蘇 冀 段 喻 馬 杰 周勝超 張馨介

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局）

0 引言

10kV 配網(wǎng)線路在計(jì)劃性檢修業(yè)務(wù)停電前、非計(jì)劃性故障及缺陷處理過(guò)程中，需要將該線路非必要停電區(qū)段所供電的用戶負(fù)荷轉(zhuǎn)移至其他的電源點(diǎn)代供。轉(zhuǎn)移用戶供電負(fù)荷的方式分為合環(huán)（不停電）調(diào)電及停電調(diào)電兩種模式，目前計(jì)劃?rùn)z修停電調(diào)電比率高達(dá)74%，合環(huán)調(diào)電卻不足30%，停電調(diào)電模式時(shí)，則需要用戶短時(shí)停電，客戶停電感知增加，投訴增多，嚴(yán)重影響客戶供電的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。本文主要是從拓寬10kV 配網(wǎng)線路合環(huán)調(diào)電范圍，開(kāi)展跨500kV 片區(qū)合環(huán)調(diào)電技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)一套配電網(wǎng)合環(huán)調(diào)電大數(shù)據(jù)分析與決策系統(tǒng)開(kāi)展電網(wǎng)實(shí)時(shí)潮流計(jì)算，提高潮流計(jì)算準(zhǔn)確性，并利用BPA 計(jì)算驗(yàn)證跨500kV 片區(qū)的10kV 線路阻抗轉(zhuǎn)移比情況，通過(guò)合環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證合環(huán)調(diào)電大數(shù)據(jù)分析與決策系統(tǒng)潮流計(jì)算的準(zhǔn)確性和跨500kV 片區(qū)合環(huán)的可行性。跨片區(qū)合環(huán)技術(shù)的推廣應(yīng)用，昆明地區(qū)85%的10kV 配網(wǎng)線路可開(kāi)展合環(huán)調(diào)電，可顯著減少客戶停電感知，提高我局客戶用電優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

1 10kV 配網(wǎng)線路跨500kV 片區(qū)合環(huán)調(diào)電核心影響要素分析

如圖1 的等值合環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型所示，兩回不同的10kV 線路分別由兩段母線V1 和V2 分別供電，將兩段母線外網(wǎng)等值阻抗記為R0和X0；10kV 線路甲阻抗記為R1和X1，10kV 線路乙阻抗記為R2和X2，10kV甲、乙兩回線路其聯(lián)絡(luò)點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)斷路器記為P，P 處分閘位置狀態(tài)，聯(lián)絡(luò)斷路器P 兩側(cè)存在不同的電位VP1、VP2，及兩回10kV 線路的負(fù)荷電流記為I1和I2。

圖1 10kV 配網(wǎng)線路等值合環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型

1.1 10kV 配網(wǎng)線路跨500kV 片區(qū)合環(huán)穩(wěn)態(tài)分析

為確?？?00kV 片區(qū)合環(huán)試驗(yàn)成功，在聯(lián)絡(luò)斷路器P 合上處運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，涉及的10kV 回路設(shè)備不應(yīng)發(fā)生過(guò)載或保護(hù)動(dòng)作跳閘。在聯(lián)絡(luò)斷路器合環(huán)時(shí)，V1與V2之間會(huì)構(gòu)成并聯(lián)回路，可得以下關(guān)鍵條件：

式中，I合為斷路器P 處運(yùn)行狀態(tài)時(shí)10kV 甲、乙兩回線路合環(huán)后的環(huán)路電流；IN1、IN2是10kV 甲、乙兩回線路額定承載電流；V1、V2 分別是10kV 線路甲和10kV 線路乙的首端電壓；R1 及X1 為10kV 線路甲的阻抗；R2 及X2 為10kV 線路乙的阻抗；I0轉(zhuǎn)為外網(wǎng)等值網(wǎng)絡(luò)在10kV 甲、乙兩回線路在合環(huán)時(shí)轉(zhuǎn)移至10 kV 環(huán)路上的電流；I0為10kV 甲、乙兩回線路合環(huán)前外網(wǎng)等值網(wǎng)絡(luò)穿越電流，I'0為10kV 甲、乙兩回線路合環(huán)時(shí)外網(wǎng)等值網(wǎng)絡(luò)穿越電流；Ih總為10kV 甲、乙兩回線路合環(huán)時(shí)外網(wǎng)與10kV 環(huán)路總電流。

1.2 10kV 配網(wǎng)線路跨500kV 片區(qū)合環(huán)暫態(tài)分析

在實(shí)施合環(huán)調(diào)電操作過(guò)程中，不但要分析合環(huán)之后穩(wěn)態(tài)潮流對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成的影響，還需考慮合環(huán)后的電網(wǎng)安全運(yùn)行受暫態(tài)潮流（即沖擊電流）影響的情況。合環(huán)沖擊電流為合環(huán)過(guò)程中電流可能出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值，通常，沖擊電流呈現(xiàn)幅值較大，但持續(xù)的時(shí)間較短的特點(diǎn)，同時(shí)，由于電力系統(tǒng)三相對(duì)稱的特性，以B 相為例進(jìn)行研究分析，計(jì)算合環(huán)沖擊電流暫態(tài)過(guò)程的單相等值電路模型（如圖2 所示）。圖中e（t）為合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)電壓差等效為B 相的相電壓。

