配电网合环操作与合环条件分析

Electric Power System EquipmentElectric System电力系统

2019年第17期

2019 No.17

配电网合环操作与合环条件分析

王金芹1，贺 柱1，张建华2

（1.云南电网有限责任公司瑞丽供电局，云南瑞丽 678600；

2.南京能迪电气技术有限公司，江苏南京 210000）

［摘 要］为了便于配电网合环条件判断，本文对配电网的合环电流以及配电网合环操作进行分析，在合环模型下进行合环计算，给出是否可进行合环操作的判断流程。在上述分析的基础上，得出配电网合环操作的条件：为了保证合环操作不对配电网产生影响，需对线路的负荷进行严格把控，使其维持在一个相对较低的水平；对配电网合环操作开始前，需确保线路载荷处于规定水平以下；进行合环操作后的配电网的上级电源需在相同母线上。实验结果验证了本文合环判断条件的可行性。［关键词］配电网；合环操作；条件分析［中图分类号］TM732　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）17–0077–02

Analysis of Closing Operation and Closing Operation

Conditions in Distribution Network

Wang Jin-qin，He Zhu，Zhang Jian-hua

［Abstract］In order to judge the closing conditions of distribution network, the closing current of distribution network and the closing operation of distribution network are analyzed, the closing calculation is carried out under the closing model, and the judging process of whether the closing operation can be carried out is given. On the basis of the above analysis, the conditions for the closing operation of distribution network are obtained: in order to ensure that the closing operation does not affect the distribution network, it is necessary to strictly control the load of the line so as to maintain it at a relatively low level; before the closing operation of distribution network, it is necessary to ensure that the load of the line is below the prescribed level; The upper power supply of the distribution network after closing operation should be on the same bus. The experimental results validate the feasibility of the judging conditions for the closure of rings in this paper.

［Keywords］distribution network; closing operation; condition analysis近年来，我国配电网通常是在闭环设计、开环工作的方式下完成操作的，对于配电网而言，在进行网络重构或进行维修时，可以利用配电网合环操作实现对负荷的热倒操作，由此最大限度缩减停电时长，从而提高配电网供电的稳定性与可靠性[1，2]。为了实现持续供电，配电网当前普遍选择双向供电模式以及多电源供电模式，负荷经倒闸处理后完成转移供电的情况也越来越多[3]。为了达到配电网连续供电转移负荷的要求，合环操作为现阶段变成配电网工作过程中普遍采用的操作技术[4]。

有学者认为，在进行合环操作的过程中，合环点两端相序如果不存在差异，那么最大能够接受的电压差值不超过20%，电压相角差低于20%。实际上，通常也通过上述规定实现合环判断。然而该规定并没有被严格论证，同时在当前配电网中，因为没有选择对时技术，合环操作拟合闸断口两端的电压相角通常也很难得到。为此，本文对配电网合环操作进行分析，确定合环操作的判断条件，利用较为方便的方式对是否能够进行合环操作进行判断。1 配电网合环操作分析

1.1 配电网的合环电流

配电网合环容易失败，这主要是因为配电网在合环的情

况下会产生很大的环流，驱动了继电保护动作。

依据叠加定理可以看出，经过合环操作处理后的稳态电流是由合环前馈线与合环环流叠加形成的，这里合环前、后馈线首端的稳态电流分别用I、I′表示，联络开关两端电压差形成的稳态环流用Ic表示，因此，存在下面关系式： I′=｜I+Ic｜≤I+Ic （1）

在遭到合环冲击后，馈线首端极容易出最大冲击电流，其有效值用I′t表示，因此存在： I′t≤I+kIc （3）

式（3）中，k用于描述最大冲击系数，通常为1.7。

用Imax表示配电网中馈线的最大可接受载流量，用μ表示合环前馈线首端电流有效值与最大可接受载流量的比，这里μ在（0，1）范围中取值，因此可得到： I=μImax （3） I′t<μImax+kIc （4）

用Iset描述馈线的电流保护修正值，那么在符合式（5）的情况下，认为合环暂态阶段不会引起电流保护动作的出现。 μImax+kIc在符合式（6）的情况下，配电网合环操作后稳态电流有效值将低于馈线的最高允许载流量。

