胡立錦，常喜強(qiáng)，周 茂，夏時(shí)宇，張新燕，姚秀萍

(1.重慶電力公司建設(shè)分公司，重慶 410021;2.新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047;3.新疆電力公司，新疆 烏魯木齊 830002)

0 引言

隨著超高壓、特高壓骨干輸電網(wǎng)絡(luò)的不斷建成和投運(yùn)，地區(qū)電網(wǎng)環(huán)狀結(jié)構(gòu)增多，雙電源或多電源供電越來越普遍，通過合環(huán)操作實(shí)現(xiàn)不間斷供電倒負(fù)荷和設(shè)備檢修成為電網(wǎng)運(yùn)行方式調(diào)整的一種必然趨勢(shì)。然而，合環(huán)操作過程中會(huì)造成饋線間斷路器兩側(cè)電磁突變并產(chǎn)生沖擊環(huán)流，合環(huán)電流造成的系統(tǒng)熱穩(wěn)定影響、聯(lián)絡(luò)阻抗易突增造成的聯(lián)絡(luò)線暫態(tài)穩(wěn)定極限影響、系統(tǒng)潮流分配改變、聯(lián)鎖切機(jī)切負(fù)荷等安全自動(dòng)裝置拒動(dòng)誤動(dòng)等對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。由此可見，合環(huán)操作在保證電網(wǎng)供電可靠性的同時(shí)，又因環(huán)流等因素嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，采取合理的手段更加真實(shí)和具體地研究合環(huán)問題對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式制定等具有實(shí)際的參考價(jià)值。

文獻(xiàn)［5］基于PSASP計(jì)算合環(huán)潮流，采用忽略發(fā)電機(jī)模型中q軸的g繞組的作用，采用恒定Ed’的五階模型，勵(lì)磁和調(diào)速系統(tǒng)仍采用綜合程序提供的典型模型參數(shù)。文獻(xiàn)［10］采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及離線數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法計(jì)算合環(huán)潮流，其核心是對(duì)于進(jìn)行合環(huán)分析的局部網(wǎng)絡(luò)的所有運(yùn)行數(shù)據(jù)采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而對(duì)于該局部網(wǎng)絡(luò)以外的網(wǎng)絡(luò)則依據(jù)離線數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)等值。文獻(xiàn)［8］利用疊加原理，根據(jù)戴維南等效定律，將合環(huán)前后電網(wǎng)等效成在合環(huán)之前。文獻(xiàn)［12］利用BPA等離線計(jì)算軟件通過合環(huán)后潮流和合環(huán)前的電壓回推得出戴維南等值阻抗。文獻(xiàn)［9］提出了天津開發(fā)區(qū)電網(wǎng)快速環(huán)流計(jì)算軟件，該軟件結(jié)合了實(shí)時(shí)和離線數(shù)據(jù)，能對(duì)電網(wǎng)各種工況下的環(huán)流進(jìn)行計(jì)算分析。在進(jìn)行次同步振蕩等問題研究時(shí)，電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)包含有發(fā)電機(jī)，采用文獻(xiàn)［1，2］所提出的等值電路，電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)等值為時(shí)變負(fù)荷(恒阻抗負(fù)荷，或恒阻抗、恒功率、恒電流等相配比)，或是文獻(xiàn)［3］所提出的等值電路，電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)等值為時(shí)變電流源，都不能準(zhǔn)確地描述該電磁網(wǎng)絡(luò)的特性。

下面在研究機(jī)電暫態(tài)仿真和電磁暫態(tài)仿真的基礎(chǔ)上，提出PSASP平臺(tái)下基于機(jī)電-電磁暫態(tài)混合仿真的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)合環(huán)分析研究，即對(duì)需要研究的合環(huán)局部電網(wǎng)進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真以反映真實(shí)的合環(huán)過程中電氣量的變化規(guī)律，而對(duì)其余大電網(wǎng)系統(tǒng)采用基于潮流的不等值機(jī)電暫態(tài)仿真，通過接口程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)仿真系統(tǒng)的同步對(duì)接運(yùn)行和數(shù)據(jù)交互。混合仿真方法既保證了電磁暫態(tài)過程的精細(xì)化要求，同時(shí)又避免了系統(tǒng)側(cè)等值而產(chǎn)生的模型誤差，具有一定的參考價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 機(jī)電暫態(tài)仿真與電磁暫態(tài)仿真

