CN115693649A - 一种配网合环转供电的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种配网合环转供电的计算方法及装置，包括：采集配电网合环前支路的电流和电压数据；根据所述电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流；基于所述初始稳态电流和所述冲击电流判断是否满足所述配电网合环前的第一预设条件，若是，则将所述电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析；输出所述电流和电压数据对应的分析结果。本发明通过判断合环前的初始潮流变化的基础上，再一次设置预设模型进行进一步的预测是否能够满足合环前的条件，提高了预测准确性，减少了调度员因为预测合环条件不准确而进行合环操作产生的停电或者跳闸其他事故。

Description

一种配网合环转供电的计算方法及装置

技术领域

本发明涉及配网合环技术领域，尤其涉及一种配网合环转供电的计算方法及装置。

背景技术

配电网一般采用开环运行，当线路停电时或负荷重过载时通过合环操作来转移负荷，保证对用户的连续供电。当变电站10kV母线或馈线线路需要检修或出现其他控制负荷情况时，需要闭合馈线上的联络开关，实现短时环网供电状态，用另一条馈线供需检修馈线上的负荷，保证了用户供电的连续性和可靠性，这种短时把两条馈线合环运行的操作就叫做合环操作。

现有技术中，由于合环点两侧存在电压差，合环后会产生循环电流和冲击电流，当循环电流和冲击电流叠加在负荷电流上时，网络潮流将会发生变化，合环两馈线的电流也会产生很大的变化，当电流过大时会导致馈线过负荷或保护动作跳闸，对用户正常供电产生影响，甚至发生其他安全事故。

发明内容

本发明目的在于提供一种配网合环转供电的计算方法及装置，用于解决上述合环过程中产生对用户正常供电影响，甚至发生其他安全事故的问题。

本发明第一方面提供了一种配网合环转供电的计算方法，包括：

采集配电网合环前支路的电流和电压数据；

根据所述电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流；

基于所述初始稳态电流和所述冲击电流判断是否满足所述配电网合环前的第一预设条件，若是，则将所述电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析；

输出所述电流和电压数据对应的分析结果。

可选的，所述根据所述电流和电压数据计算初始合环稳态电流和冲击电流，包括：

初始稳态电流的计算过程为：

I_S＝I_L+I_C，其中I_S为稳态电流，I_L为原线路开环运行时的负荷电流，I_C为合环操作时产生的环流；

其中ΔU为合环点两侧馈线的电压差，Z_环为环网总阻抗；

初始冲击电流的计算过程为：

其中

为非周期分量，

为周期分量，

为环网阻抗角，

为费周期分量的衰减时间常数，

为周期分量的幅值。

可选的，所述基于所述初始稳态电流和所述冲击电流判断是否满足所述配电网合环前的第一预设条件，包括：

根据所述初始稳态电流和所述冲击电流的计算结果进行分析模拟后确定变电站主变的运行参数及合环馈线的运行参数是否满足第一预设条件。

可选的，所述变电站主变的运行参数包括电压、负荷、阻抗及变比；所述合环馈线的运行参数包括负荷和线路阻抗。

可选的，所述将所述电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析，包括：

获取合环前的限值，所述限值包括线路中最小过负荷定值以及10.4kV限值；

根据所述限值计算合环电流和电压是否满足第二预设条件，若是，则进行下一步骤。

可选的，在所述输出所述电流和电压数据对应的分析结果之后，所述方法还包括：

设置合解环超时提醒，所述提醒为合环后触发倒计时时间。

可选的，所述设置合环超时提醒的操作为设置预设时间内的亮灯警告。

本发明第二方面提供了一种配网合环转供电的计算装置，包括：

采集单元，用于采集配电网合环前支路的电流和电压数据；

计算单元，用于根据所述电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流；

判断单元，用于基于所述初始稳态电流和所述冲击电流判断是否满足所述配电网合环前的第一预设条件；

输入单元，用于当所述初始稳态电流和所述冲击电流满足所述配电网合环前的第一预设条件，则将所述电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析；

