电力检修|配电网络预置故障后重构与负荷转移方法研究

   更新日期:2017-03-30     来源:建材之家    作者:安防之家    浏览:38    评论:0    
核心提示:配电网络预置故障后重构与负荷转移方法研究张永健,张群跃(上海电力学院电力工程系,上海 200090)引 言  在配电网实现现代化改造后,为了保证供电可靠性,一个负荷可以通过不同的电源供电.当配电线路发生故障时,由DMS系统控制馈线自动装置实现线段的故障定位和故障隔离.由于配电网均采用辐射型线路供电,当故障线段被切除后,该馈电线路将被分为两部分:一部分线路负荷为原电源侧,由线路重合器重合实现恢复供电

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安防之家讯:cript>配电网络预置故障后重构与负荷转移方法研究张永健,张群跃(上海电力学院电力工程系,上海 200090)



引 言
在配电网实现现代化改造后,为了保证供电可靠性,一个负荷可以通过不同的电源供电.当配电线路发生故障时,由DMS系统控制馈线自动装置实现线段的故障定位和故障隔离.由于配电网均采用辐射型线路供电,当故障线段被切除后,该馈电线路将被分为两部分:一部分线路负荷为原电源侧,由线路重合器重合实现恢复供电;另一部分线路及负荷将通过配电网的重构,转移至其他电源供电.
通常采用的网络重构方法是在故障线路被切除后,起动一定的算法寻找出最佳的联络开关投入方案,这将占用一定的时间.本文考虑在正常运行时由一定条件启动网络重构算法,对负荷变动较大的线路及区域进行重构方案的组合选择计算,并考虑馈线容量、压降、网损等因素,得出对应的重构选择方案.当发生故障且故障被隔离后,无需再计算选择,即可执行网损小的对应重构方案,以恢复对负荷的供电,达到快速、经济、可靠性高的目的.
1 网络重构方案
供电网的网络重构有两层含义:一是在正常运行下的调度网络重构;二是在某线路故障且被隔离后,停电负荷的转移供电.两个过程从运行优化的角度出发,都是以网络重构后网损最小且线路容量有一定裕度考虑的.
供电网的网损由负荷电流在线路电阻上发热引起.用功率表达为

即网损与负荷的二次方以及线路电阻的一次方成正比,与线路电压二次方成反比,由于线路电压正常运行在其额定电压附近,因此,从简化计算的角度出发,在网损公式内代入实时的线路首尾端电压平均值U,其网损计算偏差在允许的范围内.
对一个任意复杂的同一电压等级的供电网络,节点可分为3类:一是变电所即电源节点;二是处于环网内的节点,称为环节点;三是需经其他节点才能接入环的节点,可称为跟随节点.图1是某一具有16个节点、16条线路的供电网结构.
图1中虚线表示线路处于热备用联络线状态.从网络结构可看到,按照环内有供电电源的条件,该网络共有3个环.节点1,2,3分别表示3个变电所,可认为是电源节点.节点12不处于环上,对12节点的供电必需在节点9有电的基础上,12节点必然跟随9节点而得到电源,因此称为跟随节点.当L9,12线发生故障后,负荷12将没有办法恢复供电,这是跟随节点的特点.因此,重要负荷不应该是跟随节点.其他的节点均在环上,因此称为环节点.环节点由哪一个电源供电,取决于环上联络线开环位置.在保证开环运行的前提下,通过环中线路开关的开合,可将一个或多个负荷从一个电源转移至另一个电源供电.图1供电网内各线路参数见表1.
在线路故障被隔离后,停电的区域包括若干线路及负荷,可以通过一个联络开关接通至另一个电源,或者打开该区域内某线路开关,将该区域再分隔为若干个小区域,分别通过不同的联络开关接通不同的电源.负荷的转移供电又称为故障后的网络重构.网络重构的结果应该是尽量保证负荷供电,并且各个负荷只有各自对应的一个电源供电,而不存在环网现象.
假设在某线路故障后,其下游负荷通过线路开关的投切可分成若干个区域.当一条由多段组成的线路有几个联络开关可分别接入不同电源的情况下,各区域对应有多个转移方案.采用连通搜索方法,确定各个负荷可通过的线路路径得到故障下游负荷的多个转移方案.由调度总站SCADA得到各运行线路的功率,计算出各被转移的节点实时功率,组合成各个可能的重构方案及其转移功率.转移方案的约束条件是线路连通,开关的投切保证不形成环网供电.
设线路L2,8出现故障且被隔离后,通过连通搜索,其下游线路及负荷可构成共5个负荷转移方案,见表2.
2 网络预重构方案初选
转移功率需考核相邻线路的容量限制和电压限值.转入功率后线路功率为

Pxmax,Qxmax--原线路可能的最大功率,考虑负荷变动,即取线路原可能的最大功率而不用实时功率,以保证在负荷正常增长时,线路功率不越限;
Pz,Qz--预转入功率.
要求S≤Smax线路允许最大功率.
调度总站SCADA得到各母线电压.转入功率后电压为
要求U2≥Umin
通过校核可将不可行方案去除.
例题中方案2将故障线路下游全部负荷、方案5将故障线路下游大部分负荷转移至3号电源,核算线路L3,13的允许容量已超限,因此方案2和方案5不能成为候选方案,即作为不可行方案被删除.
3 方案排序
从提高供电经济效益出发,利用网损的计算选择重构方案的方法,通过比较网损增量来进行重构方案的排序.

从公式中可看出,由于网损与线路电流二次方成正比,转移功率后形成的网损不仅与转移功率有关,而且与线路中原有功率大小有密切关系.线路中原有功率越大,形成的网损就越大.例如线路电阻为r=0.035,设原有功率为零,转入功率为0.086+j0.042,则产生网损为33.5kW.若原有功率为0.144+j0.069,产生网损为89.6kW,转入功率仍为0.086+j0.042,产生网损增量为139kW(不包括89.6kW),比原来无功率时多增加了139-33.5=105.5kW.因此,功率转移不仅要向路径电阻小的方向转移,而且要在保证线路功率不超限的条件下,向线路原功率小的方向转移.
根据ΔP从小到大排序,以ΔP最小的方案为网络重构预置方案.由SCADA接受到的线路功率计算得到各节点功率如表3所示.
忽略线路压降,计算得到各方案的网损量为:

按网损从小到大排序,依次为方案4、方案3、方案1.预置网损小的方案4为当L2,8线路故障后的负荷恢复方案.采用相同方法通过容量及压降校验,得到其他线路对应的预置故障后的重构方案(网损较小),分别为:

其余线路发生故障后,从实际网络结构的连通搜索只有对应一个方案可预置.若校验超线路容量,则可在方案中预置应切除的负荷及负荷量.

本文考虑配电网经过自动化改造后,各个相关开关均可以遥控.因此,方案的排序不考虑开关操作次数.
4 故障后网络重构
由于供电网运行具有连续性和重构方案具有继承性的特点,因此,在网络实时正常运行且负荷波动不大的情况下,不需要对整个供电网的每条线路依次假设故障来求得重构方案.可由一定量的负荷变动启动计算程序(例如按百分比设定),校核相关方案功率及电压是否越限,计算由该负荷变动所引起的方案网损的变动(主要是Pz,Qz,ΔS的变化),从而使重构方案根据网损重新排序.由于供电网络线路数量庞大,因此,要进行有选择地计算,只选[1][2]下一页
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