圖2 合環(huán)沖擊電流暫態(tài)過(guò)程的單相等值電路模型

合環(huán)電路的時(shí)域微分方程式如下：

式中，α是合環(huán)初始狀態(tài)，t= 0 時(shí)E的初相角，由該時(shí)刻合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)電壓的相角差確定。

利用拉普拉斯變換，將時(shí)域非線性微分方程式轉(zhuǎn)換為復(fù)頻域中的代數(shù)方程進(jìn)行計(jì)算求解，以此可得合環(huán)電流的表達(dá)式為：

根據(jù)以上表達(dá)式可知合環(huán)電流分別由以下兩部分組成，一是存在周期分量，另一個(gè)則是存在非周期分量。當(dāng)線路參數(shù)已知情況下，周期分量的幅值是大小恒定的，非周期分量則是依照指數(shù)函數(shù)的規(guī)律單調(diào)遞減的直流分量。

1.3 10kV 配網(wǎng)線路跨500kV 片區(qū)合環(huán)調(diào)電核心影響要素

根據(jù)上述分析，為確保成功開(kāi)展合環(huán)調(diào)電，需要考慮以下幾方面的影響要素：

1）電壓差條件：V1 與V2 的電位差要小，我局10 kV 母線的電壓差異應(yīng)在0.7kV 以內(nèi)。

2）合環(huán)路徑阻抗；

3）合環(huán)線路負(fù)荷情況。我局合環(huán)線路負(fù)荷達(dá)80%以上不安排合環(huán)。

4）暫態(tài)過(guò)程影響因素：合環(huán)暫態(tài)沖擊電流不能引起保護(hù)動(dòng)作，我局保護(hù)配置滿足合環(huán)調(diào)電要求。

通過(guò)以上論證，10kV 配網(wǎng)線路跨500kV 片區(qū)合環(huán)調(diào)電的核心影響要素為阻抗轉(zhuǎn)移比。

2 10kV 配網(wǎng)線路跨500kV 片區(qū)合環(huán)調(diào)電阻抗轉(zhuǎn)移比分析

以昆明局跨500kV 片區(qū)10kV 寶華寺線與10kV 金家線合環(huán)為例，利用BPA 計(jì)算跨500kV 片區(qū)合環(huán)調(diào)電阻抗轉(zhuǎn)移比用BPA進(jìn)行計(jì)算：

（1）合環(huán)前

（2）合環(huán)后

（3）500kV A線路單線故障時(shí)

轉(zhuǎn)移比/金家線：(6.6 - 6.4)/306.4 = 0.065%。

結(jié)論：因10kV線路阻抗轉(zhuǎn)移比：

即10kV 線路的阻抗歸算到500kV 電壓等級(jí)后，阻抗值會(huì)變成原來(lái)的2500 倍，10kV 線路阻抗值比500kV線路阻抗值大很多，即使在合環(huán)期間500kV線路故障跳閘，轉(zhuǎn)移到10k 線路上的負(fù)荷都會(huì)很小，不會(huì)造成10kV 線路跳閘或燒毀，因此跨500kV 片區(qū)的10kV 線路是可以開(kāi)展合環(huán)調(diào)電。

3 10kV配網(wǎng)線路跨500kV片區(qū)合環(huán)調(diào)電算例

根據(jù)前述10kV 配網(wǎng)線路跨500kV 片區(qū)合環(huán)調(diào)電阻抗轉(zhuǎn)移比分析，以昆明電網(wǎng)實(shí)際網(wǎng)架為模型，在母線電壓差滿足，線路負(fù)荷不超過(guò)400 A 的情況下，選擇20 組合環(huán)、解環(huán)具備遙控操作的跨500kV 片區(qū)的10kV 聯(lián)絡(luò)線路開(kāi)展合環(huán)試驗(yàn)，驗(yàn)證合環(huán)調(diào)電的成功率。

以昆明電網(wǎng)豐大方式為基礎(chǔ)，利用配電網(wǎng)合環(huán)調(diào)電大數(shù)據(jù)分析與決策系統(tǒng)開(kāi)展實(shí)時(shí)潮流計(jì)算，對(duì)跨4個(gè)不同500kV 片區(qū)的10kV 線路進(jìn)行合環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證。如表1。

表1 50組跨4個(gè)不同500kV片區(qū)的10 kV聯(lián)絡(luò)線路合環(huán)調(diào)電成功率

4 結(jié)束語(yǔ)

本文建立了配網(wǎng)10kV 線路跨500kV 片區(qū)合環(huán)調(diào)電模型，開(kāi)展穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分析得出影響跨500kV片區(qū)合環(huán)調(diào)電的核心影響要素為阻抗轉(zhuǎn)移比，進(jìn)一步分析得出阻抗轉(zhuǎn)移比對(duì)跨500kV 片區(qū)10kV 聯(lián)絡(luò)線路合環(huán)調(diào)電沒(méi)有影響，接著選取了20 組合環(huán)、解環(huán)具備遙控操作的跨500kV 片區(qū)的10kV 聯(lián)絡(luò)線路開(kāi)展合環(huán)試驗(yàn)，進(jìn)一步論證了在潮流計(jì)算通過(guò)的前提下，跨500kV 片區(qū)的10kV 配網(wǎng)線路是具備合環(huán)條件的，2021 年—2022 年在昆明各區(qū)縣局實(shí)際應(yīng)用下來(lái)，合環(huán)調(diào)電成功率均為100%。在開(kāi)展技術(shù)研究的同時(shí)，還專項(xiàng)制定了相應(yīng)的管理措施進(jìn)行合環(huán)期間的安全管控。