10kV配電網合環電流綜合調控策略分析

唐海捷 何曦

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，人們愈加重視用電安全問題。配電網供電是否可靠成為了人們關注的重點。合環技術的應用雖然在一定程度有效提升了配電網的供電安全，但也存在一些問題。本文通過對10kV配電網合環電流的綜合調控，從配電網合環電流調控的研究現狀、調控模型以及調控算法等方面進行研究，從而有效提升10kV配電網使用的可靠性。

關鍵詞：配電網;合環電流;調控策略

引言：

目前我國10kV配電網普遍采用的是雙環網的供電方式。通過開環、閉環相結合的方式使供電更加可靠。但也存在因合環點兩端電壓相差過大而導致合環電流過大，產生配電網運行安全的問題。本文通過綜合考慮建立合環電流綜合調控模型，從而制定出最佳的調控策略，提高配電網運行的安全性和可靠性。

1.配電網合環電流調控方法的研究現狀

在國內，10kV的配電網采用開環運行，為確保安全對合環操作的研究主要集中在合環電流的算法及調控方法。目前常用的合環電流調控方法有兩種：窮舉法、智能優化算法。窮舉法是指根據一定的順序嘗試不同的調控方法，通過調節變壓器分接頭和投切電容器組對合環電流進行調控，從而達到滿足合環操作的條件。但此方法存在一定的盲目性，在遇到復雜的合環線路時不能及時給出有效可行的調控方案。智能優化法是指按照需求建立適合的合環電流調控模型，通過對多種調控方法的綜合研究，采用人工智能算法得到最佳的調控策略。目前，我國在研究配電網合環電流調控方法還存在著一些問題，傳統的合環電流計算方法已經難以適應如今的有源配電網，因此研究出適合的計算方法就需要優秀的研究學者不斷的探索[1]。

2.合環電流綜合調控模型

2.1目標函數

合環操作開始前，既要通過調控使合環電流達到最小，避免出現過載或跳閘現象，保證合環操作的安全性。同時也要考慮合環操作的經濟適用性。合環支路電流fI的計算方法通常采用戴維南等值法[2]，因此合環操作安全性的目標函數為

3.10kV配電網合環電流綜合調控策略研究

3.1合環電流綜合控制數學模型

合環電流調控模型的多目標函數設定如下：

相應模型的約束條件可以細化為不等式約束以及等式約束這兩種類別。其中，對于不等式約束條件而言，需要對包含在合環網絡內的非合環支路的電流約束進行著重考量，需要參考的參數主要包括最大合環沖擊電流的有效值（保證維持在低于相應支路電流瞬時速斷保護整定值的狀態）、合環穩態電流（保證維持在低于相應支路載量最大值的狀態）。設定支路i的最大載量使用Imaxi進行表達;支路i的合環沖擊電流有效值的最大值使用Imi進行表達;支路i的瞬時電流速斷保護整定值使用Iseti進行表達，則有：

對于等式約束條件而言，需要完成對合環網絡中所有節點的無功功率以及有功功率的有效平衡。設定合環網絡中所有節點的有功功率使用Pi進行表達;合環網絡中所有節點的無功功率使用Qi進行表達;合環網絡中所有節點的數量使用N進行表達;節點i與j之間的支路電導使用Gij進行表達;節點i與j之間的支路電納使用Bij進行表達;節點i與j之間的電壓相角差使用θij進行表達，則有：

3.2合環電流的綜合調控算法

和聲搜索算法在合環電流的綜合調控中能夠發揮出較為理想的應用優勢，其所需要使用的參數相對較少、原理與操作步驟簡單，且能夠更為快速地實現對最優解的形成與輸出。和聲搜索算法的主要操作步驟如下所示：對和聲參數落實初始化處理，并以此為基礎搭建起初始和聲庫，此時可以將1設定為新和聲的微調幅度;判斷[0，1]范圍內隨機數s1與HR之間的大小關系，如果判斷s1較大，則在定義域內隨機生成新和聲，并跳轉至判斷是否存在和聲微調操作步驟;如果判斷s1較小，則需要從和聲庫內隨機抽選出和聲，并基于音調微調概率微調，形成新和聲;判斷是否存在和聲微調操作，如判斷結果為存在，則組織對和聲庫的更新，如判斷結果為不存在，則直接跳轉至判斷迭代是否完成的步驟;判斷迭代是否完成，如果判斷結果為完成迭代則直接輸出最優解，如果判斷結構為未完成迭代則自動跳轉回形成初始和聲庫步驟，循環整個操作，直至實現最優解的輸出。

3.3最大合環沖擊電流的精準算法

合環電流要同時兼顧合環穩態電流和合環沖擊電流的大小。因此需要監測各支路的最大合環沖擊電流是否越限。目前合環沖擊電流的算法只考慮了最惡劣環境下的沖擊電流，導致合環操作切實性的鑒定結果過于保守。因此通過對合環沖擊電流計算模型進行分析，來獲取最大合環沖擊電流的精準算法。

通過對各支路最大合環沖擊電流的研究，得出了最大合環沖擊電流的精準算法[3]。首先，為確保算法的精準性，使參數初始化，讓Δt=10-5s。由于合環網絡各支路不同相的合環沖擊電流直流分量不同，需建立A、B、C三相合環沖擊電流計算模型;根據計算模型中各支路直流分量的初始值的正負確定最大合環沖擊電流的極值點類型，從而確定極值點的位置，從時刻開始，根據極值點的定義每隔?t校驗一次，進而確定最大合環沖擊電流。最后通過計算公式可求出最大合環沖擊電流的有效值。

3.4合環電流的綜合調控流程

從流程圖可以看到，調控流程可分為電流把控、模型建立、求解模型和確定調控元件順序四個部分。

電流檢測環節就是在合環操作開始前對各支路的電流進行合理運算，通過運算結果對各支路電流進行分析是否越限，若出現越限情況，及時采取有效的調控策略。模型建立就是在合環操作安全、經濟的基礎上，建立最優化的目標函數，清晰地約束條件，從而建立綜合調控模型。求解模型就是通過反向學習，對調控流程進行全面優化，對綜合調控模型進行計算，獲得Pareto的最優解集。明確調控元件順序就是按照求解模型，運算出最優的調控策略。

結束語：

綜上所述，隨著我國經濟的不斷發展，本文對10kV配電網的供電的穩定和可靠性進行討論研究，結合配電網合環電流調控方法的研究現狀，構建出相對完善的對于10kV配電網合環電流的綜合調控策略，大大滿足了人們對于供電的需求，使合環技術得到更加廣泛地使用。提出有效的合環電流綜合調控策略具有重要現實意義和廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]劉松，黃純.10kV配電網合環電流綜合調控策略研究[J].控制與信息技術，2019（06）： 24-28+35.

[2]劉松.10kV配電網合環電流計算及調控策略研究[D].湖南：湖南大學，2020.

[3]馬云.10kV配電網合環電流綜合調控的有效方法[J].電子元器件與信息技術，2021， 5（2）：103-104，121.