配电网合环电流计算及调控策略分析

摘 要：在用户对用电要求越来越高，传统配电网难以满足用户供电需求的基础上，配电网合环操作也逐渐成为实现配电自动化，提升供电可靠性中着力要考虑的问题。文章在简要介绍配电网合环相关知识的基础上，针对合环稳态电流的计算和调控策略展开初步探索，旨在抛砖引玉，与大家相互交流，推进相关工作的更好开展。

关键词：配电网；合环操作；电流计算；调控

1 配电网合环概述

随着配电网的不断建设和发展，配电网的结构设置也逐渐趋于合理化，也进一步提升了多电源互联互通的比率，对此，如何改善提升供电网的稳定性也成为配电网合环中需要着力考虑的问题。在实践中，常常使用不停电负荷转供作为主要操作手段。从操作原理上看，配电网合环模式主要是指让两个变电站的低压母线各带一条配电线路[1]，并在配电线路之间通过联络开关实现互联。在配电网正常运行时，联络开关断开，当配电网运行出现故障时，即某个变电站所带出线路的开关需要检修或者发生异常时，则需先合上联络开关，再断开该站的出线开关，利用另一个低压母线和两端的配电线路来实现配电网的持续供电，配电网络合环示意图如图1所示。

当需要进行带电合环操作时，在联络开关没有打开前，其两侧的电压差不为零，当联络开关闭合后，其对应两侧的电压差为零。合环以后，联络开关两端电压差瞬时发生变化，必将引起环流的出现，如果环流过大，还会引起路线过载或者路内继电器保护误动，导致故障问题的出现，影响供电系统的正常使用。在配电网执行合环操作时，在合环开关处会产生冲击电流和稳态电流，为保障配电网的安全稳定运行，获取科学准确的合环电流是关键。在功能相对完善的配电自动化系统中，各终端设备会将开关状态、继电保护、馈线负荷等实时信息传递至主站，为高效准确的数据计算奠定良好基础。

2 合环稳态电流的计算

对应如图1所示的配电网合环系统，在执行合环操作时，可结合叠加原理对两个线路的电流进行叠加，分别包含：合环之前各支路的初始电流以及由联络开关两端电压向量差引起的环流。对于合环之前各支路之间的初始电流[2]，运行人员可以结合传统的潮流计算获得，也可以从SCADA系统中直接获取。因此，如何计算合环支路环流也成为合环稳态电流计算的关键。结合图1所示的合环网络来看，如果假设两个子网络对应的合环节点分别是p和q，采用戴维南等值后，对应的合环示意图如图2所示。

联立上述三个方程组时，不难发现在三个方程组中存在三个未知量，如果进一步展开，则一共有六个方程组和六个未知量，经过求解方程组，不难得到方程组的求解结果。在求解上述方程组的过程中，首先要确定合环支路负荷等效阻抗Z1，结合如图3的示意图来看，在配电网运行中，负荷节点往往沿梳状结构分布，对负荷的实时分布也无法准确及时的获取。因此，在具体计算中，可以结合等效负荷模型，用集中负荷来等效馈线上分布的电荷，借以保障简化前后的电压差？驻U近似或者相等。

3 配电网合环电流调控策略分析

做好复杂配电网合环电流计算工作，是开展有效电流调控的前提和基础。在开展有效的配电网合环调控策略之前，首先要准确计算出合环冲击电流和合环稳态电流，当这两个电流超越限度时，要因地制宜的采取有效地调控策略，将合环电流将至限值以下，为操作人员的安全合环操作营造良好的条件。在配电网的合环操作实践中[3]，常常是因为合环冲击电流过大而出现速断保护动作而致使合环操作失败。对于文章的讨论，合环操作电流主要是指合环冲击电流，但也要同时兼顾防止出现合环稳态电流过大而出现的保护性动作。从合环稳态电流和冲击电流两者的关系来看，两者之间存在一定的比例关系，一般来说，合环冲击电流降低的同时也会造成合环稳态电流的下降，因此，需着力将配电网的冲击电流控制在限值以下，同时，需要检验合环稳态电流，查看其是否越限。

在具体操作实践中，为了实现配电网调控合环电流，实现安全合环，常用的措施是进行电容器投切和网络重构，在很多情况下，只要使用上述两种方式中的一种即可实现良好的调控效果，但是为了进一步提升改进调试的效果，丰富调整调控手段，常常综合使用两种调控手段，因此，有必要重点研究综合调控现象。以调控中常用的遗传算法为例，在进行综合环综合调控数学模型时，若采用完全遍历形成搜索空间，则不仅会延长搜索时间，带来资源的浪费和消耗，也会导致在搜索过程中形成大量的不可行解，影响算法的计算效率，故常常对这些算法进行程序设计，最终以程序的形式来实现。应用遗传算法解合环电流综合调控问题，在算法收敛以后即得到综合调控合环电流的可行方案，但也只是得到所有方案结束以后的最终状态，并没有确定各种调控手段的顺序，一般来说，调控顺序也会影响最终的调控效果，如以某种方式调控时会出现电流或者电压过大的情况，而换一种调控顺序，则效果则会大不相同。

参考文献

[1]白玉东.计及分支负荷分布的配电网合环稳态电流计算[J].现代电力，2011（12）：34-38.

[2]邓哲林.复杂配电网合环电流调控的实用化策略研究[J].现代电力，2012（12）：11-16.

[3]邹俊雄.10kv配网合环转电计算模型与试验分析[J].电力系统保护与控制，2010（10）：145-149.