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2019.17 电力系统装备丨77

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I+Ic≤Imax （6）

并且在符合上述两个条件的情况下，可达到安全稳定合环操作的目的。

1.2 配电网合环操作的分析

配电网合环操作就是把线路、开关或变压器串联在一起的电气操作。合环操作常见的一种系统接线图可用图1进行描述。

行潮流计算。

（4）判断计算结果是否满足约束条件，如果不满足则不能合环，如果满足则进行合环冲击电流计算。

（5）判断冲击电流是否越限，如果是则不能合环，如果不是则可以合环。

在上述分析的基础上，可以得出配电网合环操作的条件：电网

500kV

500kV

220kV220kV220kV

220kV

20kV

电磁环流idc

20kV

DL1线路1

DL2

DL3线路2

负荷电流i1

转带负荷电流it

图1 合环操作图

图1中，DL1和DL3依次代表两条城市配电网配电线路出口的断路器，断路器与线路是闭合的。DL2代表两条线路之间的通信开关，对于正常运作而言，其处于断开状态。当DL2为闭合时，经由电路首端的电流ih主要包括电磁换流idc、可能转接对方线路负荷电流it以及自身线路负荷电流i1构成。

在对配电线路进行合环操作之前，工作人员一般会对合环开关两端电压进行测试，主要测试两端定压法幅值与相位值是不是较为相近。有学者认为调度部门通过功角差与电压差可对能否合环进行判断。或按照仿真得到的结果，对进行合环操作后能否产生元件过载现象，不同母线电压是不是高于既定值，以及继电保护设备的配置是不是可达到合环操作的条件，判断是否可以合环。2 合环操作条件

2.1 合环计算原理

合环计算需在合环模型下进行，常见的合环模型可通过图2进行描述。图2中，U1、U2及Z1、Z2依次用于描述高压侧母线电压及变压器阻抗，UP1、UP代表低压侧母线电压。为了保证配电网的有效工作，合环操作应在某种条件下才可进行。所以下面本文重点研究配电网进行合环操作所需的条件。

U1高压侧U2

Z1Z2

U低压侧P1

UP2

LD1

LD2

图2 常见的配电网合环计算模型

2.2 合环调度操作条件

通常情况下，在配电网进行合环操作的过程中，需令合环点两端的相位保持一致，电压差和相位角需满足既定条件。除此之外，需保证在合环操作范围内，潮流的变化低于电网稳定约束条件。针对较为复杂的合环操作，需提前完成检测。通常两条线路长时间合环工作无显著优势，两条线路合环工作，主要是用于平稳“倒路”，即从一条线路供电，转到另一条线路供电。

综合上述分析，给出是否可进行合环操作的判断流程：（1）首先输入原始数据，得到合环系统的外部等值网络。（2）结合状态估计求解合环前合环网络节点电压，注入功率就是线路功率。

（3）对馈线负荷分别集中于首末端的合环后合环网络施

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（1）为了保证合环操作不对配电网产生影响，需在线路负荷相对较小的情况下完成合环操作。

（2）对于配电网合环操作开始前，确保线路载荷处于规定水平以下。

（3）进行合环操作后的配电网的上级电源需在相同母线上。

3 算例分析

在对配电网能否实现合环操作进行判断的过程中，应计算出稳态电流及暂态电流。本文统计了某地区10 kV配电网进行合环操作过程中的稳态电流和暂态冲击电流，和经严格计算判断得到的可合环的结果。10 kV馈线载流量是500 A，电流速断保护整定值是1200 A。本文合环统计结果和实际结果的比较情况用表1进行描述。

表1 本文合环统计结果和实际结果的比较情况

合环电流/A

冲击电流/A

能否合环

实际结果

572745否否4569能能392451能能411499能能491652能能585833否否7011125否否9551359否否7661136否否625871否否482659能能391505能能442511能能520652否否623

812

否

否

分析表1可知，按照本文合环条件对是否可合环进行判断，得到的结果和实际结果相同，在不可安全合环的状态下，稳态电流都高于10 kV馈线载流量，实验结果验证了本文合环判断条件的可行性。4 结语

本文对配电网的合环电流和配电网合环操作进行了分析，利用合环模型完成合环计算，得出配电网合环操作的条件：为了保证合环操作不对配电网产生影响，则需对线路的负荷进行严格把控，使其维持在一个相对较低的水平；对于配电网合环操作开始前，确保线路载荷处于规定水平以下；进行合环操作后的配电网的上级电源需在相同母线上。

参考文献

[1] 叶清华，唐国庆，王磊，等.配电网合环操作环流分析系统的开发和应用[J].电力系统自动化，2002，26（22）：66-69.[2] 肖白，赵龙安，张宇，等.城市中压配电网合环操作分析与决策[J].电力系统保护与控制，2014（16）：133-138.