安装了量测装置(FTU，DTU，TTU)等，这对于配电自动化的提升具有重要作用。然而，考虑到成本的原因，不可能针对所有的馈线负荷都安装量测装置。如何利用现有的量测装置，并结合10kV馈线的特点，针对合解环调电的可行性进行快速而可靠的判断对于配电网供电可靠性的提高具有现实意义。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种快速配电网合解环可行性判断方法及装置，针对合解环操作的可行性进行判断，为合环调电应用的实现提供方法和手段。

本发明所采用的技术方案是：

一种快速配电网合解环可行性判断方法，包括以下步骤：

S1：获取需要解环的位置信息，并记录此时合环馈线两端出口的功率值；

S2：进行馈线拓扑分析，确定具有量测的馈线段区段，利用两侧开关量测，估计区段负荷大小；

S3：根据解环点的位置，确定需要校核的变电站馈线出口；

S4：利用拓扑信息，确定馈线段区域负荷的位置；

S5：进行只包括附加负荷的解环后网络的潮流计算，保存变电站馈线出口功率；

S6：利用叠加原理将变电站馈线出口功率叠加潮流计算所得变电站馈线出口功率；

S7：利用计算得到的出口功率校核馈线载流量，给出解环安全性的判断。

较佳的，步骤S2还包括以下步骤：当馈线只有电流量测和合环点两侧的电压量测时，利用合环点的一侧的电压量测结合电流量测依次进行区段负荷有功的估算，方法是针对合环两侧的馈线，利用合环点电压和电流依次计算馈线区段的电压降落，获得区段电压，并利用相邻区段的电流量测差算出此区段负荷电流，由区段电压和区段电流计算出本区段负荷大小。

较佳的，步骤S4还包括以下步骤：利用馈线供电的特点，将负荷点确定为远离电源点的位置。

较佳的，步骤S5还包括以下步骤：针对只包括电流量测和合环点两侧电压的情况，将电压运行下限作为最远端点电压，进行潮流计算，保存变电站馈线出口功率。

较佳的，本方法应用于10kV配电网负荷的量测。

一种快速配电网合解环可行性判断装置，包括：

初始化模块，用于获取需要解环的位置信息，并记录此时合环馈线两端口的功率值；

定位负荷位置模块，用于：

进行馈线拓扑分析，确定具有量测的馈线段区段，利用两侧开关量测，估计区段负荷大小；根据解环点的位置，确定需要校核的变电站馈线出口；利用拓扑信息，确定馈线段区域负荷的位置；

出口功率计算模块，用于：

进行只包括附加负荷的解环后网络的潮流计算，保存变电站馈线出口功率；利用叠加原理将变电站馈线出口功率叠加潮流计算所得变电站馈线出口功率；

安全评估校核模块，利用计算得到的出口功率校核馈线载流量，给出解环安全性的判断。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

随着配电自动化水平的提高，在配电网中越来越需要进行合环操作，而合环后必须伴随着随后的解环。解环点的选择不当，有可能导致线路过载危及电网的安全运行，而本发明利用配电网中自动化终端分段安装的特点，利用分区段对负荷水平进行估计，按照解环点的位置信息，确定最大可能过载出现的情况，对解环安全性进行校核，为解环安全性分析提供了手段；

本发明采用了叠加方法，只需要在合环前运行功率的基础上，叠加上解环后可能出现的最大负载；最大负载的计算，利用了馈线供电的特点，将负荷点确定为远离电源点的位置，利用潮流计算获得计算结果；此方法物理意义清晰，很好的利用负荷的位置同载流量的关系，提高了算法的准确性；

本发明可以适应于不同的配电自动化条件和环境，如架空线和电缆线路，也适应于沿线只有电流量测的情况，合环点有电压量测的情况；针对最大负荷进行估计时，利用合环点的一侧的电压量测结合电流量测进行功率的计算，针对附加功率进行计算时，利用电压运行下限进行计算，来满足最大负载的计算要求，满足针对安全校核保守性评估。