如圖1所示，在電力系統(tǒng)仿真時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可分為兩大部分:機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)和電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)(圖中所示為一個(gè)接口點(diǎn)情況)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)分割示意圖

常規(guī)仿真大多采用對(duì)非研究對(duì)象進(jìn)行等值考慮:在進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)仿真研究時(shí)，將電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)按戴維南電路等值，如圖2(a)所示;在進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真研究時(shí)，將機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行諾頓電路等值，如圖2(b)所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)等值圖

但是單純的機(jī)電暫態(tài)仿真和電磁暫態(tài)仿真面對(duì)更加多元化和復(fù)雜的現(xiàn)代電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出諸多不足:忽略電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)研究無法衡量柔性輸電系統(tǒng)(FACTS)、超高壓交直流輸電系統(tǒng)以及風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)等不同環(huán)境和運(yùn)行方式下對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。同時(shí)，以工頻等值阻抗的形式表示機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)有其固有的局限性，其一，工頻等值阻抗并不能真實(shí)反映系統(tǒng)的諧波阻抗特性，對(duì)系統(tǒng)高頻特性的描述并不準(zhǔn)確;其二，以工頻等值阻抗的形式表示機(jī)電暫態(tài)系統(tǒng)，有可能將系統(tǒng)中本來很小的特征諧波放大，有些系統(tǒng)中還有可能引起原系統(tǒng)并不存在的新的諧波。而進(jìn)行電磁暫態(tài)研究時(shí)，若將機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行諾頓電路等值將進(jìn)一步復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的整體求解過程，加之電磁暫態(tài)研究仿真步長一般為50微秒級(jí)導(dǎo)致計(jì)算急劇膨脹，對(duì)仿真系統(tǒng)要求增加。

2 機(jī)電-電磁暫態(tài)混合仿真技術(shù)

混合仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在一次仿真過程中對(duì)大規(guī)模電網(wǎng)的機(jī)電暫態(tài)仿真和局部電網(wǎng)的電磁暫態(tài)仿真過程，對(duì)研究大電網(wǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和局部動(dòng)態(tài)特性有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。

所提出的混合仿真過程實(shí)現(xiàn)原理如圖3所示，以電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)為參考點(diǎn)則機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)戴維南電路，并向中間接口處發(fā)送阻抗和電勢(shì)數(shù)據(jù);而以機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)為參考點(diǎn)，電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)為諾頓等效電路并向接口發(fā)送電壓和電流數(shù)據(jù)。這種等值電路，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)為有源或無源網(wǎng)絡(luò)情況都是適宜的。

圖3 混合仿真實(shí)現(xiàn)原理

為了提高混合仿真模擬精度，需要在原有對(duì)機(jī)電暫態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行工頻等值的基礎(chǔ)上添加頻域等值功能。具體由以下幾個(gè)步驟完成。

1)對(duì)機(jī)電暫態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行頻域掃描，計(jì)算出系統(tǒng)在接口點(diǎn)處的阻抗-頻率特性關(guān)系。

2)采用矢量匹配算法進(jìn)行頻率擬合，得到式(1)。

3)根據(jù)式(1)形成如圖4所示的電阻、電感、電容元件組成的串并聯(lián)等值網(wǎng)絡(luò)。

圖4 等效阻抗網(wǎng)絡(luò)

4)將此電路作為機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的等值電路，接入電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)共同計(jì)算。

3 機(jī)電-電磁暫態(tài)混合仿真接口數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)

完成混合仿真最關(guān)鍵的技術(shù)在于實(shí)現(xiàn)接口處數(shù)據(jù)的交換與共享。

3.1 接口數(shù)據(jù)交互時(shí)序

由于機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的步長大，而電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的步長小，通常以機(jī)電暫態(tài)步長為交互單位進(jìn)行。機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)和電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換可采用如下的時(shí)序(以機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算步長為DTP=0.01 s，電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算步長為DTE=0.001 s為例)。.

