66 kV系統(tǒng)補償度自動管理系統(tǒng)設(shè)計

袁 野，屈 超

(國網(wǎng)鐵嶺供電公司，遼寧 鐵嶺 112000)

66 kV系統(tǒng)補償度自動管理系統(tǒng)設(shè)計

袁 野，屈 超

(國網(wǎng)鐵嶺供電公司，遼寧 鐵嶺 112000)

針對鐵嶺地區(qū)消弧線圈及補償度管理實際設(shè)計了66 kV系統(tǒng)補償度自動管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用網(wǎng)站訪問模式，利用計算機技術(shù)優(yōu)越、嚴謹?shù)墓芾砉δ芎土己玫娜藱C界面，使其應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度的工作中，實現(xiàn)對系統(tǒng)消弧線圈基本數(shù)據(jù)資料的管理及系統(tǒng)補償度的計算分析。該系統(tǒng)的設(shè)計，在一定程度上提高了調(diào)度對系統(tǒng)消弧線圈智能化管理水平，減少了人工整定計算電網(wǎng)補償度不準確對電網(wǎng)帶來的危害。

66 kV；補償度；消弧線圈；自動管理

消弧線圈作為目前66 kV小電流接地系統(tǒng)重要組成部分，擔負著減小故障點殘流、自然滅弧、避免單項接地擴大為相間短路任務(wù)[1]。隨著我國配電網(wǎng)的不斷擴大，消弧系統(tǒng)必須能夠服務(wù)于配網(wǎng)的發(fā)展，對于目前電網(wǎng)中的消弧線圈來說，基本能夠進行迅速反應(yīng)并具有良好的滅弧效果。但從長遠的發(fā)展來看，整個消弧系統(tǒng)不僅需要消弧線圈的支持，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，還需要軟件進行全面的管理，使調(diào)控專業(yè)對系統(tǒng)的補償狀態(tài)有實時、清晰的了解，為消弧線圈投退提供科學依據(jù)，并可為新消弧線圈投入系統(tǒng)前各項參數(shù)的設(shè)定提供可靠理論參考。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

將計算機技術(shù)應(yīng)用電網(wǎng)補償度的整定計算，目前國內(nèi)只有少數(shù)高校及國家電網(wǎng)公司下屬供電公司進行了一定的研究，目前沒有相關(guān)企業(yè)進行推出。

在國內(nèi)外市場上所推崇居多的還是將補償度整定計算理論應(yīng)用消弧線圈自動跟蹤補償裝置的補償度測量上，但自動跟蹤補償裝置實際應(yīng)用具有投入費用高、自動調(diào)檔裝置壽命不長及維護費用高等局限性，若自動調(diào)檔裝置無法使用，通過計算機計算后必須進行手動調(diào)節(jié)。國內(nèi)外調(diào)度自動化軟件產(chǎn)品在補償度管理方面還存在空白，沒有相關(guān)產(chǎn)品滿足調(diào)度專業(yè)對消弧線圈補償度計算及消弧線圈臺賬管理的需要。

2 現(xiàn)有66 kV補償度管理存在的問題

在調(diào)度日常業(yè)務(wù)中，由于檢修任務(wù)及事故處理的要求，需要對電網(wǎng)運行方式進行更改，這時必須對系統(tǒng)補償度進行調(diào)整，達到對系統(tǒng)合理補償?shù)哪康摹１M管自動跟蹤的新型消弧線圈已經(jīng)問世，但仍有大量需要人工調(diào)整檔位的消弧線圈在運行[2]，需要運用手工計算的方法對系統(tǒng)補償度進行計算。通過手工計算電網(wǎng)補償度的方法，需要花費很多的時間，時效性差、計算精度不高，不能全面、科學、準確地反映系統(tǒng)的實際補償程度，不適合目前日益發(fā)展的電網(wǎng)需要，而且一旦消弧線圈對電網(wǎng)的補償程度計算投退出錯，將導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生諧振、三相電壓不平衡、接地電網(wǎng)電壓升高等系統(tǒng)故障，嚴重影響供電質(zhì)量及可靠性，并將對人身安全造成危害。

調(diào)度對消弧線圈的管理存在空白，消弧線圈設(shè)備缺乏統(tǒng)一、清晰完備的臺賬管理。現(xiàn)場對消弧線圈的型號、檔位電流等信息的掌握與設(shè)備本身實際信息存在偏差。消弧線圈檔位電流調(diào)整后，記錄不及時導(dǎo)致信息更新不迅速，這些都潛藏著安全隱患。目前運行方式下66 kV系統(tǒng)補償情況沒有清晰的記錄，當需要進行消弧線圈檔位調(diào)整時需要進行查詢，調(diào)整前系統(tǒng)補償情況沒有記錄，無疑影響了操作效率。此外，當有新線路建設(shè)投運后，對系統(tǒng)補償度及電容電流值缺乏合理的評估預(yù)測。這些都影響調(diào)度對補償度管理的安全性和操作效率。

