郝珈瑋，陸超，鄧孟華，閻鼎，孫志恒

（國(guó)網(wǎng)上海市電力公司市南供電公司，上海 200233）

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電力網(wǎng)架日趨復(fù)雜，如何對(duì)龐大的地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行供電風(fēng)險(xiǎn)管控，成為首當(dāng)其沖的問(wèn)題。地區(qū)級(jí)電網(wǎng)一般是指以220kV 變電站為樞紐的220kV 及以下電壓等級(jí)設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，屬于電能傳輸環(huán)節(jié)的中后端，直接面向大工業(yè)用戶、高壓用戶?？蛻魧?duì)供電的可靠性要求越來(lái)越高，而提升供電可靠性的基礎(chǔ)就是電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控分析。

現(xiàn)有的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)研究工作成果豐富：文獻(xiàn)[2-3]以人工分析為主，逐個(gè)考慮變電站單電源情況下可能造成的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)點(diǎn)是分析準(zhǔn)確，避免遺漏，不足之處是變電站數(shù)目較多、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人工分析過(guò)程煩瑣，耗時(shí)耗力，且站與站之間的關(guān)聯(lián)分析難以全面；文獻(xiàn)[4]提出了一種基于事故樹(shù)分析的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控方法，將不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)指數(shù)化，通過(guò)概率公式計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)?shù)，該方法的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)可批量處理，缺點(diǎn)是將網(wǎng)架風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)化的過(guò)程中人為主觀因素影響較大，且不同地域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)差別很大，網(wǎng)架因素考慮不足；文獻(xiàn)[5]通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)線路運(yùn)營(yíng)效率、負(fù)載率、電壓質(zhì)量、三相不平衡等指標(biāo)的分析，得出配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，合理運(yùn)行提出建議。

本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上提出了地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控的概念，并設(shè)計(jì)了適用于地區(qū)級(jí)電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)。以220kV 電網(wǎng)為主干網(wǎng)架，通過(guò)拓?fù)浞治?，識(shí)別電網(wǎng)中存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并給出相關(guān)建議，實(shí)現(xiàn)了220kV 變電站N-1 校驗(yàn)，220kV 變電站全停風(fēng)險(xiǎn)分析并生成全停事故預(yù)案等功能。在某區(qū)域電網(wǎng)應(yīng)用證明，該系統(tǒng)可以協(xié)助調(diào)度員進(jìn)行電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控工作，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，制定合理有效的管控措施，并有針對(duì)性地開(kāi)展工作，避免危及電網(wǎng)的事故發(fā)生。

1 220kV 變電站全停對(duì)下級(jí)廠站及用戶的影響分析

地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析是對(duì)區(qū)域電網(wǎng)范圍內(nèi)220kV 變電站及以下電壓等級(jí)廠站的供電情況進(jìn)行分析。一個(gè)典型的220kV 變電站滬東站如圖1 所示。1#、2#站用變分別運(yùn)行在35kV 一段、四段母線上。其中35kV 線路江東3753、東西3F425 為互饋線。電系聯(lián)絡(luò)如圖2 所示。下面討論滬東站3 臺(tái)主變?nèi)＃捎谙录?jí)廠站因結(jié)線方式不同而產(chǎn)生的不同影響。

圖1 滬東站接線圖

圖2 滬東站電系聯(lián)絡(luò)圖

1.1 220kV 變電站全停對(duì)下級(jí)變電站的影響分析

滬東站全停將會(huì)造成下級(jí)全停的站如表1 所示，這些站的特點(diǎn)是有且僅有來(lái)自滬東站的線路作為電源。

表1 滬東站全停會(huì)導(dǎo)致全停的下級(jí)廠站

對(duì)于三主變的110/35kV 變電站，有兩路進(jìn)線來(lái)自滬東站會(huì)導(dǎo)致半站失電或者1/3 站失電，見(jiàn)表2 所示。

表2 滬東站全停導(dǎo)致部分失電的廠站

風(fēng)光站1#、3#主變失電，10kV 一/二分段、二/三分段備自投按照負(fù)荷均分的方式設(shè)置且有級(jí)差。假設(shè)10kV 一/二分段備自投先動(dòng)作，最終2#主變供10kV 一段與二段甲母線，二段乙與三段母線失電，即半站失電。

星月站通過(guò)10kV 備自投動(dòng)作，最終2#主變供10kV二段、三段、四段和五段母線，一段與六段母線失電，即1/3 站失電。

滬東站全站失電，導(dǎo)致下級(jí)有且僅有一條進(jìn)線來(lái)自滬東站的35kV 變電站（開(kāi)關(guān)站）站內(nèi)備自投動(dòng)作，部分母線短時(shí)失電后又恢復(fù)，如表3 所示。

表3 滬東站全停短時(shí)失電后恢復(fù)的35kV 廠站

南方站2#主變失電，通過(guò)10kV 分段備自投動(dòng)作，最終1#主變供一段與二段甲，3#主變供三段與二段乙，即南方站二段甲、二段乙母線短時(shí)失電后恢復(fù)供電。

內(nèi)橋站兩路進(jìn)線分別來(lái)自滬東站與滬西站，當(dāng)東橋3F346 及1#主變失電，通過(guò)35kV橋開(kāi)關(guān)備自投動(dòng)作，最終西橋3F356 供2#主變與1#主變，即1#主變負(fù)荷短時(shí)失電后又恢復(fù)供電。開(kāi)關(guān)站E 與此類似。

