不同負荷水平下電網運行方式策略

張興良 崔倫

摘 要：在不同電壓等級下，根據不同負荷的重要水平，對供電能力和供電可靠性有著不同的要求，最終導致電網運行采取不同的運行方式。《電力系統安全穩定導則》要求在其適用的220千伏及以上電網應滿足“N-1”要求，而 220千伏以下電網參照執行。在我國220千伏及以上電網大多采用電磁環網運行方式，110千伏及以下大多采用輻射式饋供方式，也有部分電網為提高供電可靠性，將 110千伏及以下電網采取并列或環式供電方式運行的。本文對 110 千伏及以下電網運行策略的分析，根據實際負荷波動情況來不斷調整運行方式，從而最大程度上滿足供電能力和供電可靠性的雙重要求。

關鍵詞：電網運行方式；繼電保護；電流水平；電壓等級

電網運行方式的確定需要考慮到諸多方面的因素，比如：電網運行的安全性、供電可靠性、設備承受短路電流水平的能力、繼電保護配置的合理性、電網運行經濟性等等。本文主要探討不同負荷水平下電網運行方式策略及相關安全自動裝置的投退策略，為優化電網運行方式提供一定的指導意見。

一、 一種典型環式電網運行分析

在實際電網規劃和建設中，110 千伏電網常見一種以下的網絡結構。220 千伏 A 變電站通過兩條 110 千伏線路分別供 110 千伏 B 變電站和 110 千伏 C 變電站負荷，為提高供電可靠性，再修建一條連接 B 變和 C 變的線路，如圖 1-1 所示。本文主要針對以下兩種運行方式進行分析：一是饋電網運行，線路 AB 和線路 AC 處于運行狀態，線路 BC 處于熱備用狀態，或一側運行另一側熱備用；二是環網運行，線路 AB、AC 和BC 均處于運行狀態。

通過計算不同方式下，線路故障導致損失負荷的期望值來確定電網運行策略。

假設線路 AB 發生故障的概率為 PAB，線路 AC 發生故障的概率為 PAC。為優化計算公式此處不考慮線路 BC 故障時損失負荷情況，理由為饋供方式下，線路 BC 故障，不會導致損失負荷；環網運行方式下，線路 BC 故障 B 站和 C 站均有另一回線路供電，通常情況下，不會出現單個 110kV 變電站負荷超過線路供電能力的情況。

則在饋供方式下，線路故障導致電網損失負荷的期望值為：

而在環網方式下，則需要考慮以下幾種情況：

第 1 種：在負荷水平較低時，線路 AB 或線路 AC 任一回線路均能帶 BC 兩站負荷時，線路故障導致電網損失負荷的期望值為

第 2 種：在負荷水平較高時，BC 兩站負荷之和超過線路 AB 和線路 AC 的供電能力時，若 AB 或 AC 任一線路故障，都導致另一回線路過載。從運行經驗可以看出，線路過載后短時間內線路弧垂下降很容易導致線路跳閘。這種情況下線路故障導致電網損失負荷的期望值為

第 3 種：當線路 AB 和線路 AC 供電能力不同，且 BC 兩站負荷之和介于兩條線路供電能力之間時，（此處假定線路AB 供電能力強于 AC，相反的情況結論基本一致）僅線路 AB

故障時才會損失負荷，其損失負荷的期望值為：

對比公式 1-1、1-2、1-3，不難發現 PH1 < PK < PH 2，而 PH 3與PK 的大小則取決于線路 AB 與線路 AC 的故障概率。從運行經驗來看，供電能力強的線路往往較新，投運年限短，運行狀況好，故障率低，通常來說線路 AB 故障率低于線路 AC，所以PH 3 < PK 。

通過上述線路故障后損失負荷期望值的對比，很容易得出一個運行策略：在第一種情況和第三種情況下，即兩站負荷水平低于最大線路供電能力時，應采取環網運行，獲得較高的供電可靠性；而在第二種情況下，即兩站負荷水平高于最大線路供電能力時，應采取饋供運行，以獲得足夠的供電能力。

二、分析結論的擴展

部分電網受繼電保護配置及短路電流影響，未采用環網運行方式，但為了提升供電可靠性，采用饋供運行并加用進線備自投的運行方式，進線備自投的壓板加用策略則與上述環網運行策略類似，應該在負荷較低時加用，負荷較高時停用，具體分析過程，此處不再贅述。

同樣具備雙主變的變電站運行方式策略確定，其結論與結論基本一致，負荷較低時采用并列運行方式，負荷較高時則應分列運行，只是負荷水平應考慮主變的過載能力，具體分析過程，此處不再贅述。

三、負荷波動對運行策略的沖擊

從上述分析結論中，可以得出非常明確的電網運行策略。當電網參數給定之后，則能得出明確的臨界負荷值，使不同的負荷水平下，采用不同的運行方式以取得更優化的運行效果。但是由于電網負荷并不是固定不變的，而是隨時間和人們作息變化而不斷波動的。當負荷在一天內多次跨越臨界值時則給電網運行帶來非常大的沖擊，電網運行雖然有了明確的運行策略，若是根據負荷的反復波動來調整運行方式，將會給電網運行人員增加非常大的勞動強度。

這種情況下，電網穩控裝置則很好地平衡了負荷波動帶來的電網運行方式頻繁調整的麻煩。電網穩控裝置通過檢測設備運行工況，在設備故障后，通過檢測設備過載狀況來切除部分負荷，有效避免了負荷損失量。

四、結束語

以上是對于 110 千伏及以下電網運行策略的分析，希望能夠拋磚引玉，讓更多廣大電力行業專家提出整改意見。我們都知道合理的電網結構才是電網安全穩定運行的基礎，最終解決運行方式的沖突還是依靠不斷建設和加強電網結構。目前電網在 110 千伏及以下電網穩控裝置的使用并不常見，這就給電網實際運行帶來較大困惑和沖擊，運行人員只能夠、根據實際負荷波動情況來不斷調整運行方式，從而最大程度上滿足供電能力和供電可靠性的雙重要求。