配电网合环电流的分析与计算
配电网合环电流计算及调控策略分析
电流以及由联络开关两端电压向量差引起的环流。对于合环之前各支 路之间的初始电流口 ， 运行人员可以结合传统的潮流计算获得 ， 也可以从 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统中直接获取。因此， 如何计算合环支路环流也成为合环稳 态电流计算 的关键 。 结合 图 １ 所 示 的合环 网络来 看 ， 如果假设两 个子 网 络对应的合环节点分别是 Ｐ 和ｑ ， 采用戴维南等值后 ， 对应的合环示意
展开初步探索， 旨在抛砖 引玉， 与大家相互交流 ， 推进相关工作的更好开展。 关键词 ： 配电网； 合环操作 ； 电流计算 ； 调控
１配电 网合环概 述 其 中， ｚ 为合 环点 的等值阻抗 ， 对此 ， 区分对 待联络 开关是 否为设 随着配 电网的不断建 设和发展 ，配 电网的结构设 置也逐渐 趋于合 备 开关 ， 如果是 ， 则ｚ 为阻抗 。如果两个 节点 经母联 等零 阻抗 支路合 理化 ， 也进一步提升了多电源互联互通的比率 ， 对此 ， 如何改善提升供 环 ， 则ｚ 的取值为零 。从上述 图形来 看 ， 可以得 到如 下三个等式 ：
图如 图 ２ 所 示。
图 ２合环稳 态环 流计算等值 电路 图
一
冲击电流和合环稳态电流， 当这两个电流超越限度时， 要因地制宜的采 取有效地 调控策 略 ， 将 合环 电流将 至限值 以下 ， 为操作 人员 的安全合 环 操作营造良好的条件。在配电网的合环操作实践中『 ３ ］ ， 常常是因为合环 冲击 电流过大 而出现速断保护动作而致 使合环操作失 败。 对 于文章的讨 论， 合环操 作电流 主要是指 合环 冲击 电流 ， 但 也要 同时兼顾 防止 出现合 环稳态电流过大而出现的保护性动作。 从合环稳态电流和冲击电流两者 的关系来看 ， 两者之间存在一定的比例关系， 一般来说， 合环冲击电流降 低的同时也会造成合环稳态电流的下降， 因此， 需着力将配电网的冲击 电流控制在限值以下， 同时， 需要检验合环稳态电流， 查看其是否越限。 在具体操作实践中， 为了实现配电网调控合环电流， 实现安全合环， 常用 的措施是进 行 电容 器投切 和网络 重构 ， 在很 多情况 下 ， 只要 使用 上 述两种 方式 中的一种 即可 实现 良好的调控效果 ， 但 是为 了进一 步提升 改 进 调试 的效 果 ， 丰 富调整调控 手段 ， 常常综合使 用两种 调控 手段 ， 因此 ， 有必要重点研究综合调控现象。以调控中常用的遗传算法为例 ， 在进行 综合环综合调控数学模型时 ， 若采用完全遍历形成搜索空问， 则不仅会 延长搜索时间， 带来资源的浪费和消耗 ， 也会导致在搜索过程中形成大 量的不可行解， 影响算法的计算效率， 故常常对这些算法进行程序设计 ， 最终以程序的形式来实现。应用遗传算法解合环电流综合调控问题， 在
基于DIgSILENT的中压配电网合环电流计算与仿真分析
（7）
式中：Ui 和 Ii 为节点 i 的电压和电流；Zi 为网络中各
图 5 仅考虑主变和线路所带负荷时的等值网络
Fig. 5 Only consider the equivalent network when the
main transformer and the line load
voltage difference
根据基尔霍夫电压电流定律，可得到式（6）、式
（7）。
ìíïïïïïIIII1644
× × × ×
KT1H - I3 = 0 KT1M - I3 = 0 KT3 - Iθ = 0 KT4 + Iθ = 0
îïïïII62
× ×
KT2M KT2H
-
I7 I7
= =
