基于“全停全轉能力分析”模型的城鎮配網數據分析

國網浙江瑞安市供電有限責任公司 李雨 江小軍 楊志宇 潘錫杰 王堅

基于“全停全轉能力分析”模型的城鎮配網數據分析

國網浙江瑞安市供電有限責任公司 李雨 江小軍 楊志宇 潘錫杰 王堅

文中著重從配網網架入手，嘗試以瑞安城區5個變電站為試點，研究一個乃至多個變電站全停后，城區配網供電可靠性和供電能力。為充分挖掘配網線路聯絡現狀和整體負荷水平，提出評價方法，依據獲取的數據結論，對配網存在的薄弱環節和相關問題提出建議。

配電網；全停全轉；供電可靠性；網架結構；大面積停電

1 背景目標

1.1 配網管理現狀

隨著人們生活水平的不斷提高，對用電可靠性也提出了更高的要求，這種形勢下，也促使供電公司朝著為用戶提供經濟、安全、可靠的用電環境而不斷努力。

然而，配網線路數目多、分支繁雜，聯絡關系復雜，目前的配網管理模式是比較粗放的，10 kV線路負荷能否轉移，很大程度上要依賴供電所人員的豐富經驗去把控線路聯絡情況和負荷轉供方式。調控中心雖然也定期編制、更新變電站全停預案，但實效性和可操作性仍有限。

就縣公司而言，在配網自動化還沒上線的現狀下，一座變電站全停，短時間內無法恢復送電，為保證用戶生產生活用電，只能通過10 kV線路之間相互聯絡去轉移負荷，這個過程需要精確掌握配電網運行情況和聯絡關系。

瑞安電網有6家重要用戶，其中瑞安市廣播電臺、市政府等5家重要用戶在城區，各大企事業機關單位也在城區，城區發生大面積停電，將造成比較嚴重的后果。我們考慮城區變電站全停全轉，即城區配網對側聯絡線路應該要有足夠的裕度。

1.2 管理重點

首先，要摸清配網聯絡狀況，有聯絡那就有聯絡點，這個聯絡點在哪里，有沒有正常方式下的分界點開關位置；其次，完整具體的配網聯絡臺賬有沒有，哪些不能聯絡，存在什么困難；第三，已有的聯絡是否合理，一條線路停電，另一條線路的承載能力如何，對側變電站主變的承載能力如何。

綜上所述，我們試圖深入挖掘配網網架數據，把經驗豐富的供電所專家人員組織起來，借鑒他們的經驗，同時暴露出當前網架存在的問題，為公司發展規劃、電力調控、運維檢修提供輔助決策。

1.3 研究目的

優化配網系統信息，由繁至簡，把一個復雜的配網網架，轉化為簡單的解合環開關。優化open 3000報表功能，批量處理負荷數據，直觀判斷線路承載情況，形成固化成果，實現相關部門配網數據共享。

2 配網數據分析方法

配網數據分析涉及兩部分：（1）配網聯絡數據分析；（2）配網負荷數據分析。

2.1 配網聯絡數據分析

配網聯絡數據來源有三個方面：（1）供電所臺賬CAD單線圖；（2）配網專題圖；（3）GIS地理信息系統。供電所依賴的是他們自己的臺賬和單線路，配網調度憑借的是配網專題圖。GIS系統單線圖作為輔助參考判斷。對比三方面數據信息，若滿足規則1，則判斷為聯絡位置正確；若滿足規則2/規則3，提交供電所確認；三者均不一致，要求去現場核實，如表1所示。

表1 配網聯絡數據核對規則

以瑞安公司城區電網為例，瑞安公司城區有5座110 kV變電站，分別是110 kV馬鞍山變、110 kV安陽變、110 kV北門變、110 kV玉海變、110 kV瑞新變，共計10 kV出線120個間隔，其中12個為備用間隔。這108回10 kV線路共同構成瑞安城區中壓配電網，也是本次研究的主要對象。

2.1.1 數據處理清洗模式

配網聯絡情況紛繁復雜，有一對一的聯絡，有一對多的聯絡，有甲聯絡乙，乙聯絡丙，丙聯絡丁這種方式的。為了簡化模型，我們要求轄區供電所確定一種正常供電方式。在這種方式下，確定在A線路失電的情況下，負荷能夠全部轉移至B線路，并確定一個常開點作為聯絡開關。