附图说明

图1为本发明一实施例的配电网解合环调电的过程图，其中：(a)图为配电网合环前的状态图；(b)图为配电网合环后的状态图；(c)图为配电网解环后的状态图；

图2为本发明一实施例的配电网解合环后叠加的潮流状态图；

图3为本发明一实施例的配电网解合环后负荷分布状态图；

图4为本发明一实施例的负荷最优位置确定的示意图；

图5为本发明一实施例的配电网解环校验的分析流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。

一、10kV配电网针对合环调电的应用

配电网一般采取“闭环设计，开环运行”随着配电自动化水平的提高，针对配电可靠性的要求也越来越高。为了在设备检修的情况下，不影响用户的供电，可以利用“热倒”负荷方式，即先合上馈线联络开关T₁，实现双端供电，再打开指定的开关，将需要检修的设备隔离。如图1所示，针对检修设备的情况给出解合环调电的一个应用过程：

需要对图中左侧的线路进行检修时，如果不进行合环操作，一般会停电(负荷L)，等针对检修的线路隔离后，再合上联络开关恢复供电。而合环调电的过程则先合上联络开关(开关T₁合)，然后解环(开关K₁开)隔离出要检修的区域。然而，这个合环的操作是具有一定风险的。在合环过程中，造成了网络结构的改变，在回路中形成电气环网和复杂的电磁环网，产生无法控制的网络环流。总体上会产生以下几个方面的影响：设备过负荷；合环电流导致保护跳闸；对继电保护产生影响。

另一方面，合环后必须解环，而解环时也必须满足解环后的网络不会导致设备过载。而且，针对解环的校验必须先于合环的校验，因为如无法解环也意味着无法合环。所以针对合环调电的过程如下：

(1)针对合环后解环后设备负载进行校核；

(2)针对合环点的合环电流进行计算；

(3)针对合环电流对继电保护和设备的影响进行校核。

所以针对解环的校验应该先进行。以上条件都必须满足，才可以进行合解环操作。然而，针对10kV配电网馈线的量测不足(如图1所示)，只有开关设备上才有配电自动化设备的安装，针对干线有量测。所以必须要有一种方法基于现有量测的情况，针对合环调电的安全性进行校核。本发明利用馈线段分段开关上的量测，针对负荷进行估计，对解环后导致的负荷分布的变化进行分析，根据解环网络的特点，利用解环后导致最大不均衡负荷的边界条件，对最大可能过载的情况进行计算，为解环操作提供安全评估。

二、解环点安全校核方法

针对配电自动化系统，各个配电区域的数据可以由安装在其端点的配电自动化终端设备(FTU、DTU)进行划分。由于配电自动化设备安装的数量限制，一个配电区域包括了许多馈线段和负荷。根据图1(a)所示，由于负荷区域L₁和L₂都没有量测，但开关上具有量测假设区域L₁和L₂的馈线段为无损线段的情况下，则L₁和L₂馈线段的负荷功率可以估算为：

当解环后，负荷集L₁和L₂由右端的电源进行供电(如图1(c))，此时针对左端的线路，其负荷是减少的不需要线路载流量的校核；针对右端的线路其负荷是增加的，需要进行线路载流量的校核。此时线路的潮流为合环前状态(图1(a))和以下线路潮流(图2)的叠加，此时右端电源只供应负荷集L₁和L₂。

根据实际情况，馈线段L₁和L₂是有网损的，所以S_1oad1和S_load2要比实际的大，从而为解环分析提供更为保守的计算结果。同时，馈线段L₁和L₂实际上很可能分布了较多的负荷，针对如何将S_load1分配到这些负荷上，基于现有的数据无法确切获得，但针对获取最保守结果的目标。实际上，可以转化为确定负荷S_load1位置的问题。如图3所示，馈线段L₁的各个馈线段的T节点(从1到n)都可以作为负荷S_load1的位置的选项。假设以右侧母线平衡节点，出口处的功率值，就是所带总负荷值加上线路上的网损值。