圖5 接口數(shù)據(jù)交換時(shí)序

在t=N×DTP時(shí)刻兩網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，其中電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)接收的是機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)在t-DTP時(shí)刻的值，機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)接收的是電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)在t-DTE時(shí)刻的值。

3.2 接口數(shù)據(jù)交互形式

機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)和電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換采用如下的數(shù)據(jù)形式:初始化時(shí)機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)向電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送(傳遞)機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的正、負(fù)、零序等值阻抗陣及正、負(fù)、零序等值電勢(shì)的初始值;在每一機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)積分步長，機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)向電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送(傳遞)邊界點(diǎn)的正、負(fù)、零序等值電勢(shì)，電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)向機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送(傳遞)邊界點(diǎn)的正、負(fù)、零序電壓和電流。在有故障或操作導(dǎo)致機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)還需向電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送(傳遞)機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的正、負(fù)、零序等值阻抗陣。

圖6 接口數(shù)據(jù)交互形式

3.3 接口方法在仿真網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn)

機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)為三序相量網(wǎng)絡(luò)，而電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)為三相瞬時(shí)值網(wǎng)絡(luò)，因此，需要對(duì)機(jī)電-電磁暫態(tài)接口數(shù)據(jù)進(jìn)行序-相變換及瞬時(shí)量-相量變換，這部分工作由電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算部分來完成，主要有:

(1)獲得機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的三序戴維南等值電勢(shì)和阻抗后，將其轉(zhuǎn)換為三相瞬時(shí)值形式。

(2)將邊界點(diǎn)的三相電壓、電流瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換為相量值，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為三序相量值。①通過傅里葉變換，將電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)邊界點(diǎn)的A、B、C相注入電流瞬時(shí)值，轉(zhuǎn)換成相量值;將電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)邊界點(diǎn)的A、B、C相注入電壓瞬時(shí)值，轉(zhuǎn)換成相量值。②將邊界點(diǎn)的A、B、C相電流、電壓(相量)轉(zhuǎn)換為正、負(fù)、零序電流、電壓(相量)。

其流程圖如圖7所示:接口模塊首先接收機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的邊界點(diǎn)正、負(fù)、零序等值電勢(shì)Ei(相量形式，i為序標(biāo))，然后結(jié)合機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的邊界點(diǎn)正、負(fù)、零序等值阻抗，將其變換成 A、B、C 相電流源并聯(lián)A、B、C相導(dǎo)納的形式;另一方面，接口模塊還要將電磁網(wǎng)絡(luò)邊界點(diǎn)的A、B、C相注入電流及A、B、C相電壓瞬時(shí)值Vabc、Iabc，通過快速傅里葉變換得到向量電壓和電流后再轉(zhuǎn)換成正、負(fù)、零序相量值Ei、ii，并發(fā)送給機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)。完成一次信息交互后，機(jī)電和電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)時(shí)步各自的計(jì)算。

3.4 不對(duì)稱導(dǎo)納的處理

若機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)中包括發(fā)電機(jī)，機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)的正、負(fù)、零序等值阻抗陣轉(zhuǎn)換成A、B、C三相導(dǎo)納陣后，會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)納陣不對(duì)稱的情況。假設(shè)圖8中區(qū)域A代表電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域B代表機(jī)電暫態(tài)等值網(wǎng)絡(luò);A與B之間的邊界點(diǎn)為m(這里m不僅僅代表一個(gè)邊界點(diǎn)，而是代表邊界點(diǎn)的集合)，A與B之間將形成如圖8所示的［α］關(guān)聯(lián)關(guān)系。考慮到q為單位陣，可推得

圖7 接口模塊交互流程

在仿真初始化時(shí)以及機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)或電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)刻進(jìn)行LU分解式(2)，其他時(shí)刻進(jìn)行回代iα計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓即可。

圖8 機(jī)電-電磁接口示意圖(節(jié)點(diǎn)分裂后)

4 機(jī)電-電磁暫態(tài)混合仿真在合環(huán)問題研究中的應(yīng)用

4.1 合環(huán)問題的分類

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)將合環(huán)問題按電壓等級(jí)、合環(huán)模式以及電磁/非電磁情況進(jìn)行分類。

(1)按電壓等級(jí)分類

目前，國內(nèi)針對(duì)電網(wǎng)合環(huán)問題的研究多數(shù)著眼于配電網(wǎng)合環(huán)［7-9］，因?yàn)榕潆娋W(wǎng)一般采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)、輻射運(yùn)行的模式，即閉環(huán)結(jié)構(gòu)，開環(huán)運(yùn)行［7］，這種結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)合環(huán)問題出現(xiàn)的比較多。配電網(wǎng)按電壓等級(jí)來分類，可分為高壓配電網(wǎng)(35～110 kV)、中壓配電網(wǎng)(6～20 kV)、低壓配電網(wǎng)(380 V)等。

