CN110417001A - 一种10kV配电网联络线合环转电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种10kV配电网联络线合环转电的方法，该方法为在10kV配电网联络线需要调整运行方式时，根据实际电网运行方式确定最优合环运行方式；确定相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值；计算合环转电特征量，包括环网内总阻抗、环态循环电流、环态总电流、合环瞬间最大冲击电流和解环负载电流；对比合环转电特征量与相应环路中相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值，并根据判据进行判定，若不满足判据，则减小合环点两侧电压差和/或待合环馈线上的负荷后重新根据判据判定，若满足判据，则先合环再解环，转电操作结束。本发明在某地区配电网多次试验成功，可靠性高，能够提升电网的供电可靠性，具有进一步推广应用的价值。

Description

一种10kV配电网联络线合环转电的方法

技术领域

本发明属于电力系统运行控制技术领域，具体涉一种基于现有配电网设备的10kV配电网联络线合环转电的方法。

背景技术

为提高10kV配电网的供电可靠性，配电网采用“闭环接线、开环运行”供电方式。即在正常运行方式下，不同10kV供电线路都是直馈线，当电网需要检修或者需要调整运行方式时，先将需要检修的线路停电，然后再通过线路之间的联络开关对停电线路上的用户进行供电，称为“冷倒”。然而，随着我国社会主要发展的变化，人们对持续供电的能力要求也越来越高。合环转电能够在电网运行方式调整的时候持续对用户供电，能够更进一步提升供电可靠性。然而，合环转电可能会在环网中产生很大的冲击电流和循环环流，可能损毁一次设备、导致二次设备误动作，严重情况下造成电网的稳定破坏。因此，需对10kV配电网合环转电的关键技术进行研究，采取相应的控制措施来保障合环转电不破坏电网的安全稳定。

发明内容

本发明目的是在电网不增加任何投资的基础之上，实现10kV配电网联络线调整运行方式时对用电客户的不间断供电，减少传统的先停电后转负荷的操作方法对客户造成的停电影响，提出一种基于现有配电网设备 10kV配电网联络线合环转电的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种10kV配电网联络线合环转电的方法，是在10kV配电线路需要转移负荷时，采用合环的方式进行不停电转电操作，所述方法包括如下步骤：

(1)确定最优合环运行方式；

(2)确定相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值；

(3)计算合环转电特征量；所述的合环转电特征量包括环网内总阻抗、环态循环电流、环态总电流、合环瞬间最大冲击电流和解环负载电流；

(4)对比合环转电特征量与相应环路中相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值，并根据以下判据进行判定：

S1：环路中一次设备允许电流值＞环态总电流，且环路中一次设备允许电流值＞解环负载电流；

S2：合环瞬间最大冲击电流≤环网内过流Ⅰ段允许一次电流，且环态总电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流，同时解环负载电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

若同时满足S1、S2，判定结果为是，则进行步骤(6)；若最多满足S1、 S2这两个判据中的一个，则进行步骤(5)；

(5)减小合环点两侧电压差和/或待合环馈线上的负荷，进入步骤(4)

(6)进行先合环再解环，转电操作结束。

进一步，优选的是，所述的最优合环运行方式为图1～图9中的一种。

进一步，优选的是，步骤(1)的具体方法为：

(101)根据电网实际情况确定最优合环运行方式，如果合环运行方式为图1～图9中的一种，则判定结果为是，进入步骤(2)；反之，则判定结果为否，进入步骤(1021)或(1022)；

(1021)若可调整运行方式，则调整运行方式后进入步骤(101)；

(1022)若不可调整运行方式，则直接进入步骤(103)；

(103)终止合环转电计划。

进一步，优选的是，步骤(2)中，环网一次设备允许电流＝Min(每个一次设备允许电流值)；

相应环路中二次设备允许的电流值包括环网内过流Ⅰ段允许一次电流和环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

环网内过流Ⅰ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅰ段值*电流互感器变比/k)，环网内过流Ⅲ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅲ段值* 电流互感器变比/k)；