其中，为出口的功率；为L₁段网损，为L₂段网损，依次为LN段网损。

当要确定的负荷位置时，可以先将均位置确定下来，上式中的为变量。此时，只有在位置1时(即远离电源的位置)，会取得最大值。同样，只有在远离电源的位置时，会取得最大值。当选定位置后，就可以利用经典潮流计算方法确定最大的出口功率值，针对线路载流量进行校核，保证解环的安全性。

三、快速配电网解环校验方法流程

针对解环点安全校核的流程(如图5)，各个模块解释如下：

初始化模块——本模块首先获取要解环的位置(开关K₁)信息，并记录此时合环馈线两端出口的功率值(S_R0，S_L0)；

定位负荷位置模块——进行馈线拓扑分析，确定具有量测的馈线段区段，利用两侧开关量测，估计区段负荷大小(S_load1，S_load2)；根据解环点的位置，确定需要校核的变电站馈线出口(S_L0)；利用拓扑信息，确定馈线段区域负荷的位置；

出口功率计算模块——进行只包括附加负荷(S_load1，S_load2)的解环后网络的潮流计算，保存变电站馈线出口功率(S_N)；利用叠加原理将变电站馈线出口功率叠加潮流计算所得变电站馈线出口功率(S_L0+S_N)；

安全评估校核模块——利用计算得到的出口功率校核馈线载流量，给出解环安全性的判断。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种快速配电网合解环可行性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取需要解环的位置信息，并记录此时合环馈线两端出口的功率值；

S2：进行馈线拓扑分析，确定具有量测的馈线段区段，利用两侧开关量测，估计区段负荷大小；

S3：根据解环点的位置，确定需要校核的变电站馈线出口；

S4：利用拓扑信息，确定馈线段区域负荷的位置；

S5：进行只包括附加负荷的解环后网络的潮流计算，保存变电站馈线出口功率；

S6：利用叠加原理将变电站馈线出口功率叠加潮流计算所得变电站馈线出口功率；

S7：利用计算得到的出口功率校核馈线载流量，给出解环安全性的判断。

2.根据权利要求1所述的一种快速配电网合解环可行性判断方法，其特征在于，步骤S2还包括以下步骤：当馈线只有电流量测和合环点两侧的电压量测时，利用合环点的一侧的电压量测结合电流量测依次进行区段负荷有功的估算。

3.根据权利要求2所述的一种快速配电网合解环可行性判断方法，其特征在于，步骤S4还包括以下步骤：利用馈线供电的特点，将负荷点确定为远离电源点的位置。

4.根据权利要求3所述的一种快速配电网合解环可行性判断方法，其特征在于，步骤S5还包括以下步骤：针对只包括电流量测和合环点两侧电压的情况，将电压运行下限作为最远端点电压，进行潮流计算，保存变电站馈线出口功率。

5.根据权利要求1所述的一种快速配电网合解环可行性判断方法，其特征在于，应用于10kV配电网负荷的量测。

6.一种快速配电网合解环可行性判断装置，其特征在于，包括：

初始化模块，用于获取需要解环的位置信息，并记录此时合环馈线两端口的功率值；

定位负荷位置模块，用于：

进行馈线拓扑分析，确定具有量测的馈线段区段，利用两侧开关量测，估计区段负荷大小；根据解环点的位置，确定需要校核的变电站馈线出口；利用拓扑信息，确定馈线段区域负荷的位置；

出口功率计算模块，用于：

进行只包括附加负荷的解环后网络的潮流计算，保存变电站馈线出口功率；利用叠加原理将变电站馈线出口功率叠加潮流计算所得变电站馈线出口功率；

安全评估校核模块，利用计算得到的出口功率校核馈线载流量，给出解环安全性的判断。