(2)按合環(huán)模式分類

配電網(wǎng)合環(huán)問題一般可以分為以下3類［14］。

①同一變電站同一區(qū)域的饋線合環(huán)，它們之間直接通過母聯(lián)開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行合環(huán)操作，這類合環(huán)操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單安全(直接合環(huán))。

②同一變電站來自不同區(qū)域的饋線合環(huán)，合環(huán)母線的上一級(jí)電源來自不同的分區(qū)，它們之間直接通過母聯(lián)開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行合環(huán)操作。

③不同變電站的饋線合環(huán)，合環(huán)母線屬于不同變電站，饋線間通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行合環(huán)操作［7］。

(3)其他分類

①電磁合環(huán)

從廣義上說，凡是不同電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)相連，都可能出現(xiàn)電磁環(huán)網(wǎng)，電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行中，由于高一級(jí)電壓線路斷開造成負(fù)荷轉(zhuǎn)移而造成的事故擴(kuò)大，在國內(nèi)外電力系統(tǒng)中已經(jīng)出現(xiàn)過多次［13-16］，即使很強(qiáng)的電磁環(huán)網(wǎng)也有可能出現(xiàn)穩(wěn)定問題。電磁合環(huán)問題的存在給現(xiàn)代電網(wǎng)的運(yùn)行管理帶來麻煩，也給電網(wǎng)的發(fā)展帶來不確定因素。

②非電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)

非電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)是相同電壓等級(jí)的電氣元件組成的環(huán)網(wǎng)中出現(xiàn)的合環(huán)問題，此類合環(huán)問題在輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)中都曾出現(xiàn)，與高壓輸電網(wǎng)絡(luò)所采用的多環(huán)路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，配電網(wǎng)采用更多的是輻射型、環(huán)式等結(jié)構(gòu)方式。正常時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開;當(dāng)其中某一個(gè)站的出線開關(guān)需要檢修或有其他突發(fā)事件時(shí)，先合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再斷開該站出線開關(guān)，通過另一個(gè)站的低壓母線帶上兩端配電線路負(fù)荷，這就是配電網(wǎng)中的非電磁合環(huán)。

4.2 傳統(tǒng)合環(huán)問題解決方案比較

傳統(tǒng)合環(huán)問題解決方案大多基于經(jīng)驗(yàn)估算、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)等值和機(jī)電暫態(tài)仿真等方法。由于電力系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，調(diào)度運(yùn)行人員根據(jù)自己的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來判斷系統(tǒng)是否可以進(jìn)行合環(huán)操作容易引起連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)大面積停電甚至系統(tǒng)解列，有較大的局限性。網(wǎng)絡(luò)等值方法雖然在一定程度上解決了電網(wǎng)分析中計(jì)算速度與精度之間的矛盾，但同時(shí)犧牲了一定的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，且該方法不能仿真合環(huán)操作對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，因此不適用于電磁合環(huán)的模擬;未考慮外部網(wǎng)絡(luò)模型，無法準(zhǔn)確獲得等值電勢(shì)和等值阻抗，且不能用于大電網(wǎng)求解、沖擊電流計(jì)算、諧波分析和三相負(fù)荷不對(duì)稱的情形。而機(jī)電暫態(tài)仿真在時(shí)間刻度的描述上不夠細(xì)致，并且由于其基于相量模型，不能夠得到最惡劣的合環(huán)情況，并難以處理不對(duì)稱負(fù)荷問題，不能計(jì)及合環(huán)操作時(shí)可能引入較多諧波分量，以及難以處理三相負(fù)荷不對(duì)稱的情形。

4.3 基于PSASP的機(jī)電-電磁暫態(tài)電網(wǎng)合環(huán)仿真計(jì)算系統(tǒng)

這里提出采用機(jī)電-電磁暫態(tài)混合仿真的方法對(duì)電網(wǎng)合環(huán)仿真問題進(jìn)行研究，基于PSASP和Windows平臺(tái)設(shè)計(jì)仿真計(jì)算系統(tǒng)，顧全了計(jì)算速度的同時(shí)也保證了計(jì)算精度。