首先獲取轄區供電所提供的原始聯絡信息，利用配網專題圖、GIS系統對原始數據按表1規則進行清洗，獲取具備聯絡條件的線路86對。其中把存在問題清單反饋轄區供電所，供電所再核實數據提交，形成閉環流程，如圖1所示。

2.1.2 配網10 kV線路接線方式

變電站10 kV線路按接線方式分為聯絡線路、單輻射線路、及備用線路。

聯絡線路分為內聯線路與外聯線路。外聯線路即不同變電站10 kV線路相互聯絡，這是正常的線路手拉手互聯方式。

內聯線路，顧名思義，是同一變電站內部10 kV線路相互聯絡。內聯線路分為同母內聯和異母內聯。

圖1 數據清洗閉環流程

圖2 10 kV線路接線方式

同母內聯，即同一變電站同一段母線內部10 kV線路相互聯絡，這種模式應該杜絕。

異母內聯，即同一變電站不同母線之間10 kV線路相互聯絡。對于分裂運行作為正常運行方式的變電站尚有些意義，考慮全停時，這種聯絡也應該避免。

圖3 城區變電站10kV出線聯絡狀況

內聯線路：N=T+Y；

聯絡線路：L=N+W；

全部出線間隔：X=L+D+B；

聯絡率：L%=L/(X-B)=( N +W)/( L +D)；

外聯率：W %=W /(X-B)=（L-N）/( L +D)；

同母內聯率：T %= T /(X-B)；

異母內聯率：Y %=Y/( X-B)。

通過多輪往復清洗處理的瑞安城區配網網架數據，可以判斷網架聯絡水平。可以看出瑞安城區配網有72條10 kV線路實現站間聯絡，整體聯絡率79.63%，分項數據如圖3所示。

2.2 配網負荷數據挖掘

2.2.1 設計瑞安配網負荷報表

根據配網聯絡線路與所在變電站信息，設計的配網負荷報表。負荷數據來自open 3000電網實時信息系統，根據不同需求分別設計年、月、周、日負荷報表。

2.2.2 設計輔助分析功能報表

將配網結構數據存入Sql2008數據庫，形成當前網架聯絡展示界面，導入當前主變、線路負荷數據，設計數據報表輔助分析功能模塊。主要有以下4個模塊。

（1）按母線分，統計各變電站10 kV出線聯絡狀況

考慮110 kV變電站均以分裂運行為主，一個變電站有兩臺相對獨立的變壓器構成，10 kV線路按所在母線細分，可以看出更加細致的城區配網接線方式分布。

（2）統計各城區線路負載水平以及負荷轉移后對側線路承載情況

我們嘗試設定一些區間，比如[0,50]、[50,100]…[350,400]等，看各區域所占的線路條數。

為了區分空載線路與輕載線路，把[0,50]區間拆分為[0,1]、[1,5]、[5,50]三個區域。

假定1:10 kV線路最大電流小于1 A的，判定為空載線路。

圖4 負荷區域分布

圖5 配網供電能力預警分布

假定2:10 kV線路最大電流大于1 A小于5 A的，查詢open 3000系統負荷曲線數據，再判定是空載線路還是輕載線路。

假定3:10 kV線路最大電流大于5 A小于50 A的，判定為輕載線路。

按區間劃分，統計各區域的負荷分布，直觀判斷當前負荷現狀。各負荷區間分布的線路條數，展示如圖4所示。

（3）統計出所有假聯線路和預警線路

實際上，由于每條線路的線徑、流變變比均有各自的特點，因此，每條線路的限額不是整齊劃一的。我們按傳統的紅色預警(85%In)、黑色預警（95%In）、超載三種供電能力預警方式考慮。

判斷1：Xi+Yj＞YN，即Xi線路負荷與Yj線路負荷大于Yj線路限額，判定為假聯絡。

判斷2：85%YN＜(Xi+Yj)＜95%YN，判定為線路紅色預警。

判斷3：95%YN＜(Xi+Yj)＜100%YN，判定為線路黑色預警。

直觀判斷配網供電能力預警分布，統計出所有假聯線路和預警線路。如圖5所示。

（4）統計對側變電站承載情況

本側線路轉移至對側線路時，需要考慮對側變電站的主變承載能力。嚴禁變壓器超載運行。如下公式所示：

以安陽變全停為例，10 kV線路負載通過聯絡開關轉移至對側線路時，如表2所示，東山變2號主變會超載，上望變1號主變也會超載。設計負荷轉移方案時，不可忽略對側變電站的承載能力。

