配電網帶電合環的智能化輔助決策系統分析及應用

胡曉斌 曾慶霖 翁劍 楊萬

摘要：配電網在運行過程中，常常因為檢修或者配電網發生故障等原因，需要切換電源。如果所切換的電源是來自同一個變電站，則可以采取帶電合環的方式切換電源，從而實現不停電合環，提高配電網的供電可靠性。但配電網在不停電合環操作過程中也存在著較大的操作安全風險，需要通過采取智能化輔助決策技術，來對配電網合環操作風險加以管控。本文詳細分析了配電網帶電合環的智能化輔助決策技術實現原理，并介紹了該智能化輔助決策技術在實際配電網操作中的相關應用情況。

關鍵詞：配電網帶電合環智能化輔助決策

Analysis and Application of Intelligent Decision Support System for Distribution Network With Electric Closing ring

HU? XiaobinZENG QinglinWENG JianYANG wan

（State Grid Jiangxi Electric Power Company， Wuning County branch， Wuning ， Jiangxi Province 332300 China）

Abstract： Distribution Network in Operation Process， often because of maintenance or distribution network failure and other reasons， the need to switch power. If the power supply is from the same substation， the power supply can be switched by the live loop， so as to realize the live loop and improve the reliability of power supply. However， in the operation process of distribution network， there are also large operational safety risks， which need to be managed by intelligent decision-making technology. In this paper， the principle of intelligent assistant decision-making technology for live closing loop in distribution network is analyzed in detail， and the application of the intelligent assistant decision-making technology in actual distribution network operation is introduced.

Key Words： Distribution Network; Live loop; Intellectualization; Assistant decision-making

在現代配電網中，常常會涉及帶電合環操作，雖然具有一定的操作安全風險，但也具有較為明顯的優勢。通過在實際的配電網合環操作中采取帶電合環的方式，可以降低配電網的停電損失，提高電網企業的概念收益，同時也能夠很好地樹立電力企業的良好形象。同時帶電合環操作也能夠使得配電網中的缺陷得到及時有效的隔離和處置，保障配電網的安全穩定運行[1]。本文首先分析了配電網帶電合環的必要性和在操作過程中存在的技術問題，之后闡述了具體的配電網帶電合環的智能化輔助決策技術原理，最后介紹了該技術的應用，對于加強配電網帶電合環操作的安全風險管控，保證配電網的穩定運行具有一定的價值。

1 配電網帶電合環的必要性和存在的技術問題

1.1 配電網帶電合環的必要性

配電網合環操作是配電網運行人員經常需要進行的常規操作，如果配電網在帶電合環操作過程中，需要操作的配電線路是來自不同的上級變電站，則在操作過程中可能會導致電力系統中局部電力線路出現過負荷的情況。如果過負荷情況較為嚴重，還可能會導致不必要的線路保護跳閘。在配電網長期的運行過程中，大多時候都是采取停電的方式，來規避此類操作風險[2]。但隨著電力用戶對配電網供電可靠性要求的提高，帶電合環操作是現代配電網的發展需求。同時，采用帶電合環操作，可以顯著降低配電網的停電時間，在最大限度上降低電力用戶對電力企業服務的投訴概率，故依然有必要進行配電網帶電合環操作。

1.2 配電網帶電合環操作中存在的技術問題

在配電網帶電合環操作中，由于配電網的網絡結構會發生改變，形成較為復雜的電磁環網，因此在操作中也面臨著較大的風險，會使得環網中出現較大的環流?？傮w而言，在操作過程中存在的主要技術問題包括以下幾點。

一是會造成非同期合閘。在高壓電網中的開關一般會設置同期合閘裝置，而配電網中的10kV開關都沒有設置同期合閘裝置。當高壓如110kV線路為雙電源給配電網供電，并且高壓為開環運行方式，此時在帶電合環操作過程中需要考慮非同期合閘問題。如果條件不能滿足，此時必須要采用先停電之后再送電的操作方式[3]。但如果高壓電網為單電源，此時也就不存在非同期合閘的操作安全問題。

二是因相位或者相序的差別而導致帶電合環操作失敗。如果是環網間的合環，或者是來自同一個電源點的兩路出現合環，必須要滿足相位以及相序相互一致，這樣才能夠順利實現配電網的帶電合環操作。如果沒有對相位以及相序進行檢測就進行合環，則會給電力系統帶來較大的沖擊，對電力設備也會帶來較大的損傷，故在帶電合環操作中應對相位以及相序進行檢查。

三是過負荷。由于帶電合環會使得網絡中出現較大的環流，環流的分布和網絡中的阻抗比有關，可能會使得局部設備過負荷[4]。在環網中所出現的循環功率難以對其進行控制，可能會遠遠超過電氣設備的最大允許電流，從而嚴重威脅到電氣設備的安全運行。

四是在帶電合環操作過程中產生的沖擊電流，會使得保護動作跳閘。

2 配電網帶電合環的智能化輔助決策系統分析

配電網運行操作人員在帶電合環操作之前，一般可以借助配電網帶電合環智能化輔助決策系統，事先模擬如果合環配電網絡及上級主網會呈現出的運行狀態，從而來判斷帶電合環操作是否具有較高的安全風險。