(1)系統(tǒng)概述與仿真流程

系統(tǒng)架構(gòu)如圖9所示。

圖9 合環(huán)電流仿真計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)圖

(2)功能模塊

合環(huán)電流仿真計(jì)算系統(tǒng)主要包含了以下功能模塊:圖形化界面、合環(huán)潮流、合環(huán)點(diǎn)電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)劃分(用戶不可見)、機(jī)電暫態(tài)模型到電磁暫態(tài)模型自動(dòng)轉(zhuǎn)換(用戶不可見)、串行合環(huán)暫態(tài)仿真(機(jī)電暫態(tài)仿真)、并行合環(huán)暫態(tài)仿真(機(jī)電暫態(tài)-電磁暫態(tài)混合仿真)。通過混合仿真中電磁暫態(tài)開關(guān)統(tǒng)計(jì)仿真功能，能夠分析并統(tǒng)計(jì)不同合環(huán)時(shí)刻對(duì)沖擊電流幅值的影響。

(3)合環(huán)潮流

合環(huán)潮流能夠提供的計(jì)算結(jié)果包括常規(guī)潮流計(jì)算的結(jié)果，支路潮流(支路電流、輸送功率)的對(duì)比查看，母線電壓的對(duì)比查看以及合環(huán)潮流報(bào)告。報(bào)告中包括合環(huán)前母線電壓差、合環(huán)前母線相角差、合環(huán)點(diǎn)電流值、過流保護(hù)定值、與保護(hù)定值的差值、與保護(hù)定值的差值(百分?jǐn)?shù))、合環(huán)操作是否可行等。

(4)機(jī)電暫態(tài)仿真

合環(huán)機(jī)電暫態(tài)仿真能夠提供的計(jì)算結(jié)果包括常規(guī)機(jī)電暫態(tài)仿真結(jié)果，自動(dòng)監(jiān)視合環(huán)點(diǎn)電流、輸送功率以及合環(huán)計(jì)算報(bào)告。報(bào)告中包含合環(huán)點(diǎn)最大沖擊電流值、合環(huán)點(diǎn)最大沖擊電流百分?jǐn)?shù)(相對(duì)于繼電保護(hù)定值)、合環(huán)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)電流幅值、合環(huán)操作是否可行等。

(5)機(jī)電-電磁暫態(tài)混合仿真

機(jī)電-電磁混合仿真流程圖如圖10所示，合環(huán)混合仿真能夠提供的計(jì)算結(jié)果包括以下幾點(diǎn):①合環(huán)點(diǎn)附近電壓電流情況，包括合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)合環(huán)前后的三相電流波形、三相電壓波形以及三相電流幅值和三相電壓幅值;②合環(huán)計(jì)算報(bào)告，其中包括合環(huán)點(diǎn)最大沖擊電流值、合環(huán)點(diǎn)最大沖擊電流百分?jǐn)?shù)(相對(duì)于繼電保護(hù)定值)、合環(huán)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)電流幅值以及合環(huán)操作是否可行;③提供開關(guān)統(tǒng)計(jì)功能，系統(tǒng)可以分析并統(tǒng)計(jì)不同合環(huán)時(shí)刻對(duì)沖擊電流幅值的影響，給出最惡劣的合環(huán)情況。

圖10 機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)混合仿真流程

4.4 電網(wǎng)合環(huán)操作仿真計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與不足

本系統(tǒng)相較其他合環(huán)計(jì)算仿真系統(tǒng)，有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):①采用的數(shù)據(jù)與PSASP 7.0數(shù)據(jù)兼容，方便用戶調(diào)用數(shù)據(jù);②仿真規(guī)模大(系統(tǒng)規(guī)模超過10000個(gè)節(jié)點(diǎn))，采用的數(shù)據(jù)樣本多;③采用全網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行求解，無需等值，計(jì)算精度高;④能夠精確得到合環(huán)操作的穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流;⑤能夠計(jì)及諧波分量，既提高了計(jì)算精度又方便用戶分析原因;⑥能夠模擬不對(duì)稱負(fù)荷，增大了系統(tǒng)對(duì)不同負(fù)荷情況的適用性;⑦通過混合仿真中電磁暫態(tài)開關(guān)統(tǒng)計(jì)仿真功能，能夠分析并統(tǒng)計(jì)不同合環(huán)時(shí)刻對(duì)沖擊電流幅值的影響;⑧能夠清晰表示合環(huán)路徑，界面更加直觀。系統(tǒng)的不足之處在于該離線系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)的維護(hù)。