输出单元，用于输出所述电流和电压数据对应的分析结果。

可选的，所述判断单元包括：

确定模块，用于根据所述初始稳态电流和所述冲击电流的计算结果进行分析模拟后确定变电站主变的运行参数及合环馈线的运行参数是否满足第一预设条件。

可选的，所述输入单元包括：

获取模块，用于获取合环前的限值，所述限值包括线路中最小过负荷定值以及10.4kV限值；

计算模块，用于根据所述限值计算合环电流和电压是否满足第二预设条件，若是，则进行下一步骤。

可选的，在所述输出单元之后，所述装置还包括：

设置单元，用于设置合解环超时提醒，所述提醒为合环后触发倒计时时间。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明中系统在采集到配电网合环前的电流和电压数据，根据采集到的电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流，再基于初始稳态电流和冲击电流判断是否满足配电网合环前的第一预设条件，若是，则将电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析，最后输出电流和电压数据对应的分析结果，本发明通过判断合环前的初始潮流变化的基础上，再一次设置预设模型进行进一步的预测是否能够满足合环前的条件，提高了预测准确性，减少了调度员因为预测合环条件不准确而进行合环操作产生的停电或者跳闸其他事故。

附图说明

图1为本发明中配网合环转供电的计算方法的一个实施例流程示意图；

图2为本发明中配网合环转供电的计算方法的另一个实施例流程示意图；

图3为本发明中配网合环转供电的计算装置的电路图；

图4为本发明中配网合环转供电的计算装置的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种配网合环转供电的计算方法及装置，用于提高配网合环前是否符合合环转供电条件的预测准确性。

本实施例中核算方法可在系统中实现，可以在服务器实现，也可以在终端实现，具体不做明确限定。

请参阅图1，本申请实施例使用系统举例描述，本申请实施例中配网合环转供电的计算方法的一个实施例包括：

101、采集配电网合环前支路的电流和电压数据；

本实施例中，配电网合环是指两条配电线路分别由两个变电站的低压侧母线所带，馈线之间设置有联络开关和刀闸。正常运行方式时，两个变电站的低压母线各自带对应的配电线路，联络开关为断开状态，当其中某条馈线整条部分线路有停电工作时，先关合上联络处开关和刀闸，再开断出线开关或分段开关，由另一馈线带上该线路整条或部分线路的用电负荷。在配电网合环操作中，对合环类型进行准确分析并且预测合环前的各个运行参数是否满足合环条件是关键环节，在实现预测的过程中，系统首先要从馈线电路采集合环前支路的电流和电压数据。

102、根据电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流；

配网合环时会产生环流，主要是因为合环点两侧存在电压差，即数值差或相位差，还有合环馈线的系统参数不同。而实际上合环时电流由合环前的稳态电流和合环后产生的冲击电流叠加而成，因此，本实施例中通过模型预测计算出合环前的初始稳态电流和冲击电流来预测合环时的潮流变化。

初始稳态电流的计算过程为：

I_S＝I_L+I_C，其中I_S为稳态电流，I_L为原线路开环运行时的负荷电流，I_C为合环操作时产生的环流；其中I_L从调度控制中心的SCADA系统获取，调度员可以得到I_L的幅值，功率因数近似取0.95；

其中ΔU为合环点两侧馈线的电压差，Z_环为环网总阻抗；其中环网总阻抗由调度控制中心的EMS系统获取，调度员可以得到的各主变高压侧的节点电压并计算得出合环开关至变压器高压侧节点的总阻抗。

综上，通过计算合环操作前的潮流分布情况，再根据潮流计算结构推导出合环电流即可，不需要再进行合环后的潮流计算。

初始冲击电流的计算过程为：

其中

为非周期分量，

为周期分量，

为环网阻抗角，

为费周期分量的衰减时间常数，

为周期分量的幅值；

具体的，在计算冲击电流之前设置电路的非齐微方程：

其中ω为系统角频率，α为合环时刻t＝0时初始相角，由合环点两侧电压的相角差决定。

由上述计算公式可得，非周期分量使环流出现较高的峰值，当

时，则在合环后半个工频周期(即0.01s)达到最大瞬间值，即：

如果冲击电流过大，会造成保护动作，合环的冲击电流的最大有效值为I_t,max＝0.805I_m。

103、基于初始稳态电流和冲击电流判断是否满足配电网合环前的第一预设条件；

本实施例中，通过潮流计算可以求出合环时馈线的始端电流、功率以及各节点的电压，即幅值和相角情况，调度人员通过配网合环的相关计算，利用计算结果可以初步判断是否具备合环的第一预设条件，才能进行下一步的判断。