2.1 配電網帶電合環智能化輔助決策系統的設計

在配電網帶電合環智能化輔助決策系統中，可以基于Windows系統來進行開發和設計。系統組成主要包括了支持模塊、高級應用功能模塊以及數據庫管理等功能模塊。其中在支持模塊中包括了圖形模塊和通信模塊。通信模塊的作用是從調度自動化系統中獲取主網的運行數據信息，從而在配電網操作決策中加以應用;圖形模塊則是為了方便對系統的參數進行維護。對于配電網帶電合環智能化輔助決策系統中的數據庫系統，可以采取SQL數據庫，用于對歷史數據和實時數據進行管理，見圖1 。

2.2 配電網帶電合環智能化輔助決策系統的功能設計

在配電網帶電合環智能化輔助決策系統中，應設計多個不同的功能，保證當配電網合環操作完畢之后系統從多個不同角度進行評估，依然符合運行安全性和穩定性的要求。在系統中的高級應用功能模塊中，包括了狀態估計、短路電流分析、潮流分析和安全性分析，以便從多個不同的角度對配電網帶電合環操作進行安全性評價。其中狀態估計功能可以根據狀態量測數據和最小二乘法對高壓主網進行計算，以便估算出因合環而產生的循環功率。

短路電流分析主要是用來對電氣設備的安全性進行校驗，應計算合環之后各條線路的出口處發生三相短路后的短路電流值。安全性分析是用來全面對電網中的設備進行安全性檢驗，包括沖擊電流檢驗、動穩定和熱穩定檢驗等。在配電網帶電合環智能化輔助決策系統的輸出界面上，應采用可視化界面展示出配電網合環的分析結果，以及合環操作之后各個電氣設備的校驗結果，從而方便配電網運行操作人員進行分析和判斷是否應該進行帶電合環操作[5-6]。合理設計配電網帶電合環智能化輔助決策系統中的上述各項功能，基本就能夠很好地對配電網的合環操作分析進行評估分析。

3 配電網帶電合環智能化輔助決策系統的應用

3.1 配電網的結構及合環操作模式

隨著配電網的發展，高壓將會直接深入負荷中心，今后在配電系統中的網絡結構大致為高壓110kV變電站以及220kV變電站將直接給10kV開關站及環網柜進行供電，同時各個環網柜之間也可以通過開關進行互聯，相互轉供負荷，以提高配電網的供電可靠性。并且為了提高配電網的供電可靠性，將會在10kV側進行大量的合環操作。

在配電網合環操作中，主要的模式有以下幾種：一是對同一個變電站不同母線，通過閉合10kV分段開關來實現合環操作，這個操作在變電站內完成;二是對同一個變電站不同母線，通過閉合開關站中的分段開關來進行合環，該操作在開關站內完成;三是不同的變電站出線，通過開關站進行合環，該操作在開關站內完成;四是同一個變電站出線通過環網開關進行合環，在環網柜完成該項操作;五是不同變電站出線通過環網開關進行合環，在環網柜完成該項操作。

3.2 配電網帶電合環智能化輔助決策系統的應用關鍵技術

根據上述幾種配電網合環操作模式，在應用智能化輔助決策系統時，首先需要建立合環操作的數據庫，以便為合環操作分析提供豐富的數據信息。在數據庫系統中應包括配電網的拓撲結構、線路長度及阻抗等參數、負荷情況、電氣設備的參數等，同時還應該包括系統的電源情況。在操作配電網帶電合環智能化輔助決策系統時，應按照規定的步驟進行操作，保證輔助決策結果的準確性。

在配電網帶電合環的分析計算中，需要計算合環之前配電網中各條支路上的初始電流數值。同時還需要計算由于合環開關兩端的電壓差。而在網絡中產生的循環電流數值以及在網絡系統中的分布情況，其中對于初始潮流的計算，可以采取前推回代法。此外，配電網帶電合環智能化輔助決策系統中的數據輸入和輸出也是開發該系統中的關鍵技術之一，應保證錄入系統中的各項參數的準確性，以及系統讀取到的網絡拓撲結構的完整性。這是正確對合環操作風險進行評估分析的重要前提條件。同時在輔助決策結果數據的輸出上，也應在合適的界面上展示出來，并符合配電網調度人員的操作和使用習慣。隨著配電網帶電合環智能化輔助決策系統在實際應用中經驗的積累，會對系統進行改進和提高，以便取得更好的輔助決策應用效果，使配電網帶電合環智能化輔助決策系統能夠得到推廣及應用，滿足現代配電網的操作運行需求。

4 結論

保證配電網的安全穩定運行，對提高配電網的供電可靠性具有重要的意義，并且能夠提高電力用戶的用電滿意度。加強配電網合環操作過程中的風險管控，可以有效降低配電網在帶電合環操作過程中的安全風險。本文所分析的配電網帶電合環的智能化輔助決策系統，可以在實際的配電網操作過程中加以應用，從而更好地為配電網合環操作護航。

參考文獻

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