0 0
Uoc = U1 - U2
Zeq = Req + jXeq
( ) Iloop =
Uoc 3 Zeq + Zs
（1） （2）
（3）
式中：Zs 为开关支路的阻抗。进而流经馈线 1 和馈
智能电网 Smart Grid
第 37 卷 第 6 期
电网与清洁能源
53
线 2 的合环稳态电流分别如式（4）和式（5）所示：
因此，本文对比分析了叠加法和公式法两种合 环稳态电流计算方法，推导了基于最佳频率下合环 冲击电流的解析计算公式，进而提出了由合环稳态 电流与合环冲击电流作为判别指标的中压配电网合 环判定条件。利用 DIgSILENT 仿真软件计算效率高 以及计算结果可视化的优点，案例分析在一个西南 某地区实际中压配电系统中开展，结果表明了所提判 别条件的有效性和适用性，为实际工程提供了参考。
随着我国经济建设的飞速发展，用户对电力系 统供电可靠性的要求不断提高。我国大部分地区的 中压配电网络多采用“闭环设计，开环运行”的供电 模式[1- 。 7] 当配电网内需要进行故障处理和负荷转 移等操作时，可通过合环操作将故障线路的负荷转 带至无故障线路，以达到减少停电次数或不停电的 效果，提高电力系统供电的可靠性和灵活性[8-13]。然 而，在合环过程中，由于合环点两侧的电压和相角偏 差往往会产生较大的合环稳态电流与合环冲击电 流，严重时将会烧毁线路或电气设备，从而引发更大 的用电事故 。 [14-21] 因此，在合环前对合环电流进行 预计算显得尤为重要，这将极大地减少事故发生率， 提高供电可靠性，保障电网的安全稳定运行[22-26]。
城市中压配电网合环电流分析
基金项 目： 国家 自 然科学基金资助项 目（ ５ １ １ ７ ７ ０ ０ ９ ） ； 南方 电网公 司科 技项 目资助 （ Ｋ— Ｇ Ｄ ２ ０ １ １ — ０ ５ ８ ） ； 吉林省教 育厅科技项 目（ 吉 教科合字Ｅ ２ ０ １ ２ ］ 第１ ０ １ 号） 作者简介 ： 肖 白（ １ ９ ７ ３ 一 ） ， 男， 吉林省吉林市人 ， 东北电力大学电气 工程学 院博士 ， 教授 ， 主要研究方 向 ： 电力系统规划 、 风险评估 、 继电保护．
圈
－－
２ 合环 电流 的计算 与 分析
２ ． １ 稳态 电流 的计 算 把线 路合 环运行 等 效 为开 环 运行 方 式 与合 环 点
（
图 ２ 操作分析流程 图 二侧 具有 附加 电压 源 作 用 的结 果 ， 合 环 的稳 态 电流 等 于开环 运行 下 的负荷 电流与合 环 点二侧 电压差 引起 的环 流 的叠 加 。具 体计 算 步 骤 为 ： 通 过对 合 环 前
文献标识码 ： Ａ
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ７ １ ５
城 市 中压配 电网最 大 的特点 即采 用闭环设计 、 开环 运行 的供 电方式 Ｊ 。在正 常运 行情况 下 ， 当停 电
检修时若选择适当的路径进行合环操作 ， 实现不停电转移负荷可以保证配电网对用户的持续供电， 提高配 电 网运行 的可靠性 。但是 在合 环瞬 间 ， 系统将 产生较大 的冲击 电流 ， 达 到稳态后 环 网中还可能产 生较 大的 环流 ， 导致馈线开关保护误动， 将直接导致无法进行合环操作， 影响到 电网的安全运行 。因此在合环 之前 ， 通过计算合环冲击电流和稳态电流的大小以确定能否进行合环操作具有十分重要的意义。 以往 针对 配 电网合 环 的研 究 主要 以分析合 环稳 态 电流 为 主 ， 而对 合 环 暂态 的研究 较 少 。本 文针 对 以上情况 在分 析合 环 电流 的基 础上 ， 推 导 出合 环最 大 冲击 电流计算 公式 ， 并分 析 了影 响合 环 电流 的因素 及减小合环电流手段 。采用 Ｅ Ｔ Ａ Ｐ 仿真合环前后的各支路潮流分布情况 ， 进而运用叠加定理计算合环 后 的稳 态 电流 。实 例分 析表 明本 文方法 是正 确 、 有效的。