其中，k为系数，取值为1.1-1.3。

进一步，优选的是，k取值1.2。

进一步，优选的是，所述的一次设备包括导线、断路器、负荷开关和刀闸。

进一步，优选的是，步骤(3)计算合环转电特征量的具体方法是：

合环等值电路图如图10所示；

待合环网内总阻抗近似为Z＝R₁+R₂；

环态循环电流

环态总电流＝MAX(I₁₀，I₂₀)+I_环；

合环瞬间最大冲击电流＝MAX(I₁₀，I₂₀)+N*I_环，N取值范围为1.8-2.0；

解环负载电流＝I₁₀+I₂₀；

其中，X₀为环路内10kV以上电压等级的等值阻抗；

R₁、R₂分别为10kV馈线1、馈线2的电阻值；

V_P1、V_P2分别为待合环开关两侧的电压；

I₁₀、I₂₀分别为合环前两条馈线的负荷电流。

本发明中k、N系数的设置，是为了误差考虑的，可以将其理解为误差系数。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1、本发明利用合环转电的方式，实现10kV配电网在改变运行方式时进行不停电转负荷，保证电力用户的持续供电，提升了电网的供电可靠性。

2、本方法操作简单，能够快速确定最优运行合环方式、根据简单的判据校核电网的设备是否满足合环条件。

3、本方法避免复杂的数学运算且准确性更高。在计算环网内特征量时，经过等效，均取各参数的模量，计算简单准确。

4、本方法在实际电网运用过程中不需要投入新的人力物力，且可以减少相关技术人员的工作量，提高工作效率，具有全面推广应用的价值。

5、某电网合环转电获得的实际效益：(1)、减少客户停电时间。 2015-2017年分别减少客户停电时间时户数为48765、47912、71780时。(2)、可多供电252685度电，按照居民用电0.4元/度电费计算，可增加收入约 10.1万元。(3)、采用合环转电技术可在调整运行方式前不用逐一打电话通知用户停电，提升工作效率。

总之，本方法具有操作简单，准确性高，节省成本，提高工作效率，提高电网的可靠性，具有全面推广应用的价值。

附图说明

图1为同一个110kV系统电源，不同110kV变电站的10kV配电线路的一种合环运行方式图；

图2为同一个110kV系统电源，不同110kV变电站的10kV配电线路的又一种合环运行方式图；

图3为同一110kV变电站，同一10kV母线下的10kV配电线路合环运行方式图；

图4为同一110kV变电站，不同10kV母线的10kV配电线路合环运行方式图；

图5为同一35kV系统电源，不同35kV变电站10kV配电线路合环合环运行方式图；

图6为同一35kV变电站，不同10kV母线的10kV配电线路合环运行方式图；

图7为同一35kV变电站，同一10kV母线下10kV配电线路合环运行方式图；

图8为同一110kV/35kV变电站，同一10kV配电线路的支线合环运行方式图；

图9为同一35kV系统电源，110kV变电站与35kV变电站的10kV配电线路合环运行方式图；

图10为合环等值电路图；

图11为本发明方法流程示意图；

图12为本发明应用实例中某电网的运行方式图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

实施例1

一种10kV配电网联络线合环转电的方法，是在10kV配电线路需要转移负荷时，采用合环的方式进行不停电转电操作，所述方法包括如下步骤：

(1)确定最优合环运行方式；

(2)确定相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值；

(3)计算合环转电特征量；所述的合环转电特征量包括环网内总阻抗、环态循环电流、环态总电流、合环瞬间最大冲击电流和解环负载电流；

(4)对比合环转电特征量与相应环路中相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值，并根据以下判据进行判定：

S1：环路中一次设备允许电流值＞环态总电流&解环负载电流；

S2：(合环瞬间最大冲击电流≤环网内过流Ⅰ段允许一次电流)&(环态总电流&解环负载电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流)；

若同时满足S1、S2，判定结果为是，则进行步骤(6)；若最多满足S1、 S2这两个判据中的一个，则进行步骤(5)；

(5)减小合环点两侧电压差和/或待合环馈线上的负荷，进入步骤(4)

(6)进行先合环再解环，转电操作结束。

实施例2

一种10kV配电网联络线合环转电的方法，是在10kV配电线路需要转移负荷时，采用合环的方式进行不停电转电操作，所述方法包括如下步骤：

(1)确定最优合环运行方式；具体方法为：

(101)根据电网实际情况确定最优合环运行方式，如果合环运行方式为图1～图9中的一种，则判定结果为是，进入步骤(2)；反之，则判定结果为否，进入步骤(1021)或(1022)；

