基于調控云的配網負荷轉移策略方法

吳敏敏，黃劍峰，丁秀華，黃德志

（國網浙江義烏市供電有限公司，浙江 義烏 322000）

0 引言

負荷轉移是指在某電網設備發生越限或需要計劃檢修時，通過改變電網運行方式，將其下送的負荷轉移至其他設備供電。傳統的負荷轉移策略都是靠人工制定，由于配網聯絡復雜，當需要配網轉移負荷時，調度員人工計算速度慢，難以在短時間內得出有效的負荷轉移策略，不利于電網及設備的安全運行。特別是在進行變電站內主變、母線等主設備計劃檢修方式下的負荷轉移決策時，計算過程耗時長、效率低，難以滿足經濟效益和人力資源需求[1-10]。

文獻[11]主要針對10 kV聯絡線路，基于聯絡線路上的聯絡開關與分段開關，研究開關之間如何合理配合以便靈活轉供線路負荷。文獻[12]在配電網中，融合涵蓋拓撲、開關、終端和二次設備等海量數據資源，設置了負載率、是否重要用戶以及是否可控等約束條件，研究了一種可自動生成配網最優負荷轉移策略的工具。

隨機算法在產生轉移策略時，耗時長、效率低，文獻[13]為解決該問題，基于自適應免疫算法與基本樹拓撲判斷方法，提出來一種最優負荷轉移方法，該方法可考慮不同轉移因素的影響，無需枚舉遍歷，具有速度快、效率高的特點。

為提高電網安全運行能力，維護電力系統安全穩定，文中提出了一種基于調控云的配網負荷轉移策略方法。首先，通過調控云獲取變電站母線及饋線圖模數據，基于拓撲識別技術得到變電站母線與饋線、饋線與饋線間的匹配關系。進一步的，提出了負荷轉移越限識別判據，根據不同饋線間的匹配關系，按線路優先級使用該判據判別該轉移路徑是否有效，采用迭代算法不斷優化從而得出母線各饋線負荷轉移最優操作策略。最后，通過一個主變停役負荷轉移決策示例，說明文中所提方法有助于快速優化電網運行方式，保證電網及設備安全穩定運行。

1 負荷轉移原理

文中所研究的負荷轉移主要包含10 kV 饋線負荷轉移和10 kV 母線負荷轉移。10kV 饋線負荷轉移示意圖如圖1所示。

圖1 饋線負荷轉移示意圖

2 負荷轉移策略

基于拓撲識別技術得到變電站母線與饋線、饋線與饋線間的匹配關系，匹配關系示意圖如圖2所示。

圖2 母線與饋線、饋線與饋線匹配關系示意圖

進一步的，基于匹配關系，利用調控云上的歷史負荷數據，進行10 kV饋線的負荷轉移策略推導，將負荷轉移至其它的10 kV饋線上。按線路優先級使用荷轉移越限識別判據判別該轉移路徑是否有效，采用迭代算法不斷優化從而得出母線各饋線負荷轉移最優操作策略。

匹配策略原理如下：

1）普通一對一接線負荷轉移：通過拓撲識別得到匹配配置表，按線路優先等級，一一按其歷史負荷曲線進行判據校驗，看是否能實現轉移。

普通一對一接線負荷轉移判據如以下兩式：

式中：PA1表示A1 饋線歷史日負荷曲線；PB1表示B1饋線歷史日負荷曲線；P∑表示A1 饋線和B1 饋線歷史日負荷曲線總加；PT表示B1饋線功率傳輸限值。

若式（1）成立，表明校驗成功，匹配轉移策略成立；否則，匹配轉移失敗。

基于線路歷史日功率曲線（每5 min 采集一個點，每日288 個點），取功率最大值校驗是否可轉移，其歷史功率曲線如圖3所示。

圖3 線路歷史功率曲線圖

2）特殊一對多接線負荷轉移：將一對多中的“一”線和多條可轉移線路，按歷史負荷曲線逐條進行一對一校驗，將校驗不成功的匹配關系剔除，其校驗原理與式（1）和式（2）相同。

3）特殊多對一接線負荷轉移：對式（1）、式（2）校驗成功的線路進行多對一接線校核，將多條饋線負荷全部轉移至同一聯絡線，按歷史負荷曲線進行判據校驗。若校驗成功，則將多條線路負荷全歸至該聯絡線，判為多對一匹配成立；否則，將部分匹配關系判為校驗不成功，進行往復迭代，直至校驗不成功線路數最少。

特殊多對一接線負荷轉移判據如以下兩式所示：

式中：PAj表示A 變電站母線Aj饋線歷史日負荷曲線；? 表示多對一接線的多條饋線的集合；P∑表示多條饋線歷史總負荷曲線；PT表示多對一接線的“一”線功率傳輸限值。

4）對在1）、2）和3）中匹配校驗不成功的線路，進行母線轉供負荷操作，篩選同母線下負載率最小線路作為轉供線路，看是否可通過同母線饋線進行轉供。

對負荷最終無法實現匹配的線路，篩選同母線下負載率最小線路作為轉供線路，其轉供示意圖如圖4所示。

圖4 線路負荷經母線電源間接轉移示意圖

3 算例分析

基于以下算例，對文中所提方法進行說明。在A變電站，母線有4 條饋線；在B 變電站，母線有3 條饋線。A1 線通過聯絡開關可與B1 線相連；A2 線通過聯絡開關可與B1、B2 線相連；A3 線通過聯絡開關可與B2 線相連；A4 線通過聯絡開關可與B3 線相連，其示意圖如圖5所示。

圖5 負荷轉移示例圖

已知A1 線、A2 線、A3 線和A4 線電流分別為100 A、80 A、160 A 和40 A；B1 線、B2 線和B3 線電流分別為200 A、200 A和50 A。線路輸送限額均為400 A。

現將A 變電站母線饋線負荷全部轉移至B 變電站?；谖闹兴岱椒ㄟM行仿真分析，最終得到如下的匹配結果：

A1 線、A2 線轉移至B1 線，A3 線轉移至B2 線，A4線轉移至B3線。其轉移結果示意圖如圖6所示。

圖6 負荷轉移示例圖

進一步的，將圖5 中A 變電站母線A2 饋線電流改為180 A。同樣，將A 變電站母線饋線負荷全部轉移至B變電站。基于文中所提方法進行仿真分析，最終得到如下的匹配結果：

A1 線轉移至B1 線，A2 線轉移至B2 線，A3 線通過A變電站母線和A4線轉移至B3線，其轉移結果示意圖如圖7所示。

圖7 負荷轉移示例圖

匹配結果改變原因主要在于A2 線負荷變為180 A 后，若A1 線、A2 線均由B1 線轉移，將導致B1 線負荷越限，因而最新匹配結果將A1 線由B1 線轉移，A2線由B2 線轉移，A3 線通過A 變電站母線和A4 線轉移至B3線，可滿足要求。

4 結語

文中針對調度員實際人工進行負荷轉移操作時存在的耗時長、效率低的問題，提出了一種在實際中行之有效的基于調控云的電網設備越限識別的負荷轉移策略方法，通過該方法可使用系統推出負荷轉移處置策略，優點在于通過電網拓撲、實時數據、設備參數等信息進行電網實時分析，并且推導出負荷轉移策略方法，該方法有助于調度員及時了解電網的安全穩定狀態，能夠提前得到負荷轉移策略，對于提升調度運行人員應對電網越限以及計劃檢修時的負荷轉移具有重要意義。