引言 隨著國民經濟的發展，雙向供電成為常用的供電模式。配電網一般采用閉環設計、開環運行的供電方式。在倒負荷或線路檢修時，通過合、解環操作可以減少停電時間，提高供電可靠性，但由此引起的環流，對配電網的安全運行有很大的影響[1]。若通過潮流計算對合環系統進行分析和計算，有助于運行人員對地區電力網絡的運行方式進行適當的調整，從而保證用戶利益，減少停電損失。 　　蘇州地區電力負荷密度大，電網結構復雜，雙向供電模式多，用戶對電網的供電可靠性要求較高，合環操作頻繁。針對這一特點，我們開發了蘇州配電網合環分析系統，它結合實際合環操作的需要，對蘇州地區的部分線路和廠站進行了適當的簡化，對可能的合環路徑進行分析，從潮流的角度給運行人員以依據，從而快速、準確地找出最佳合環路徑，達到預期目的。可見，系統的開發有重要的實際意義。 　　1 系統研制 　　1．1 系統設計 　　蘇州配電網合環分析系統的設計目的主要在于：運行調度人員在合環操作前，可以根據合環操作的需要在系統中進行潮流計算，根據合環分析系統提示的信息進行操作。為了提高計算的精確性，合環分析系統在進行潮流計算時，不僅包含了與合環線路直接相關的線路信息，而且包含了整個蘇州電網，將供電網和配電網全部考慮進去。 　　由于蘇州地區電網結構復雜，為了使用戶的實際操作更為方便，在系統構建前，根據蘇州電網的特點和實際可能的合環線路，在保證工程計算準確的前提下，對整個蘇州地區的電力網絡進行適當的簡化，選擇了40多個重要的廠站組成電網接線圖。其中包括：望亭電廠、陽山變、金山變、獅山變、蘇州變、寶帶變、葑門變、寒山變、楓橋變、彩虹變、胥門變、竹輝變、園區變等。 　　針對配電網變化多、合環操作復雜的特點，系統引人合環模板的概念，即預先定義好幾個常用的合環形式，如兩條10kV饋線合環操作的模板，20kV饋線合環操作的模板等。當分析某兩條饋線合環時，只要調入合環模板，選擇合環饋線所在母線，輸入必需的線路參數和負荷參數即可進行合環計算。這樣，一個模板適用多種合環操作，用戶使用十分方便。 我個1采用面向對象的方法進行系統設計。在集成的VC++6．0[2]開發環境下，對系統進行編程、調試，使系統易擴充、易維護。網絡所需參數及運行結果存儲于Access數據庫中，用戶可方便地通過系統對數據庫進行修改和維護。 　　1．2 系統組成 　　蘇州配電網合環分析系統主要由兩個子系統組成，即繪圖及系統維護子系統、合環計算分析子系統，并提供相關幫助。 　　a、繪圖及系統維護子系統 　　該子系統提供了多種電力系統常用圖元，如斷路器、變壓器、負荷等，以此繪制蘇州地區系統接線圖和各個廠站內部接線圖。這樣可以全面地反映電網的總體情況，為合環計算分析準備了必要的數據。 　　b、合環計算分析子系統 　　該子系統為用戶提供了合環前校核合環電流大小的手段，給出了合環前后的電壓水平和合環后的電流情況。在合環電流超過400A時，系統將提示“電流越限!”，予以警告。 　　合環分析系統提供了正常方式下的電網運行工況（即基本工況）。這樣，用戶可以將不同的運行方式存為不同的工況（如最大負荷情況、高峰負荷情況等），調入不同的工況可計算出不同工況下的合環電流。 針對配電網合環的特點，該系統給出了常用的合環分析模板。用戶可以根據需要用繪圖及系統維護子系統在系統圖中添加新的廠站，完善系統；也可在系統圖中定義新的合環分析模板，便于進行相關饋線的合環計算。 　　1．3 計算模型 　　配電網合環分析系統的基礎是潮流計算。常規潮流計算的任務是根據給定的電力網絡結構及運行條件求出整個網絡的運行狀態，包括系統各節點（母線）的電壓、線路上的功率分布以及功率損耗等。由于潮流計算的已知量與待求量之間是非線性關系，所以，潮流計算問題在數學上是多元非線性代數方程組的求解問題，一般采用迭代方法計算。 合環計算既涉及地區電網，又涉及配電網。由于不易獲得完整的配電網結構參數和運行參數，因此，如何使計算方法及結果滿足工程實際的需要，是配電網合環分析系統研制的關鍵，也是難點。 圖1所示為一種典型的合環情況。 [align=center] [/align] 　　合環前，設變壓器高壓側母線電壓分別為U1，U2；低壓側母線電壓為UP1，UP2；變壓器阻抗分別為Z1，Z2；變壓器高壓側流進的功率為SH1，SH2低壓側流出的功率為SL1，SL2（分別對應低壓側母線上所接的兩個負荷SL1＝S1+LD1，SL2＝S2+LD2；LD1，LD2為合環線路負荷；S1，S2為合環變壓器其他線路負荷）。合環后，設變壓器高壓側母線電壓分別為U1’，U2’低壓側母線電壓為UP；變壓器高壓側流進的功率為SH1’，SH2’；低壓側流出的功率為SL1’，SL2’。 　　經過推導與計算，得出合環功率SCB和電流ICB的表達式如下： [align=center] [/align] 　　另外。配電網合環時負荷模型的處理與配電網的特點有關。配電網運行中負荷節點多，往往呈梳狀結構，而且一般無表計實時記錄負荷。為了使潮流計算更好地反映實際運行情況，需對配電網負荷進行合理分析。