(1021)若可调整运行方式，则调整运行方式后进入步骤(101)；

(1022)若不可调整运行方式，则直接进入步骤(103)；

(103)终止合环转电计划；

(2)确定相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值；

环网一次设备允许电流＝Min(每个一次设备允许电流值)；

相应环路中二次设备允许的电流值包括环网内过流Ⅰ段允许一次电流和环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

环网内过流Ⅰ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅰ段值*电流互感器变比/k)，环网内过流Ⅲ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅲ段值* 电流互感器变比/k)；

其中，k为系数，取值为1.1-1.3；

(3)计算合环转电特征量；所述的合环转电特征量包括环网内总阻抗、环态循环电流、环态总电流、合环瞬间最大冲击电流和解环负载电流；

(4)对比合环转电特征量与相应环路中相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值，并根据以下判据进行判定：

S1：环路中一次设备允许电流值＞环态总电流，且环路中一次设备允许电流值＞解环负载电流；

S2：合环瞬间最大冲击电流≤环网内过流Ⅰ段允许一次电流，且环态总电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流，同时解环负载电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

若同时满足S1、S2，判定结果为是，则进行步骤(6)；若最多满足S1、 S2这两个判据中的一个，则进行步骤(5)；

(5)减小合环点两侧电压差和/或待合环馈线上的负荷，进入步骤(4)

(6)进行先合环再解环，转电操作结束。

实施例3

一种10kV配电网联络线合环转电的方法，是在10kV配电线路需要转移负荷时，采用合环的方式进行不停电转电操作，所述方法包括如下步骤：

(1)确定最优合环运行方式；具体方法为：

(101)根据电网实际情况确定最优合环运行方式，如果合环运行方式为图1～图9中的一种，则判定结果为是，进入步骤(2)；反之，则判定结果为否，进入步骤(1021)或(1022)；

(1021)若可调整运行方式，则调整运行方式后进入步骤(101)；

(1022)若不可调整运行方式，则直接进入步骤(103)；

(103)终止合环转电计划；

(2)确定相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值；

环网一次设备允许电流＝Min(每个一次设备允许电流值)；

相应环路中二次设备允许的电流值包括环网内过流Ⅰ段允许一次电流和环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

环网内过流Ⅰ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅰ段值*电流互感器变比/k)，环网内过流Ⅲ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅲ段值* 电流互感器变比/k)；

其中，k为系数，取值为1.2；

所述的一次设备包括导线、断路器、负荷开关和刀闸；

(3)计算合环转电特征量；所述的合环转电特征量包括环网内总阻抗、环态循环电流、环态总电流、合环瞬间最大冲击电流和解环负载电流；

(4)对比合环转电特征量与相应环路中相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值，并根据以下判据进行判定：

S1：环路中一次设备允许电流值＞环态总电流，且环路中一次设备允许电流值＞解环负载电流；

S2：合环瞬间最大冲击电流≤环网内过流Ⅰ段允许一次电流，且环态总电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流，同时解环负载电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

若同时满足S1、S2，判定结果为是，则进行步骤(6)；若最多满足S1、 S2这两个判据中的一个，则进行步骤(5)；

(5)减小合环点两侧电压差和/或待合环馈线上的负荷，进入步骤(4)

(6)进行先合环再解环，转电操作结束。

实施例4

一种10kV配电网联络线合环转电的方法，是在10kV配电线路需要转移负荷时，采用合环的方式进行不停电转电操作，所述方法包括如下步骤：

(1)确定最优合环运行方式；具体方法为：

(101)根据电网实际情况确定最优合环运行方式，如果合环运行方式为图1～图9中的一种，则判定结果为是，进入步骤(2)；反之，则判定结果为否，进入步骤(1021)或(1022)；

(1021)若可调整运行方式，则调整运行方式后进入步骤(101)；

(1022)若不可调整运行方式，则直接进入步骤(103)；

(103)终止合环转电计划；

(2)确定相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值；

环网一次设备允许电流＝Min(每个一次设备允许电流值)；

相应环路中二次设备允许的电流值包括环网内过流Ⅰ段允许一次电流和环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

