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基于电气结构及参数的配电网负荷转移能力分级计算方法

发表时间：2020/3/13 来源：《福光技术》2019年32期作者：罗涛 1 侯恺伦 2 罗海波 3 罗霞 4

[导读] 克服了现有的配电网负荷转移能力计算结果不精确问题，提高计算结果准确性，为电网规划和运行方式安排提供可靠支撑。

1 国网天津市电力公司经济技术研究院天津市 300000
        2 天津市地质研究和海洋地质中心天津市 300170
        3 淮河能源有限公司发电分公司安徽淮南市 232001
        4 北京城建设计发展集团股份有限公司郑州分院河南郑州市 450000
        摘要：本文提出基于电气结构及参数的配电网负荷转移能力分级计算方法，将研究对象分电源站、母线、联络线、联络段四级，根据影响因素，每级均设定各自约束条件，逐级计算负荷转移能力，最后形成满足所有约束条件的负荷转移能力结果，克服了现有的配电网负荷转移能力计算结果不精确问题，提高计算结果准确性，为电网规划和运行方式安排提供可靠支撑。
        关键词：电气结构；参数；负荷转移能力；分级计算；约束条件


引言
        联络线为连接两个电源站母线的线路，其在正常方式下断开备用，在母线失去电源后合闸运行，从而实现负荷切带。目前，在计算联络线的负荷转移能力时，往往只考虑通道约束条件和可转移负荷，对电气结构和参数考虑的不够充分，导致计算结果不太精确，不能按照预期转移负荷，对电网供电可靠性和安全稳定运行构成影响 [1-3]。
        为克服现有技术的不足，本文提供一种基于电气结构及参数的配电网负荷转移能力分级计算方法，充分考虑了变压器裕度和最小元件的的约束，对可转移负荷进行分级测算，提高计算结果准确性，为电网规划和运行方式安排提供可靠支撑，具有重要的现实意义。
        基于电气结构及参数的配电网分级划分
        分级划分步骤
        首先，根据电气结构示意图，确定最高电压等级的变电站为电源站，计算电源站的数量。
        其次，针对每个电源站，根据电气主接线，确定正常运行方式下该站母线分段数。
        然后，逐个梳理每个站每段母线的出线，根据联络线的定义，识别出各母线的联络线及负荷线路。
        最后，针对联络线，识别每条联络线的分支线，分支线与联络线形成的节点将联络线分成若干段，称为联络段。
        分级划分示例
        根据分级划分步骤，以图 1 的网架结构图为例，进行分级划分。

