10kV配网环网电流控制策略研究

杨永强

内蒙古电力（集团）有限责任公司乌海供电分公司   内蒙古自治区乌海市    016000

摘要：随着经济的发展，电力系统的可靠性问题渗透到电力系统规划，设计，运行，管理的各个方面。同时随着电力企业管理工作的发展和深入，以及《电力法》的大力实施，供电可靠性在生产管理中占的比重将会越来越大。城市配电网采用环网供电可以实现网内负荷合理调整和再分配，环网接线引入多路电源可以实现负荷的转供，从而缩小故障范围，增加供电可靠性。通过PSASP 软件对10 kV 配网合环点进行合环仿真，并结合现场实际工作经验和10kV 配网合环仿真案例，提出了通过调整主变分接头、投切电容器和调整系统运行方式相结合的系统性配网合环电流控制策略。

关键词：10kV配网；环网；控制策略

随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，用户对供电可靠性的要求越来越高，在配电网运行中，一旦10kV 配电网出现故障，就无法为用户正常供电，从而严重影响到广大群众的日常生产及生活，最终同时造成电力企业及用户的重大经济损失。为了保证对用户的供电不停止，目前常采用合环操作将事故或检修时可能要停电的负荷转移到其他正常供电电源上，实现负荷的不停电转移，这样既保证了对用户供电的可靠性，又能够提高电力企业的经济收益。但是并不是所有情况都能实现上述合环倒电源的操作，当合环电流较大且线路本身负荷较大时，会出现线路及设备过载的情况，给配电网的运行带来很大影响，对其安全稳定运行造成很大威胁。

一、环网供电的技术特点

1、具备就地保护功能。从配网技术的发展而言，电网改造已经逐渐实现绝缘化和无油化，一年的故障几率已经大幅下降，由此提出了一种先进设想，将配电自动化设备和系统结合起来，即提高设备的智能化水准，来就地隔离故障，借助系统的集中管理来优化、转移符合，从而切实提升设备利用率，并从技术层面来故障，就地保护故障搜查器，并对故障进行隔离。

2、处理事故时无需依赖通信。环网供电能够将处理故障的功能分配给现场设备，进而及时、迅速地处理故障，有效杜绝了传统配电网中在处理故障时对通信过于依赖而导致大面积停电的问题。

3、可以满足配电网络经济运行的要求。在应用提出需求时，配电网络会自动实施重组网络、转带负荷的功能，频繁操作倒负荷能够操控自动化的配电开关，从而推动整个配电网络的经济运行。

二、配网环网电流控制策略

利用PSASP 软件，在66 kV 及以上仿真系统的基础上，根据电网最大运行方式搭建10 kV 系统仿真模型。对10 kV 环网点进行合环仿真计算。10 kV 配网合环操作接线如图所示。

L1 和L2 为2 条10 kV 联络线路，正常情况下10 kV 线路L1 和L2 处于开环运行状态，当进行合环倒电源时，则会产生合环电流ΔI。

1、环网电流控制策略。10 kV 配网合环时，无功潮流是合环点两侧电压幅值差决定的，而有功潮流是由合环两侧电压相角差决定的。对不同合环潮流情况应采取不同的控制策略。①针对合环无功潮流大调整策略: 调整合环点两侧变电站主变分接头和投入无功补偿装置以有效降低合环点两侧电压幅值差。②针对合环有功潮流大调整策略: 调整上级电网运行方式以有效降低合环点两侧相角差。电网运行方式调整具体策略如下。

( 1) 将原本受不同220 kV 变电站电源的66 kV变电站通过运行方式调整到受220 kV 变电站电源，运行方式调整。

( 2) 受不同220 kV 变电站电源的66 kV 变电站无法通过运行方式调整到受220 kV 变电站电源的情况，将2 个220 kV 变电站通过66 kV 联络线将66kV 系统进行环网。