3 66 kV系統(tǒng)補償度自動管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能

66 kV系統(tǒng)補償度自動管理信息系統(tǒng)建立，利用計算機技術(shù)優(yōu)越、嚴謹管理功能和良好的人機界面，應(yīng)用于現(xiàn)行調(diào)度工作中，實現(xiàn)對系統(tǒng)消弧線圈基本數(shù)據(jù)管理及系統(tǒng)補償度的計算分析，完成對66 kV系統(tǒng)補償度的科學管理，主要完成以下功能。

a.針對系統(tǒng)內(nèi)全部實現(xiàn)消弧線圈自動調(diào)檔還有一定困難的，只能手動調(diào)檔的消弧線圈，完善的軟件支撐能為手動調(diào)檔提供科學的計算依據(jù)。

b.方便在自動調(diào)節(jié)消弧線圈失去自動調(diào)節(jié)功能時進行手動調(diào)節(jié)。

c.具備全面管理功能，對系統(tǒng)目前補償狀態(tài)有清晰了解，為消弧線圈投退提供科學依據(jù)，同時可為新消弧線圈投入系統(tǒng)提供可靠理論參考。

3.2 理論依據(jù)及技術(shù)原理

系統(tǒng)的開發(fā)涉及計算機技術(shù)和電力系統(tǒng)技術(shù)兩大專業(yè)。在計算機技術(shù)方面，為了保證有足夠的數(shù)據(jù)存儲能力和處理能力，系統(tǒng)利用計算機數(shù)據(jù)庫(SQL)技術(shù)搭建了強大的數(shù)據(jù)庫平臺,系統(tǒng)編碼采用Python計算機程序設(shè)計語言對系統(tǒng)功能進行開發(fā)，兼顧系統(tǒng)的實用性和可靠性，此外還需要性能良好的PC機供用戶進行訪問。在電力系統(tǒng)方面，在給定的公式下，利用計算機編程技術(shù)開發(fā)日常電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗，實現(xiàn)電容電流、補償度及系統(tǒng)模擬計算功能。該系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)理論依據(jù)及技術(shù)原理主要涉及以下內(nèi)容。

a.消弧線圈補償度以系統(tǒng)發(fā)生100%單相接地時產(chǎn)生電感電流與系統(tǒng)接地電容電流進行計算，當電感電流大于接地電容電流時為過補償，當電感電流小于接地電容電流為欠補償[3]。 補償度公式為

補償度%=(∑IL-∑IC)/∑IC×100%

式中 ∑IL——消弧線圈所產(chǎn)生的電感電流；

∑IC——系統(tǒng)對地電容電流和。

b.理論要求電網(wǎng)補償度為零的情況下發(fā)生單相接地時補償效果最好，但極易在電網(wǎng)不出現(xiàn)故障時產(chǎn)生諧振，國標規(guī)定系統(tǒng)補償度過補償5%～10%[4]，但在實際運用中，電網(wǎng)的補償度一般在25%～30%，因此，在進行軟件開發(fā)時，當系統(tǒng)補償度大于25%～30%，系統(tǒng)默認為系統(tǒng)過補償報警。

c.配電網(wǎng)電容電流測量主要有實際測量和根據(jù)配電網(wǎng)參數(shù)估算電容電流兩種方法。實際測量是利用中性點外加電容法、外加電壓法、調(diào)諧法、變頻法和電容增量法[5]，可有效地將電容電流測出，且對系統(tǒng)沒有任何影響。根據(jù)配電網(wǎng)參數(shù)估算電容電流主要包括有電氣連接的所有架空線路、電纜線路、變壓器、母線和電氣的電容電流。

d.調(diào)度運行臺賬管理包括：消弧線圈型號、容量、分頭對應(yīng)的電流、投運日期、是否自動跟蹤補償、連接設(shè)備及實測補償電流等；66 kV及以下等級線路的型號、長度、是否為架空線路(電桿為鋼筋混凝土、金屬桿塔或非鋼筋混凝土、金屬桿塔)或電纜等；消弧線圈補償電流實際測量值、系統(tǒng)電容電流實際測量值。

e.計算機技術(shù)的運用可將調(diào)度員的經(jīng)驗及思維方式固化成算法，形成專家系統(tǒng)給出準確的參考信息，經(jīng)計算機強大的計算推理功能，可提高系統(tǒng)的精確度和速度，提高工作質(zhì)量。

f.計算機強大的存儲功能，可存儲系統(tǒng)各時段的運行狀態(tài)、消弧線圈投入情況，并為系統(tǒng)模擬操作提供了可靠保證。此外，消弧線圈臺賬管理可以后臺數(shù)據(jù)的形式長期保存，實現(xiàn)調(diào)度對消弧線圈的無紙化管理，提高調(diào)度自動化水平。