一般為了計算方便，配電網負荷往往簡單地歸結于一點，這樣雖簡化了計算，但模型不夠精確。本系統在建立負荷模型時，充分考慮了配電網負荷梳狀結構的特點，讓負荷均勻分布于配電網線路上，再利用數學方法進行負荷移置，便于潮流計算，也提高了精度。 　　以理論分析為指導并通過實際測試，可找出影響合環潮流和合環電流的實際因素，即：合環饋線所在變壓器高壓側及低壓側電壓，合環饋線的負電網當時的運行工況（線路參數、負荷、變壓器分抽頭位置），合環饋線所在變壓器的總負荷，合環前饋線所屬母線電壓，合環線路參數及負荷等。 通過以上數據，系統可在合環前自動進行電壓調整，從而使合環前的潮流情況和電壓水平與實際基本一致，保證了合環計算的準確性。并且，在合環操作之前，系統提供了合環路徑的校驗，從操作角度給運行人員以依據。 　　2 系統特點 　　2．1 模型合理 　　配電網合環分析系統建立了與合環有關的蘇州地區接線圖和廠站接線圖，既方便了合環分析，也為計算提供了較為精確的系統參數。 通過理論分析和大量計算，本系統確定了合理的合環饋線的負荷模型，算例結果（見表1）表明，準確率較高，滿足工程要求。 　　2．2 實用性強 　　該系統針對配電網的特點和配電人員的需求而開發。調度人員能夠根據不同的配電網供電模式創建不同的模板，進行合環計算。系統計算合環潮流的結果能夠有效地反映當前的運行情況，而且數據結果直觀明了，不僅顯示在相應的配電網合環圖上，調度人員也可以通過數據表格進行瀏覽。 該系統的操作方式適合于調度人員及配電系統的特點。在系統數據錄入時，調度人員只要輸入設備的基礎數據，如型號、長度等參數，電氣參數計算由系統自身完成。針對配電網數據的特點，調度人員可以輸入負荷電流大小、電壓水平、功率因數，從而代替線路的有功、無功負荷數據進行計算。 調度人員通過方便的繪圖工具及豐富的基礎數據庫，可以很容易地建立、維護系統數據庫。而樹型菜單、快捷鍵的設計，為分析、計算提供了有效的手段。 　　3 算例分析 　　從表1的計算結果可以看出，本系統的計算準確率較高，滿足工程要求。但在實際應用中，難免會有誤差。誤差的來源包含多個方面。 　　3．1 地區電網的運行狀況 　　由于電網運行工況斷面不易獲得，所以系統在很大程度上無法與實際運行狀況相匹配，主要有以下影響因素： 　　a．變壓器分抽頭位置 　　變壓器分抽頭位置在實際運行操作中經常變動，但記錄數據往往被忽視。實際上，對于合環饋線來說，其所屬變壓器的阻抗（由分抽頭位置和變壓器型號決定）對合環電流的大小有很大影響。 　　在變壓器投運后，其阻抗大小由分抽頭位置決定，合環電流的大小與分抽頭位置有關。由計算分析可知，若變壓器抽頭位置改變一個擋位，會引起幾十安的電流變化。由于無法得知實際的抽頭位置，所以系統默認其在出廠參數的。擋位置，這樣勢必帶來誤差。 　　b．電容器的投切 　　在實際運行中，電容器的投切往往是成組進行的，而一組電容器的大小是3000Var或3600Var，大約是160 A-190 A的容性電流，該電流與感性電流合成后形成一個矢量值，這才是參與計算的合環變壓器其他線路負荷。由于系統忽略了無功補償裝置的影響，因此也會有誤差產生。 　　c．功率因數 　　由于在實際運行時，測得的大多是電流值，不是P，Q值，這樣就需要用電流值和功率因數推導出P，Q的大小，而功率因數也非實測值，所以，功率因數的準確與否對合環計算的誤差有一定影響。 　　3．2 饋線負荷分布 　　配電網是直接面對用戶的電力網絡，它的負荷分布大致是均勻的，所以，系統所用的負荷模型將負荷位置置于中間。但在實際情況下，負荷位置處在靠前或靠后的地方，這就需要運行人員對實際的運行情況有所了解，從而得到較為準確的負荷位置，才能有更為準確的計算值。 　　3．3 數值計算的精度 　　由于在該系統中，計算機處理數值部分用的是單精度的處理方法，即精確到小數點后6位，不斷累加后，誤差必然增加。雙精度的處理方法將提高系統計算的準確度。 　　綜上所述，影響系統計算精度的因素是多方面的。根據實際情況，該系統在計算模型上采取了一定的措施，如電壓的自動調整、負荷位置的選擇等，保證了實際工程的準確度，用戶使用起來也很方便。 　　4 結語 　　蘇州配電網合環分析系統結合蘇州地區的電力結構特點，從潮流的角度對合環操作進行指導。其計算模型合理，結果準確，界面友好，使用方便，為生產調度部門提供了有效的工具，在蘇州調度現場投運后受到用戶好評。 　　通過對該系統的開發和研制可以看出，合環操作雖然在配電網上進行，但它與供電網有著密切關系，怎樣獲取較為完整的網絡（供電網和配電網）結構參數和運行參數直接關系到系統的使用效果。所以，在今后的調度運行過程中，調度人員需要注意收集、保存相關的參數和信息。 在使用現有的配電網合環分析系統進行合環分析計算的同時，我們將繼續對該系統進行深入的研制和開發。一方面，要與地區電網的實時系統相聯，確保得到及時、準確的網絡運行參數[4]；另一方面，要在系統中加入配電網合環操作專家系統，不但給出計算結果，同時提供解合環的操作指導，輔助運行人員進行決策，為配電網能夠更加安全、經濟地運行提供依據。 　　 轉自：東方自動化