110kV 滬東站—黑山站—天晴站—滬西站自愈系統(tǒng)通過(guò)鏈?zhǔn)交芈房梢匝杆俑綦x故障，恢復(fù)自愈系統(tǒng)內(nèi)的供電。自愈系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)口點(diǎn)在黑山站東黑1F101 開(kāi)關(guān)與天晴站1F199 開(kāi)關(guān)。當(dāng)滬東站全站失電，自愈系統(tǒng)動(dòng)作跳開(kāi)黑山站東黑1F105 開(kāi)關(guān)，合上天晴站西晴1F199 開(kāi)關(guān)，黑山站和天晴站恢復(fù)正常供電。

1.2 220kV 變電站全停對(duì)用戶影響分析

為了防止電網(wǎng)側(cè)檢修時(shí)發(fā)生意外，用戶站各路電源之間不允許裝設(shè)備自投，只允許停電后進(jìn)行切換。滬東站全停對(duì)各個(gè)用戶的影響情況不一，見(jiàn)表4、表5 所示。

表4 滬東站全停對(duì)35kV 用戶影響（1）

表5 滬東站全停對(duì)35kV 用戶影響（2）

需要注意的是，商場(chǎng)G 正常支接在互饋線東西3F425，正常滬東站側(cè)為運(yùn)行狀態(tài)，滬西站側(cè)為熱備用狀態(tài)，當(dāng)滬東站全停，滬西站側(cè)3F425 改為運(yùn)行，商場(chǎng)G 短時(shí)失電后恢復(fù)供電。

2 220kV 變電站全停風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略

變電站全停后，首要恢復(fù)站用電，其次根據(jù)負(fù)荷的重要性逐步恢復(fù)，本節(jié)將從這兩方面討論220kV 變電站全停后的處理。

2.1 站用電恢復(fù)

確認(rèn)站用變所在母線無(wú)故障后，站用變可利用母線上設(shè)備進(jìn)行倒供恢復(fù)。

（1）通過(guò)互饋線倒供。滬東站全停后，1#站用變可通過(guò)互饋線江東3753 進(jìn)行倒供恢復(fù)，2#站用變可通過(guò)互饋線東西3F425 進(jìn)行倒供恢復(fù)。（2）通過(guò)下級(jí)35kV 站母線倒供。變電站全停，還可以通過(guò)下級(jí)有35kV 母線的開(kāi)關(guān)站或者內(nèi)橋式變電站來(lái)進(jìn)行倒供電，此類方式較常見(jiàn)，不再贅述。需要說(shuō)明的是，由于互饋線限額一般大于同電壓等級(jí)的線路，倒供方式優(yōu)先考慮采用互饋線。

2.2 失電負(fù)荷恢復(fù)

恢復(fù)站用電后，進(jìn)一步考慮送出失電負(fù)荷。通過(guò)故障排查，首先考慮能否盡快恢復(fù)其中一路220kV 進(jìn)線及220kV 主變的供電。若不行則按照處理流程，母線清排，通過(guò)倒供的方式恢復(fù)。優(yōu)先恢復(fù)重要用戶供電，其次根據(jù)實(shí)際情況，考慮電纜、線路的限額恢復(fù)其余負(fù)荷。

3 地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)

通過(guò)前面的分析，項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)了地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了分析電網(wǎng)運(yùn)行方式及電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)、用戶供電風(fēng)險(xiǎn)、變電站迎峰度夏方式N-1 校驗(yàn)、檢修方式N-1 校驗(yàn)等功能。

3.1 地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)的地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)服務(wù)器采用Win.10 操作系統(tǒng)，500GB 硬盤(pán)，8GB 內(nèi)存，開(kāi)發(fā)軟件Visual Studio 2018，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用C++，數(shù)據(jù)庫(kù)Microsoft Access 2016，系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)框架如圖3 所示。

圖3 地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)框架

3.2 地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)功能

登錄系統(tǒng)后，加載存儲(chǔ)的地區(qū)電網(wǎng)圖并進(jìn)行拓?fù)浞治?，?yàn)證廠站結(jié)線的合理性，通過(guò)驗(yàn)證后可以進(jìn)行全停事故預(yù)案生成。不同月份負(fù)荷有所不同，地區(qū)電網(wǎng)7 月份負(fù)荷最重，設(shè)備運(yùn)行條件惡劣，最具代表性。進(jìn)一步還可以對(duì)變電站全停進(jìn)行分析，全停分析分為負(fù)荷分析、方式調(diào)整、全停影響三大部分。

地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控的另一個(gè)主要工作是對(duì)220kV雙主變變電站進(jìn)行N-1 校驗(yàn)，考慮1 臺(tái)主變停役，另1臺(tái)主變1.3 倍額定容量運(yùn)行能否帶全站負(fù)荷。對(duì)于3 主變變電站可以進(jìn)行檢修方式下N-1 校驗(yàn)，檢修季安排在3 月，此時(shí)負(fù)荷較輕，某220kV 變電站檢修方式下N-1校驗(yàn)如圖4 所示。

圖4 220kV 某站檢修方式下N-1 校驗(yàn)

4 結(jié)語(yǔ)

課題組開(kāi)發(fā)的地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析與變電站全停處理，改變了傳統(tǒng)變電站全停分析依靠人工的局面，提高了調(diào)度員的工作效率，提升了電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控能力?？紤]到目前地區(qū)電網(wǎng)110kV 自愈系統(tǒng)還在逐步建設(shè)中，110kV 網(wǎng)架尚不完善，如何在地區(qū)級(jí)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)中完善110kV 自愈系統(tǒng)的作用，將是下一步課題組研究的方向。