配電網轉供聯絡圖自動生成技術研究

楊 輝，周永漢，陳仕明，李云飛，付俊強

1.國網浙江省電力有限公司江山市供電公司，浙江 衢州 324199 2.杭州久益電力科技有限公司，浙江 杭州 311215

0 引言

近年來，隨著電力行業的發展，電網規模不斷擴大，接入用戶的不斷增加和新能源的大規模接入，使得配電網絡更為復雜。在當前配電網環境下，發生故障停電時的決策復雜性也在提高，當決策考慮的因素不斷增多，決策周期隨之拉長，則導致停電恢復時間延長。長時間停電會對用戶的正常生活造成影響，甚至會對社會造成經濟損失，為了盡可能將配電網停電造成的不良影響降到最低，故障發生后及時實施快速可靠的恢復供電方案顯得尤為重要。

配電網自動化和遠端控制技術日趨成熟，配電網負荷轉供電已成為配電網故障恢復的重要手段。目前，國內外研究人員針對負荷轉供的解決途徑大致分為兩種：基于優化算法尋找最優解、基于網絡拓撲的主變聯絡分析[1]。

在實際操作中，當變電站發生全停事故，調度人員需根據停電線路與其他非停電線路之間的連接關系分析得出合適的轉供方案，在滿足電網安全運行的前提下，對停電線路進行恢復。目前識別各線路之間的聯絡關系從而得出轉供方案，需人工查詢圖形來完成。需查詢的圖形包括單線圖和系統圖，當停電線路較多時，調度人員將需要跨越多張圖紙進行查詢，獲取有效信息的時間長，導致故障決策效率低。

文章所研究的配電網轉供聯絡圖自動生成技術，可根據變電站所連接的各路饋線間的聯絡方式自動成圖，并會依據各線路轉供能力為調度人員提供參考方案，可極大地提高故障決策的及時性和可靠性。

1 轉供聯絡圖所需信息獲取思路

公共信息模型（CIM）是電力系統元數據的模型，是一種描述電力系統所有對象邏輯結構和關系的信息模型，能為各個應用提供統一的電力系統邏輯描述。文章研究將用到配電網拓撲模型及其線路信息，從而分析各個變電站內部的饋線聯絡關系及不同電站間的聯絡關系，并將其聯絡關系通過聯絡圖的形式直觀展現。

停電故障可分為單線路停電和變電站停電兩種情況，因此對應的轉供方案也應考慮到饋線轉供能力約束和變電站轉供能力約束。饋線轉供能力約束主要與饋線容量指標及饋線偶對容量指標有關。一個聯絡開關兩側總可以找到兩個供電饋線，由聯絡開關及兩端供電饋線即可構成一個饋線偶對。當變壓器發生故障時，則需要由其他變電站進行轉供。

變壓器轉供根據轉供電源點的不同可以分為站內轉供和站外轉供，在負荷轉供時，優先考慮站內轉供。站內轉供能力會受到變壓器的過載系數與過載運行持續時間的約束。站外轉供則需要考慮可轉帶容量，同時要衡量受饋線轉供容量的限制[2-3]。

2 轉供聯絡圖自動生成設計思路

文章研究從更好輔助電網故障停電的調度決策需求出發，以直觀呈現轉供聯絡路徑為目標，突破單線圖與系統圖圖幅邊界的局限性，提取完整有效的轉供線路、變電站、母線之間的信息，以及與各轉供電路徑相關聯的分支線信息，進而生成簡潔明了的轉供電路徑。

首先從SCADA數據庫調取各變電站數據，解析CIM文件獲得各線路信息及其拓撲模型。如圖1所示，在假定某一線路出現故障停電事故時，系統通過調取相應數據計算恢復供電所需轉供負荷量，根據接線圖選取與該線路相關聯饋線，以劃定負荷轉供區域。

圖1 轉供聯絡圖生成流程

再通過調取轉供區域內各饋線數據，計算各線路可接受的最大轉供負荷，最終可分析得出可轉供線路，同時以轉供聯絡圖的形式呈現。實現轉供聯絡圖生成時，為使聯絡圖的呈現更為簡潔、直觀，在保證饋線長度、主要設備數量、拓撲數據等重要信息完整的情況下，對線路上各設備進行簡化處理[4-5]。

3 關鍵技術

3.1 負荷轉移區域劃分

線路轉供能力是指發生停電故障時，非故障區在接受負荷分配的同時不會造成自身線路過載。負載轉供后，分配到一個聯絡開關的總負荷要小于該開關及與它關聯的各支路，即從聯絡開關到電源點沿線上各支路的容量裕度[6]。

當發生停電事故時，以故障變電站為中心，迅速構成負荷轉移區。符合轉移區的構成即在一定供電區域中，將發生停電故障的主變作為中心主變，其他與之有聯絡關系的變電站則可以定義為直連主變，再將與直連主變存在聯絡關系的下級主變定義為次連主變。

為了滿足不中斷供電的原則，需要對發生故障的中心主變負荷進行轉移。負荷轉移區域指由中心主變的所有直連主變和次連主變構成的區域。配電網中每臺主變均可以自身為中心主變的負荷轉移區域，一旦確定故障或者檢修主變，可迅速得到負荷轉移區。

對站內聯絡而言，假定聯絡線路存在且容量足夠大，支持主變負荷與同一站內其他主變的轉移是暢通且可均分的。對站間聯絡來說，受到每條聯絡線路容量約束，主變間的負荷轉移量受聯絡線路型號和數量的限制，即負荷轉移量不能超過主變間的最大聯絡容量。

3.2 聯絡圖自動生成

通過把負荷轉移區域虛化的方法，可以屏蔽轉供細節，為調控員及方式人員觀察、分析網架強弱提供一個良好的窗口[7]。將虛化后的負荷轉移區定義為虛區域，則原區域可被定義為實區域。虛區域有效屏蔽了實區域的聯絡細節，是一種計算機圖形呈現方式，它提供了一種從停電饋線角度來觀察實區域的方法。實際上虛區域圖形與實區域是多對一的關系，即不同的聯絡虛區域圖形可能對應同一個聯絡實區域，各聯絡圖形之間的區別僅在于排布方向與順序的不同（即停電饋線與轉供路徑排布不同）。

虛區域是觀察局部聯絡強弱的重要窗口，在虛區域發現配電網局部強弱情況，對于指導配電網運行、改造具有重要的意義。

對某個中心變電站而言，它會存在諸多的聯絡虛區域，如果排布不合理，會出現虛區域之間的交叉，破壞圖形呈現效果[8]。基于數據庫導出模型對主要坐標節點進行初步調整，再依據界面大小優化排布，最后呈現數據完整且圖形簡潔的畫面。

4 結束語

通過配電網轉供聯絡圖自動生成技術可以直觀地展示配電網中各線路之間的聯絡，同時建立配電網饋線的分級分層拓撲搜索，便于調度人員在需要時對其進行查詢。在配電網發生停電故障時，能將故障線路信息及其相關轉供線路在圖形上進行及時且直觀的呈現，調度人員可參考聯絡圖所示的相關數據，以更好地為轉供方案的確定提供幫助。轉供方案的快速確定不僅確保了電網的安全、穩定運行，也極大地降低了停電對用戶的不良影響。