环网内过流Ⅰ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅰ段值*电流互感器变比/k)，环网内过流Ⅲ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅲ段值* 电流互感器变比/k)；

其中，k为系数，取值为1.2；

所述的一次设备包括导线、断路器、负荷开关和刀闸；

(3)计算合环转电特征量；所述的合环转电特征量包括环网内总阻抗、环态循环电流、环态总电流、合环瞬间最大冲击电流和解环负载电流；

(4)对比合环转电特征量与相应环路中相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值，并根据以下判据进行判定：

S1：环路中一次设备允许电流值＞环态总电流，且环路中一次设备允许电流值＞解环负载电流；

S2：合环瞬间最大冲击电流≤环网内过流Ⅰ段允许一次电流，且环态总电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流，同时解环负载电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

若同时满足S1、S2，判定结果为是，则进行步骤(6)；若最多满足S1、 S2这两个判据中的一个，则进行步骤(5)；

(5)减小合环点两侧电压差和/或待合环馈线上的负荷，进入步骤(4)

(6)进行先合环再解环，转电操作结束。

其中，步骤(3)计算合环转电特征量的具体方法是：

合环等值电路图如图10所示；

待合环网内总阻抗近似为Z＝R₁+R₂；

环态循环电流

环态总电流＝MAX(I₁₀，I₂₀)+I_环；

合环瞬间最大冲击电流＝MAX(I₁₀，I₂₀)+N*I_环，N取值范围为1.8-2.0；

解环负载电流＝I₁₀+I₂₀；

其中，X₀为环路内10kV以上电压等级的等值阻抗；

R₁、R₂分别为10kV馈线1、馈线2的电阻值；

V_P1、V_P2分别为待合环开关两侧的电压；

I₁₀、I₂₀分别为合环前两条馈线的负荷电流。

应用实例

某电网的运行方式如图12所示。35kV花大线、花冲线均运行于110kV 花坝变35kVⅠ段母线，并分别对35kV大庄变、冲坡哨变供电。35kV大庄变10kV庄冲线101线路与35kV冲坡哨变10kV庄冲线075线路联络断点：柏棕棚村真空断路器，冷备用(正常断点)。现35kV冲坡哨变10kV庄冲线075线路停电检修，需将10kV庄冲线075线所供负荷转由35kV大庄变10kV庄冲线101线路供电。

所述方法包括如下步骤：

(1)确定最优合环运行方式；

具体方法为：

(101)根据上述电网实际情况确定最优合环运行方式，合环运行方式为图1～图9中的图5，则判定结果为是，进入步骤(2)；

(2)确定相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值；

环网一次设备允许电流＝Min(35kV花大线最大载流量、35kV华冲线最大载流量、35kV大庄变主变允许最大负荷、35kV冲坡变主变允许最大负荷、10kV庄冲线101线最大载流量、10kV庄冲线075线最大载流量) ＝250A；

相应环路中二次设备允许的电流值包括环网内过流Ⅰ段允许一次电流和环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

环网内过流Ⅰ段允许一次电流＝Min(环网内101断路器、075断路器、柏棕棚村真空断路器保护过流Ⅰ段值*电流互感器变比/k)＝560A，环网内过流Ⅲ段允许一次电流＝Min(环网内101断路器、075断路器、柏棕棚村真空断路器保护过流Ⅲ段值*电流互感器变比/k)＝348A；

其中，k为系数，取值为1.2；

(3)计算合环转电特征量；所述的合环转电特征量包括环网内总阻抗、环态循环电流、环态总电流、合环瞬间最大冲击电流和解环负载电流；

图12中，Z＝R₁+R₂＝65.6欧姆；其中，R₁为10kV庄冲线101线电阻； R₂为10kV庄冲线075线电阻，Z为环网内总阻抗。

其中V_p1为35kV大庄变10kV 母线侧电压；V_p2为35kV冲坡变10kV母线侧电压，I_环为环态循环电流。

环态总电流＝MAX(I₁₀，I₂₀)+I_环＝61.85A；I₁₀、I₂₀分别为合环前10kV 庄冲线101线、10kV庄冲线075线的负荷电流，负荷电流值分别为41A、 61A。

