工程实践中合环网络等效负荷的简化分析.pdf

第 2 7卷 第 7 期 2 0 1 4年 7月 广 东 电 力 GUANGD0NG ELECTRI C p0W ER Vo1 2 7 NO7 J u 1 2 ) 1 4 d o i ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 2 9 0 X 2 【 ) 1 4 0 7 0 1 8 工程 实践 中合环 网络等效 负荷 的简化分 析 孙健 ，彭显刚 ，袁天清 ，欧思源 ( 1 广东电网公司佛山供电局，广东 佛山 5 2 8 0 0 0 ；2 广东工业大学 自动化学院，广东 广 1 5 1 0 0 0 6 ) 摘要：鉴于传统合环潮流计算方法存在 支路 多、计算量大的缺点，提 出将合环 网络中多节点负荷支路 简化为单 节点负荷支路的思路 ，并建立等值模型和推导出计算公式。取一条 9节点的 1 0 k V 配电网线路进行仿真实验 ， 采用单节点模 型计算得到的末端 电压幅值相对误 差为 1 7 ，相 位相 对误 差为 1 5 5 。仿真 结果表 明，该 方法 能满足 实际工程的要 求 ，且大 大减 少了合环潮流计算 的工作量 。 关键词 ：合环网络；潮流计算；负荷节点；单节点 中图分类号 ：T M7 4 4 2 文献标 志码 ：A 文章编号 ：1 0 0 7 2 9 o X( 2 0 1 4 ) 0 7 0 0 8 8 一 ( ) 4 Equ i v a l e n t Lo a d S i mp l i f i c a t i o n o f Cl o s e d l o o p Ne t wo r k i n En g i ne e r i ng Pr a c t i c e S UN J i a n ，P E NG Xi a n g a n g ， YUA N T i a n q i n f，O U S i y u a n ( 1 F o s h a n P o we r S u p p l y Bu r e a u o f Gu a n g d o n g P o we r Gr i d Co r p o r a t i o n，F o s h a n，Gu a n g d o n g 5 2 8 0 0 0，Ch i n a；2 F a c u l t y o f Au t o ma t i o n，Gu a ng d o n g Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ，Ou a n g z h o u，Ou a n g d o n g 5 I ( ) ( ) 0 6，Ch i n a ) Ab s t r a c t ： I n v i e w o f d e f e c t s s u c h a s e x c e s s i v e b r a n c h e s a n d ma s s c a l c u l a t e d q u a n t i t i e s o f t r a d i t i o n a l c l o s e d 1 o o p f l o w c a l c u l a t i o n me t h o d，t h i s p a p e r p r o p o s e s a t h i n k i n g o f s i m p l i f y i n g mu l t i p l e n o d e l o a d b r a n c h e s i n c l o s e d l o o p n e t wo r k t o s i n g l e n o d e l o a d b r a n c h M e a n wh i l e 。i t d i s c u s s e s e s t a b l i s h m e n t o f e q u i v a l e n t mo d e l a n d c a l c u l a t e f o r mu l a d e r i v a t i o n On e 9 n o d e 1 ( ) k V d i s t r i b u t i o n n e t wo r k l i n e wa s t a k e n f o r s i mu l a t i o n e x p e r i me nt a n d s i n g l e n o d e mo d e l wa s u s e d f o r c a l c u l a t i o n B y c a l c u l a t i n g， r e l a t i v e e r r o r o f t e r mi n a l v o l t a g e a mp l i t u d e wa s wo r k e d o u t a s 1 7 wh i l e p h a s e r e l a t i v e e r r o r wa s 1 5 5 Th e s i mu l a t i o n r e s u l t s h o we d t h a t t h i s me t h o d wa s a b l e t o me e t r e q u i r e me n t f o r p r a c t i c a l e n g i n e e r i n g a n d g r e a t l y r e d u c e wo r k l o a d o f c l o s e d l o o p f l o w c a l c u l a t i o n Ke y wo r d s ： c l o s e d 1 o o p n e t wo r k；f l o w c a l c u l a t i o n；1 o a d n o d e ；s i n g l e n o d e 中国城市配 电网普遍采取闭环设计 、开环运行 的供电方式l 1 。