3 配網負荷可倒性分析

2016年7月15日，瑞安電網負荷出現歷史新高，達131.24萬kW，比歷史最高負荷上升4.75%。以2016-7-15典型日負荷為例，分析城區負荷現狀，監測城區線路聯絡可倒情況。用日最大負荷去分析配網負荷狀況，相對月最大負荷來說，有個優點，就是可以很好的避免同時率問題。

3.1 不考慮對側主變超載時，城區配網線路可轉供能力分析

當某一城區變電站全停，考慮10 kV線路負荷轉移至對側聯絡線路時，觀察聯絡對側線路承載能力，對側線路負荷分布情況如圖6所示：

由圖6可以看出：

（1）有聯絡關系線路兩側的負荷累加小于5 A的線路為0，這說明，兩側均空載的線路不存在。

（2）聯絡線路兩側負荷累加大于400 A的聯絡線路有19對。這部分需重點關注，合理配置負荷，適當轉移部分負荷。

按照上文提到供電能力預警算法分析，典型負荷日的電網預警情況如如7所示：

表2 主變承載能力透視分析

由圖7可以看出，聯絡線路兩側負荷累加后，紅色預警、黑色預警區間小，分別有6對、5對。而超載線路會有12對，也就是說當本側線路失電，這12對聯絡線路是不能實現全停全轉的，俗稱假聯絡。這些線路都是我們急需克服的薄弱環節。

3.3.2 考慮對側主變超載時，城區配網線路可轉供能力分析

▲馬鞍山變全停

若考慮對側主變承載能力，以馬鞍山全停為例，分析對側變電站承載能力，如表3所示，上望變1號主變會出現超載現象，因此馬鞍山變與上望變的聯絡需要優化。

那么，其它變電站的全停轉供能力，也可以此類推，有5對聯絡需要優化，否則對側主變會超載。

4 城區配網分析成果

4.1 梳理城區配網線路接線方式，評估當前網架聯絡水平

搭建全停全轉能力分析工具模型，以瑞安城區配網為試點，直觀展示配網網架聯絡水平，可視化展示配網網架薄弱環節，線路內聯、單輻射、對側主變承載力不足等問題，為發展規劃，為電力調控、為運維檢修提供輔助決策，為接下來的配網項目儲備提供數據支撐。

圖6 承載能力分布圖

圖7 負荷轉移后對側線路供電能力預警分布

表3 主變承載能力透視分析

4.2 建立共享數據庫，提升部門協同能力

簽訂內網使用責任承諾書，信息中心專業人員協同配合，配置專用電腦，建立sql2008數據庫。在內網個人辦公電腦可直接訪問全停全轉能力分析小工具，共享城區配網相關數據，方便各部門人員參考研究，便于協同分析。提高調控員配網網架與負荷掌控水平，幫助供電所提升臺賬管理水平。

模型試用期間，獲得供電所、調控中心等實際操作者高度肯定。該小工具為日常調控運維工作帶來極大便利，它不僅在變電站全停時，節約巨大時間成本，節省人力消耗，快速完成負荷轉移方案。在變電站半停，甚至一條10 kV線路停電時均可利用該工具查閱聯絡線路與聯絡位置，改善工作效果顯著。

4.3 按需匹配日負荷數據，快速生成全停負荷轉移方案

按需匹配配網負荷數據，任選一天配網負荷數據，導入數據庫，自動生成配網聯絡水平，與負荷轉供預警情況。進入任一變電站，點擊線路，可以方便查詢線路聯絡關系和聯絡位置，同時可以一鍵倒出全站配網聯絡數據，快速形成變電站全停事故處理方案。

5 結語

本次研究是以瑞安城區5座變電站為試點，經過對模型不斷的修正完善，該小工具具備可復制性，只要獲取相應的配網聯絡基礎臺賬數據，通過小工具模型相關報表算法，便能準確展示配網狀況。