因为输电网络和配电网络紧密相连，在配网合环电流计算时必须首先考虑地区电网的运行方式，需要对地区电网和配电网进行适当的模型简化，综合分析地区供电网和配电网，才能计算较为准确的值。

104、当初始稳态电流和冲击电流满足配电网合环前的第一预设条件时，则将电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析；

本实施例中，当初始稳态电流和冲击电流满足配电网合环前的第一预设条件时，将电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析，此处的预设计算模型根据配网合环类型设置，例如：将获取到的甲线A相电流、乙线A相电流，再根据设定的限值来计算结构是否符合系统设定的数值，若是，系统则备注电流分析结果通过，当电流和电压的分析结果都满足条件时，则通知调度员可以对甲乙两条线进行合环。

105、输出电流和电压数据对应的分析结果。

系统再确定两条合环线路电流电压满足条件后，再对合环转电的基本条件进行检查，其中基本条件为：

相位和相序正确；解、合环时母线电压差ΔU≤10％Un，相角差δ≤20°；解、合环操作必须确保潮流、电压在正常范围，继电保护和安全自动装置不误动；合环电流也就是稳态电流和冲击电流之和的有效值能躲过环网中各元件过流甲段和过流乙段的电流定值，避免引起保护误动；合环电流产生的冲击和扰动不得破坏电网的暂态稳定性，不得引起系统电压长时间、大幅度振荡，不得超过合环点附近发电机组的承受能力；电磁环网包含的电压等级不宜超过3级，即涉及合环线路属于同一220kV网络时可合环操作。

当基本条件也都全部符合时，系统向调度员输出对应的分析结果，并通知可以按照分析数据进行合环操作。

请参阅图2，本申请实施例使用系统举例描述，本申请实施例中配网合环转供电的计算方法的另一个实施例包括：

201、采集配电网合环前支路的电流和电压数据；

202、根据电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流

本实施例中的步骤201至202与前述实施例中的步骤101至102类似，此处不做赘述。

203、根据初始稳态电流和冲击电流的计算结果进行分析模拟后确定变电站主变的运行参数及合环馈线的运行参数是否满足第一预设条件；

由上述102步骤可知，合环电流的影响因素主要考虑合环开关两侧的电压差和简化的等值环网模型的总阻抗，根据现有的技术方式可以得出影响电压差和总阻抗的运行参数主要包括变电站主变的运行参数，即电压、负荷、阻抗和变比；合环馈线的运行参数，包含负荷和线路阻抗。

如何配网合环后潮流不能满足电网安全稳定运行的要求，运行人员可采集必要的措施控制来合环电流，在实际运行中，调度员可以通过调整主变压器负荷情况或采取改变主变的阻抗，而调整变压器负荷主要通过调整电容器的容量，改变主变阻抗主要通过改变主变分接头的位置，直接影响功率分布进而控制合环电流；调整电容器的投切容量可以实现改变变压器的无功负荷；改变变压器变比能够改变变压器的阻抗。

204、当初始稳态电流和冲击电流满足配电网合环前的第一预设条件时，获取合环前的限值，限值包括线路中最小过负荷定值以及10.4kV限值；

本实施例中当初始稳态电流和冲击电流满足配电网合环前的第一预设条件，也就是满足变电站主变的运行参数和合环馈线的运行参数满足条件时，获取合环前的限值，根据限值计算分析结果，例如，获取甲乙线的A相电流，获取线路中最小过负荷定值，根据计算模型计算结果，其中计算模型为：(甲线A相电流+乙线A相电流)-线路中最小过负荷定值，当计算值<0时，则通过，计算值≥0，则不通过；获取甲乙线所在母线A相电压，获取限值为10.4kV，根据计算模型计算结果，其中计算模型为：(甲线所在母线A相电压+乙线所在母线A相电压)-10.4kV，当计算-0.5≤计算值≤0.5，则通过，其它结果则不通过。