合环瞬间最大冲击电流＝MAX(I₁₀，I₂₀)+N*I_环＝62.53A，N取值范围为1.8；

解环负载电流＝I₁₀+I₂₀＝102A；

(4)对比合环转电特征量与相应环路中相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值，并根据以下判据进行判定：

S1：环路中一次设备允许电流值(250A)＞环态总电流(61.85A)，且环路中一次设备允许电流值(250A)＞解环负载电流(102A)。

S2：合环瞬间最大冲击电流(62.53A)<环网内过流Ⅰ段允许一次电流(560A)，且环态总电流(61.85A)<环网内过流Ⅲ段允许一次电流(348A)，同时解环负载电流(102A)<环网内过流Ⅲ段允许一次电流(348A)；

计算可得同时满足S1、S2，判定结果为是，则进行步骤(6)；

(6)先合上柏棕棚村真空断路器，再拉开35kV大庄变35kV 101断路器，转电操作结束。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种10kV配电网联络线合环转电的方法，其特征在于：

在10kV配电线路需要转移负荷时，采用合环的方式进行不停电转电操作，所述方法包括如下步骤：

(1)确定最优合环运行方式；

(2)确定相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值；

(3)计算合环转电特征量；所述的合环转电特征量包括环网内总阻抗、环态循环电流、环态总电流、合环瞬间最大冲击电流和解环负载电流；

(4)对比合环转电特征量与相应环路中相应环路中一次设备、二次设备允许的电流值，并根据以下判据进行判定：

S1：环路中一次设备允许电流值＞环态总电流，且环路中一次设备允许电流值＞解环负载电流；

S2：合环瞬间最大冲击电流≤环网内过流Ⅰ段允许一次电流，且环态总电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流，同时解环负载电流≤环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

若同时满足S1、S2，判定结果为是，则进行步骤(6)；若最多满足S1、S2这两个判据中的一个，则进行步骤(5)；

(5)减小合环点两侧电压差和/或待合环馈线上的负荷，进入步骤(4)

(6)进行先合环再解环，转电操作结束。

2.根据权利要求1所述的10kV配电网联络线合环转电的方法，其特征在于，所述的最优合环运行方式为图1～图9中的一种。

3.根据权利要求1所述的10kV配电网联络线合环转电的方法，其特征在于，步骤(1)的具体方法为：

(101)根据电网实际情况确定最优合环运行方式，如果合环运行方式为图1～图9中的一种，则判定结果为是，进入步骤(2)；反之，则判定结果为否，进入步骤(1021)或(1022)；

(1021)若可调整运行方式，则调整运行方式后进入步骤(101)；

(1022)若不可调整运行方式，则直接进入步骤(103)；

(103)终止合环转电计划。

4.根据权利要求1所述的10kV配电网联络线合环转电的方法，其特征在于，步骤(2)中，环网一次设备允许电流＝Min(每个一次设备允许电流值)；

相应环路中二次设备允许的电流值包括环网内过流Ⅰ段允许一次电流和环网内过流Ⅲ段允许一次电流；

环网内过流Ⅰ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅰ段值*电流互感器变比/k)，环网内过流Ⅲ段允许一次电流＝Min(环网内保护过流Ⅲ段值*电流互感器变比/k)；

其中，k为系数，取值为1.1-1.3。

5.根据权利要求4所述的10kV配电网联络线合环转电的方法，其特征在于，k取值1.2。

6.根据权利要求1或4所述的10kV配电网联络线合环转电的方法，其特征在于，所述的一次设备包括导线、断路器、负荷开关和刀闸。

7.根据权利要求1或4所述的10kV配电网联络线合环转电的方法，其特征在于，步骤(3)计算合环转电特征量的具体方法是：

合环等值电路图如图10所示；

待合环网内总阻抗近似为Z＝R₁+R₂；

环态循环电流

环态总电流＝MAX(I₁₀，I₂₀)+I_环；

合环瞬间最大冲击电流＝MAX(I₁₀，I₂₀)+N*I_环，N取值范围为1.8-2.0；

解环负载电流＝I₁₀+I₂₀；

其中，X₀为环路内10kV以上电压等级的等值阻抗；

R₁、R₂分别为10kV馈线1、馈线2的电阻值；

V_P1、V_P2分别为待合环开关两侧的电压；

I₁₀、I₂₀分别为合环前两条馈线的负荷电流。