( 3) 将原本受不同条线路电源的66 kV 变电站通过方式调整到受同一线路电源，制定合环电流控制策略流程，如图所示。

2、配网环网电流控制策略验证。通过采用以上策略后，提出的10 kV 配网环网电流控制策略，成功解决了10 kV 配网环网电流越限的问题。

三、10kV 配电网环网供电方式

1、环网扩展模型。环网扩建是指通过中压配电线路的架设和低压配环网的建立，将环网扩展到各个地区。电力系统是由发电站、变电所、配电线路、配电线路和用电设备组成的复杂的综合性发电、配电、消费系统。在中国，在电站发电机组额定输出电压范围为3.15~20V。为了减少电能传输过程中的配电损耗，发电机组产生的电能将经历几个过程，然后最终传输给终端用户。其程序包括变压器电压升高、高压配电线路输电、变压器降压、配电线路配电、配电变电站降压等。

在中国以环网延伸方式向广大地区的居民提供电力。首先，电力公司选择35/10kV 变电站作为城市环网延伸的起点。然后，电气公司在选定的地区安装了10kV/380V 配电变压器，并连接选定的35/10kV 变电站新安装的10kV/380V 配电变压器架设6~10kV 配电线路。10kV 线路主要有两种电力负荷，一种是住宅用电负荷，如电灯和电视机。对于这种电力负荷，电能由10kV/380V 配电变压器降下，再经单相220V 低压配电线路输送。另一种电力负荷是与工厂相关的电力负荷，例如个人作坊的电力负荷和居民经营的食品加工厂。对于这种电力负荷，需要用10kV/380V 配电变压器降压，然后通过三相380V 低压配电线路配送。因此，环网电气化是通过环网扩建方式实现的，配电线路和配电变压器需由电气动力公司承建。

2、环网延伸方式。电能是由环网延伸方式提供，包括发电，输电和配电几个过程。我国的电能主要是由水力发电，占总发电的70%产生的，其余的主要来自燃煤机组产生的。因此，对于环网延伸方式中，水力发电和燃煤发电的选择分别占70%和30%。典型水电机组和燃煤机组的发电能力分别为250MW 和600MW。计划发电机组小时高于燃煤机组，分别为4500h 和4200h 的生命周期，建设的水电机组和火电机组的时期有很大的不同，而水轮发电机组具有建设周期长、安全性高特点。同时，水电机组的上网电价低于燃煤机组，表明水电机组具有较强的竞争力。以生物质为基础的独立微电网系统主要包括30kW 生物质发电机组、变流器、燃料电池和配电线路。

3、分段开关的设置。10kV 配电网环网供电过程中，供电线路之间借助环网接线保持联络，如果线路出现故障，可以借助分段开关来对其进行有效的处理，从而实现对故障范围的有效控制。实际上，故障点前瞻线路主要是借助原电路来进行供电，而故障点后端线路中所具有的负荷一般是由非故障线路来实现转接的。在10kV 配电网环网供电线路运行过程中，环网线路分段越多，在计划检修或发生故障时所造成的影响范围越广，同时分段越多，将会提高分段开关的维护和投资费用，因此，在对分段开关进行布置的过程中，要从实际情况出发，对其经济性与可靠性进行均衡考虑，可以通过10kV 配电网环网可靠性数据来获取分段开关的设置参数。通常情况下，分段开关设置的主要原则包括了以下方面：①线路长度均等原则；②用户数量均等原则；③负荷均等原则。对于10kV 配额电网环网而言，对于供电半径比较长的线路，一旦发生线路故障将会造成比较严重的损失，此时可以根据线路的长度来对其进行均等分段。对于供电符合比较集中的地区，并且供电半径较短的线路，可以依据用户数量均等和负荷均等原则来对分段开关进行布置，以确保分段开关布置的科学性、合理性。

通过10 kV 配网环网电流越限的仿真实例，并结合现场实际工作经验，提出了通过调整主变分接头、投切电容器和调整系统运行方式相结合的系统性配网合环电流控制策略。仿真结果验证，此控制策略可以有效控制合环电流，解决10 kV配网合环电流越限问题，保证10 kV 配网合环操作安全进行，并取得了良好效果。同时，提出供电方式的优化选择方法也适用于配网的发展。

参考文献

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