g.系統(tǒng)的開發(fā)遵循傳統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計開發(fā)流程，涉及計算機技術(shù)和電力系統(tǒng)技術(shù)兩大專業(yè)。在計算機技術(shù)方面，為保證有足夠的數(shù)據(jù)存儲能力和處理能力，利用計算機數(shù)據(jù)庫(SQL)技術(shù)搭建強大的數(shù)據(jù)庫平臺，系統(tǒng)編碼采用Python計算機程序設(shè)計語言對系統(tǒng)功能進行開發(fā)，兼顧系統(tǒng)的實用性和可靠性，此外還需要性能良好的PC機供用戶進行訪問。在電力系統(tǒng)方面，在給定的公式下，結(jié)合日常電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗，利用計算機編程技術(shù)實現(xiàn)電容電流、補償度及系統(tǒng)模擬計算功能。

3.3 系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計

系統(tǒng)開發(fā)通過合理的組織架構(gòu)，結(jié)合補償度相關(guān)知識，依托計算機軟件開發(fā)流程完成對系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計。設(shè)計開發(fā)流程分為準備、研發(fā)設(shè)計、測試、資料歸檔4個階段進行。遵循傳統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計流程，66 kV系統(tǒng)補償度管理系統(tǒng)整體設(shè)計分為需求分析、資料收集、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼及實現(xiàn)、測試6個部分(如圖1所示)。

圖1 66kV系統(tǒng)補償度管理系統(tǒng)整體設(shè)計

4 系統(tǒng)應(yīng)用

圖2 系統(tǒng)功能模塊

圖3 后臺數(shù)據(jù)管理界面

圖4 前端操作界面

該系統(tǒng)應(yīng)用Python2.7進行程序開發(fā)，利用計算機技術(shù)，遵循傳統(tǒng)軟件設(shè)計流程，采用BS(瀏覽器-服務(wù)器)架構(gòu)，建立良好的人機對話界面。圖2為系統(tǒng)各功能模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖，圖3、圖4分別為系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)管理界面和前端操作界面。

該系統(tǒng)對鐵嶺地區(qū)牛崗系統(tǒng)進行了補償度的整定計算，通過2015年6月16日(整定前)和18日(整定后)系統(tǒng)三相電壓波形的比較，可以看出整定后系統(tǒng)的三相電壓不平衡程度得到了很好的改善，如圖5所示。

(a)整定前

(b)整定后圖5 牛崗系統(tǒng)66 kV母線整定前后三相電壓對比

5 結(jié)束語

該系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計使調(diào)控專業(yè)人員能利用計算機相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)消弧線圈及系統(tǒng)補償情況進行統(tǒng)一、詳實、全面的科學管理，解決了系統(tǒng)運行方式更改后，人工計算整定系統(tǒng)補償度精度不高等問題。該系統(tǒng)的應(yīng)用有效改善了鐵嶺地區(qū)部分系統(tǒng)三相電壓的平衡狀態(tài)，提高了電網(wǎng)調(diào)度工作的質(zhì)量和效率。

[1] 張春華，王雪梅.消弧線圈并網(wǎng)運行[J].東北電力技術(shù)，2010，31(7):24-25.

[2] 王書春，張喜林，完顏霆一.地區(qū)次輸電網(wǎng)消弧線圈優(yōu)化補償運行[J].東北電力技術(shù).2010，31(12):20-22.

[3] 李延東.消弧線圈補償及電容電流平衡[J].東北電力技術(shù)，2008，29(2):32-34.

[4] 國家電網(wǎng)公司.10 kV～66 kV消弧線圈管理規(guī)范[M].北京：中國電力出版社，2006.

[5] 郝建成，朱義東，于在明.配電網(wǎng)電容電流測量分析[J].東北電力技術(shù)，2013，34(8):1-2.

Design on Automatic Management System for 66 kV Power System Compensation

YUAN Ye，QU Chao

(State Grid Tieling Power Electric Supply Company，Tieling，Liaoning 112000，China)

In this paper ,the automatic management system is designed for compensation degree of 66 kV power system, aiming at the arc suppression coil and compensation actual management situation in Tieling. The system achieves the data management of arc suppression coil, calculation and analysis for compensation degree by using the site access mode and computer technology, which has superior,strict management function and good human-computer interface in power dispatching.Design and application of the system can improve power dispatching intelligent management level for arc suppression coil and reduce harm caused by inaccutate of manual tuning coculation for compensation degree.

66 kV; compensation degree; arc suppression coil;automatic management

TM761+.1

A

1004-7913(2017)01-0054-04

袁 野(1987)，男，碩士，工程師，從事設(shè)備監(jiān)控運行管理工作。

2016-11-20)