205、根据限值计算合环电流和电压是否满足第二预设条件，若是，则进行下一步骤；

本实施例中，此处的第二预设条件指步骤203中通过的条件，即，(甲线A相电流+乙线A相电流)-线路中最小过负荷定值的计算值为<0时，(甲线所在母线A相电压+乙线所在母线A相电压)-10.4kV的计算值为-0.5≤计算值≤0.5时，当都满足条件时，表示可以合环。合环时，也可以通过观察计算值查看潮流变化，在合环操作异常时提供数据支撑，为海量的合环操作提供数据支撑。

206、输出电流和电压数据对应的分析结果。

本实施例中的步骤205与前述实施例中的步骤105类似，此处不做赘述。

207、设置合解环超时提醒，梯形为合环后触发倒计时时间。

本实施例中合解环超时提醒原理：合环触发后，通过SCADA系统开始倒计时10分钟，剩下2分钟时在合环界面开始亮灯警告调度员解环。

请参阅图3-4，本申请实施例中配网合环转供电的计算装置的一个实施例包括：

采集单元401，用于采集配电网合环前支路的电流和电压数据；

计算单元402，用于根据电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流；

判断单元403，用于基于初始稳态电流和冲击电流判断是否满足配电网合环前的第一预设条件；

输入单元404，用于当初始稳态电流和冲击电流满足配电网合环前的第一预设条件，则将电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析；

输出单元405，用于输出电流和电压数据对应的分析结果。

设置单元406，用于设置合解环超时提醒，提醒为合环后触发倒计时时间。

其中判断单元403包括确定模块4031。

确定模块4031，用于根据初始稳态电流和冲击电流的计算结果进行分析模拟后确定变电站主变的运行参数及合环馈线的运行参数是否满足第一预设条件。

所述输入单元404包括获取模块4041和计算模块4042。

获取模块4041，用于获取合环前的限值，限值包括线路中最小过负荷定值以及10.4kV限值；

计算模块4042，用于根据限值计算合环电流和电压是否满足第二预设条件，若是，则进行下一步骤。

可选的，本实施例中的单元和模块的功能描述与前述图1至图2所示实施例中的步骤对应，此处不做赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (8)

1.一种配网合环转供电的计算方法，其特征在于，包括：

采集配电网合环前支路的电流和电压数据；

根据所述电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流；

基于所述初始稳态电流和所述冲击电流判断是否满足所述配电网合环前的第一预设条件，若是，则将所述电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析；

输出所述电流和电压数据对应的分析结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电流和电压数据计算初始合环稳态电流和冲击电流，包括：

初始稳态电流的计算过程为：

I_S＝I_L+I_C，其中I_S为稳态电流，I_L为原线路开环运行时的负荷电流，I_C为合环操作时产生的环流；

其中ΔU为合环点两侧馈线的电压差，Z_环为环网总阻抗；

初始冲击电流的计算过程为：

其中

为非周期分量，

为周期分量，

为环网阻抗角，

为费周期分量的衰减时间常数，

为周期分量的幅值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始稳态电流和所述冲击电流判断是否满足所述配电网合环前的第一预设条件，包括：

根据所述初始稳态电流和所述冲击电流的计算结果进行分析模拟后确定变电站主变的运行参数及合环馈线的运行参数是否满足第一预设条件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变电站主变的运行参数包括电压、负荷、阻抗及变比；所述合环馈线的运行参数包括负荷和线路阻抗。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析，包括：

获取合环前的限值，所述限值包括线路中最小过负荷定值以及10.4kV限值；

根据所述限值计算合环电流和电压是否满足第二预设条件，若是，则进行下一步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述输出所述电流和电压数据对应的分析结果之后，所述方法还包括：

设置合解环超时提醒，所述提醒为合环后触发倒计时时间。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述设置合环超时提醒的操作为设置预设时间内的亮灯警告。

8.一种配网合环转供电的计算装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集配电网合环前支路的电流和电压数据；

计算单元，用于根据所述电流和电压数据计算合环前的初始稳态电流和冲击电流；

判断单元，用于基于所述初始稳态电流和所述冲击电流判断是否满足所述配电网合环前的第一预设条件；

输入单元，用于当所述初始稳态电流和所述冲击电流满足所述配电网合环前的第一预设条件，则将所述电流和电压数据输入预设计算模型中进行分析；

输出单元，用于输出所述电流和电压数据对应的分析结果。

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