5 結(jié)語

電力系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行勢(shì)必產(chǎn)生合環(huán)問題，而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，城市電網(wǎng)傳輸?shù)墓β恃杆僭鲩L，城市電網(wǎng)必須增建更高電壓等級(jí)的送電線路，電磁環(huán)網(wǎng)的出現(xiàn)不可避免，帶來的電磁合環(huán)問題則更加嚴(yán)重。電網(wǎng)合環(huán)后的穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算和合環(huán)沖擊電流的計(jì)算都需要采用仿真軟件或者潮流分析來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有的仿真軟件有些是應(yīng)用于區(qū)域電網(wǎng)的，有些無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線仿真，數(shù)據(jù)維護(hù)量比較大，計(jì)算速度和算法上也還有很多不盡人意的地方。于是提出了基于電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合仿真方法的電網(wǎng)合環(huán)操作仿真計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，它基于Windows平臺(tái)開發(fā)，是基于普通PC機(jī)的離線分析工具。既可以反映特定系統(tǒng)中詳細(xì)的電磁暫態(tài)變化過程，又可仿真較大規(guī)模的電力系統(tǒng)，無需等值且準(zhǔn)確性較高。

［1］廖偉.10 kV配電網(wǎng)合環(huán)操作研究［J］.貴州電力技術(shù)，2001，13(4):33-36.

［2］夏翔，熊軍，胡列翔.地區(qū)電網(wǎng)的合環(huán)潮流分析與控制［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2004，28(22):33-37.

［3］曹亮，孔峰，陳昆薇.一種配電網(wǎng)的實(shí)用潮流算法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2002，26(11):58-60.

［4］潘煒，劉文穎，楊以涵，等.電磁環(huán)網(wǎng)條件下西北750 kV電網(wǎng)運(yùn)行方式的研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(15):33-37.

［5］程林.電磁環(huán)網(wǎng)解合環(huán)與控制研究［D］.北京:華北電力大學(xué)，2007.

［6］葛少云，李曉明.基于戴維南等值的配電網(wǎng)合環(huán)沖擊電流計(jì)算［J］.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2007，19(6):124-127.

［7］Cheng C S，Shirmohammadi D.A Three-phase Power-Flow Method for Real-time Distribution System Analysis［J］.IEEE Transactions on Power System，1995，10(2):671-679.

［8］胡立錦，張新燕，劉東強(qiáng)，等.備自投含風(fēng)電時(shí)和常規(guī)能源不同備自投的考慮［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，39(14):120-124.

［9］強(qiáng)興華.地區(qū)電網(wǎng)合環(huán)操作的潮流近似計(jì)算［J］.江蘇機(jī)電工程，2002，10(21):39-40.

［10］葉劍，陶玉華.基于開口電壓法的手工潮流計(jì)算方法［J］.上海電力，2010(1):52-55.

［11］張耀先.天津開發(fā)區(qū)電網(wǎng)快速合環(huán)計(jì)算探討［J］.天津科技，2009(3):69-71.

［12］夏翔，周昱甬，邱偉成.地區(qū)弱電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)潮流探討［J］.繼電器，2004，32(23):28-31.

［13］王慶，應(yīng)慶強(qiáng)，擺存曦 等.銀川地區(qū)10 kV配電網(wǎng)合環(huán)電流及計(jì)算方法的研究［J］.陜西電力，2007，35(2):41-44.

［14］馮靜.鶴壁配電網(wǎng)合環(huán)電流計(jì)算、分析及決策系統(tǒng)研究［D］.北京:華北電力大學(xué)，2009.

［15］馮靜，張建華，劉若溪.基于PSCAD的配網(wǎng)合環(huán)電流分析［J］.現(xiàn)代電力，2009，26(3):41-44.

［16］陳霄，王磊，李揚(yáng).配電網(wǎng)絡(luò)合環(huán)沖擊電流的分析［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2005，25(4):40-42.

［17］付軻，蔡澤祥，邱建，等.10 kV電網(wǎng)電磁合環(huán)操作安全性評(píng)估方法［J］.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2010，22(4):71-76.

［18］張祖平，范明天，周莉梅.城市電網(wǎng)電磁環(huán)網(wǎng)的解環(huán)問題研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(19):42-44.

［19］尹明，李庚銀，張建成，等.直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模及其控制策略［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2007，31(15):61-65.

［20］朱曉榮，趙猛，王毅.雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組復(fù)合頻率控制策略研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40(8):20-29.

［21］程航，曹五順，周明星.不對(duì)稱電網(wǎng)電壓條件下直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)逆變器的雙電流閉環(huán)控制策略的研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40(7):66-72.