        图 1 电气结构分级划分示意图
        图 1 中电源站共 3 座，分别为站 1、站 2、站 3；站 1、站 3 母线各 1 段，站 2 母线为 2 段，分别为母线 1、母线 2；3 个电源站间联络线共 3 条，分别为联络线 1、联络线 2、联络线 3；联络线 1 被分支线分为段 11、段 12、段 13、段 14 四段，联络线 2 被分支线分为段 21、段 22、段 23 三段，联络线 3 被分支线分为段 31、段 32 两段。
        配电网分级负荷转移能力计算
        分级计算流程
        配电网分级负荷转移能力计算是建立在分级划分的基础上，同自上而下的分级划分步骤相反，计算流程遵循自下而上的原则。首先设定各联络段负荷转移量的约束条件，逐段计算联络线的负荷转移能力，针对同一母线对应多条联络线的情况，选取负荷转移能力最大值所在的联络线为该母线段的转移通道，该通道负荷转移能力最大值与本母线段其他无联络线路负荷之和相比，选取较小值作为该母线的负荷转移能力；最后将电源站所属母线的负荷转移能力求和，即得到整个电源站的负荷转移能力。
        分级计算示例
        根据分级计算流程，下面以图 1 中电源站 2 的负荷转移能力为例，描述计算过程，站 1、站 3 的求解方法相同。
        首先，根据本文 1.2 节中的方法，识别出电源站 2 以及母线、联络线（联络线 1、2、3）、联络段（段 11、段 12、段 13、段 14、段21、段 22、段 23、段 31、段 32）；根据线路参数，识别出各段联络线的最小元件，各段联络线的负荷转移量的约束条件为最小元件允许的载流量和上级线路负荷转移量（或上级电源站供电能力裕度）两者中的较小值。
        P<=MIN(P1,P2) （1）
        其中，P：该段联络线的负荷转移量               P1：该段联络线允许的载流量                    P2：上级线路负荷转移量或者上级电源站供电能力裕度。
        其次，从联络线开始，逐级计算负荷转移能力，电源站 2 分两个母线段运行，需分别计算母线 1、母线 2 所接联络线负荷转移能力。
        母线 1 只接联络线 3，有 1 个分支，所带负荷为 F6，联络线 3 被分为 2 段，记为段 31、段 32，最小元件允许载流量分别为 T8 和T9，电源站 3 的供电能力裕度为 Y2，逐段计算负荷转移能力 Z。Z(31)=MIN(T8,Y2)，Z( 段 32)=MIN(MIN(T8,Y2)-F6,T9)，Z( 段 32) 即为联络线 3 的负荷转移能力；母线 2 接联络线 1 和联络线 2，联络线
        1 有 3 个分支，负荷分别为 F1、F2、F3，被分为 4 段，记为段 11、段 12、段 13、段 14，最小元件允许载流量分别为 T1、T2、T3、T4，电源站 1 的供电能力裕度为 Y1，Z( 段 11)=MIN(T1,Y1)，Z( 段12)=MIN(MIN(T1,Y1)-F1,T2)，Z( 段 13)=MIN(MIN(MIN(T1,Y1)-F1,T2)-
        F2,T3)，Z( 段 14)=MIN(MIN(MIN(MIN(T1,Y1)-F1,T2)-F2,T3)-F3,T4)，
        Z( 段 14) 即为联络线 1 的负荷转移能力，同理联络线 2 的负荷转移能力Z( 段 23)=MIN(MIN(MIN(T7,Y2)-F5,T6)-F4,T5)。
        然后，计算母线的负荷转移能力。母线 1 仅接联络线 3，则联络线 3 为母线 1 的负荷转移通道，母线 2 接有联络线 1 和联络线 2，负
荷转移能力较大的联络线为母线 2 的负荷转移通道，得到的负荷转移能力最大值与本母线段其他无联络线路负荷之和相比，选取较小值作为该母线的负荷转移能力；母线 1 的负荷转移能力为 MIN(Z( 段 32),L11+L12+……L1N)，母线 2 的负荷转移能力为 MIN(MAX(Z( 段
        14),Z( 段 23)),L21+L22+……L2N)。
        最后，计算电源站的负荷转移能力，电源站 2 的负荷转移能力为
        母线 1 和母线 2 的负荷转移能力之和。
        3 结论
        本文提出基于电气结构及参数的配电网负荷转移能力分级计算方法，将研究对象分电源站、母线、联络线、联络段四级，根据影响因素，每级均设定各自约束条件，逐级计算负荷转移能力，最后形成满足所有约束条件的负荷转移能力结果，提高计算结果准确性，为电网规划和运行方式安排提供可靠支撑；
        参考文献
        颜伟，林烨，罗锡斌．考虑负荷转移的检修计划安全校核优化方法．电力系统及自动化，2010，34（16）：92-96．
        刘红超，孙静，魏秋红．基于模糊层次分析法的电力系统输电网负荷转移优化决策研究．科技与创新，2016，8：1-4．
        赖平，周想凌，石一辉．利用负荷转移方法提升电网输电能力．电力建设，2015，36(2)：96-103．
        罗涛（1986.10-），男，汉族，河南商丘，高级工程师，硕士，主要从事电力系统负荷及电量预测和电网规划工作。