在线路检修、事故处理和负荷转移 时，通过对配电网线路的合环操作来提高供 电可靠 性、减少停电时间和缩小停电范围。但在线路合环 的瞬间，系统将产生很大的冲击电流 ，稳定后环网 中可能产 生较 大的环流 ，造成 电气设备 或线路过 载 ，甚至继电保护装置动作跳闸，严重影响整个电 网的安全运行_ 2 ，因此在合环前应对合环潮流进行 定量计算与校验。 收稿 日期 ：2 0 1 4 - 0 3 - 2 7 基金项 目：广东省 自然科 学基金项 目( 1 0 1 5 1 0 0 9 0 0 1 0 0 0 0 4 5 ) ；中 国 南方 电网有 限责任公 司科技项 目( K GD2 0 1 4 - ( ) 8 9 1 ) 常见的合环稳态潮流计算方法有 3种 ，分别是 分布系数法 、潮流计算法I 和叠加法l 。分布系 数法对于现实中复杂的电路可行性较差 。潮流计算 法计算结果相对准确，但需对整个 网络进行潮流计 算才能得出结果 ，计算量 比较大 。叠加法通过对线 路的等值分析便得出计算结果，其计算量 比较小且 结果准确 。对于配电网实时系统来说 ，配电网节点 数 目众多 ，但 测量元件有 限 ，节点 的信 息获取小 全 ，这时要对其进行状态估计 ，可以利用 已测量的 有限量估算出全网所有节点的信息。常用 的负荷处 理方法有点负荷法 6 、将负荷移至中点的方法 和 按容量分配的方法E 8 。点负荷法虽然简 化了计算 ， 但模型不够准确。将负荷移至中点的方法虽然较点 第 7 期 孙健，等： 工程实践中合环网络等效负荷的简化分析 负荷法精度有所提高 ，但是计算较为繁琐 。按容量 分配的方法根据各供 电分 区配电变压器 的容量 ，将 配电线首端的功率 和无功功率分配到各供 电分区 ， 能够很好地反映配 电网负荷分布情况 。 现阶段 ，计算合环稳态 电流是先采用按容量分 配的方法估算出合环支路各节点的负荷 ，再通过已 知的 1 0 k V母线 电压值逐 级推算出末端节点 电压 值 ，最后通过叠加法求得稳态电流值 。该方法准确 性高，但是 ，由于支路节点众多 ，在推算末端电压 值的过程 中产生 了较大 的计 算量。为 了减少计算 量 ，本文提出一种支路节点负荷的处理方法 ，并建 立等值模型 ，最后通过实例计算验证该方法的正确 性 。 1 合环网络中的多节点负荷支路 为了计算合 环潮流 ，需要通 过 2个 1 0 k V母 线的参数分别求得合环支路末端节点 的电压l_ 9 。由 于 2条支路( 如 图 1 ( a ) 所示 ) 的节点众多 ，使末端 节点电压的计算过程 复杂。根据 等效 电流法 的思 想 ，本文建立了配电网负荷等效模型，将多节点合 环支路等效成只有末端节点 的单节点负荷等效模型 ( 如图 1 ( b ) 所示) ，这大大减少求解 合环稳 态潮流 的计算量。 ( a )多节点负荷 ( b)单节点负荷 图 2 合环 网络 图 2为典型的馈线线路 ，节点 0为 1 0 k V母线 出线 ，安装 有 柱 上断 路 器 和馈 线 远 方终 端 单 元 ( f e e d e r t e r mi n a l u n i t ，F T U) ，为可i 贝 0 点 ，可通过 数据采集与监视控制( s u p e r v i s o r y c o n t r o l a n d d a t a a c q u i s i t i o n ，S CA DA) 系统获得其流过 的电流、功 率及节点电压等，其他点 由于无量测设备 ，因此无 法得到相关数据 。 2 多节点负荷线路的简化分析 在图 2中，可根据按容量分配的方法估算 出 9 个节点的负荷 。为了便于计算 ，把 9个节点等效化 简为只有 1个末端节 点 的单节 点模 型 ，如 图 3所 S S 2 s 3 s 4 s 5 S 6 s 1 S s s 9 一 节点 i 的视在功率 ，i =1 ，2 ，9 。 图 2 典型 的配 电网馈线 线路 示，其 合 环 初 始 嚣 U ， U L 端 电 压 ， ( 为 节点 9的 图3 单节点系统拓扑图 电压 ) 。 由于 1 ( ) k V 配 电网线路 节点间距离很 短 ，在 求解各电流关系时 ，可忽略线路的损耗。求得的电 流 ， ， 与 的关系为 ： r S2+ S3+ + S5+ S 6+ 7+ S 8+ S9 r 一 S1 + + + +S 5+ +S 7+ S 8 4 - S 9 I 3 = ： ! S、+ S 2+ S 3+ S4+ Ss+ Sb+ S 7+ S s+ S q ， 1 ， 【 一_ 9 l T L ) ( 1 ) 根据 等效 电流法 的思 想 ，等效后 的电路 电流 ， 应满足 I =I 。为 了求 解等效 阻抗 ，给等效线 路设置虚拟节点 ，其位置与原电路保持一致 ，各节 点间线路等效阻抗分别为 Z I ， ，可得到： ， Z 1= I1 Z1， ， Z 2： ，2 z2， ， ， Z = ， 9 z9 ( 2 ) 式 中 Z ，Z。为原电路各节点间的阻抗 。 根据式( 1 ) 和式( 2 ) 可得 ： Z = Z ， 7， 一 S 2十S 3+S 4十S 5+ + +S 8+ 7 一 百 z = ! ! S 1+S 2+S 3+S 4+S 5+S 6+ +S 8+ 乙 ， f z = 了 再 IL 丽Z j ( 3) 根据式( 3 ) ，可求得等效单节点模 型的等效阻 抗 z =n z ( ： S j ) S ， ( 4 ) 其中 S =n S 广 东 电 力 第 2 7卷 式 中 n为原电路 中除 1 ( ) k V母 线节点 以外的节点 数 。 其 中： 3 电网 1 0 k V侧等值分析 在配电网中，1 0 k V母线 电压的幅值 、相位可 以直接获取 ，而在实际的合环操作中很难直接获得 合环开关两 侧的电压，因此需根据 1 0 k V母 线 电 压 以及馈线 电流来计算合环点 的电压。根据上文合 环