配网合环电流计算流程
合环电流计算流程图1潮流计算合环潮流计算一般涉及高低压电磁环网,所以采用的潮流计算方法应当包含能处理辐射网和环网功能的算法或多种算法的组合，可采用牛顿法计算。
2合环稳态电流计算1）叠加计算法合环后的支路潮流=合环前原始网络支路潮流+原网络撤去所有电源并在合环处两侧节点间加电压源后的网络的支路潮流。
运用叠加原理，将合环产生的稳态电流之分别与两侧馈线首端电流叠加，则可得出合环后合环馈线两侧支路馈线首端电流。
2）改进直流潮流计算法在合环端之间添加一条小阻抗支路，模拟合环的效果，使用改进快速解耦法直接计算全网潮流，得到全网节点电压，然后计算得出合环后合环馈线两侧支路馈线首端电流。
3合环冲击电流由于网络中电感元件的存在，合环电流不但有周期分量，也有为保持电流不发生突变的非周期分量，对合环后的暂态过程进行分析，得到合环全电流表达式为cos +--sin(-)a tT m m i I t I e ωαϕαϕ-=()式中:m I 为稳态合环电流幅值；/a T L R =为合环电流非周期分量的衰减时间常数，L R 、分别为合环点的等值电感和电阻；ω为系统额定角频率，α为合环时刻合环点两端电压初始相角差，ϕ为环路阻抗功率因数角。
合环冲击电流最大瞬时值将在合环后约半个周期(0.01s)出现，最大瞬时值和最大有效值分别为:0.01(1)=a T M m S M m i I eK K I -=+ 0.02112222)2(1)]a T M S M I e K K -=++- 其中，安全系数S K 是考虑到a T 可能存在的计算误差而引入的，一般取1.05；冲击系数0.011a T M K e -=+。
所以在合环稳态电流计算准确的情况下，衰减时间常数a T 是合环冲击电流计算的准确与否的关键，一般有极限频率法、二支路法、等值阻抗法及最佳频率法等，最佳频率法使用最多。
4进行合环操作分析和调控为了避免合环电流影响系统的安全稳定运行，合环操作不能引起主变或线路过载以及保护元件的动作。
配电网合环冲击电流计算与分析
配电网合环冲击电流计算与分析配电网合环操作可能产生较大的冲击电流,影响电网的安全稳定运行。
配电网直接面向用户，一般采用闭环设计、开环运行的供电模式。
为了减少停电时间，提高供电可靠率，在线路检修和倒负荷时采取不停电的合环操作成为了供电企业常用的手段。
然而，若合环点两侧存在压差或两侧短路阻抗不同，合环后会产生环流。
合环瞬间还会出现较大的冲击电流，可能会引起保护动作，影响电网的安全稳定运行。
１配电网合环方式根据上级电网结构、联络开关位置的不同,配电网常见的合环方式，可以分为以下３种情况。
１)同一电压等级不同变电站的中压馈线合环，如两个110kV变电站的10k V馈线合环，或两个220k V变电站的10k V馈线合环等。
２)不同电压等级的两变电站中压馈线合环，如220k V变电站的10k V馈线与110k V变电站的10k V馈线合环，或110 k V 变电站的10k V 馈线与35k V变电站的10k V馈线合环等。
３)同一变电站内中压馈线或母线联络开关合环。
尽管配电网合环方式有多种，但真正影响合环冲击电流大小的因素仍是合环点两侧的开环电压差、相角差以及等值阻抗。
2 合环电流计算现状对于配电网合环的研究,现有文献大多集中于合环稳态电流的计算[２-５],对合环冲击电流的研究不多,研究合环支路冲击电流对非合环支路电流影响的文献更为鲜见.文献[６]针对输电线路相序不对应合环的形态提出了基于电压电流相量图的相序不对应合环分析方法,但不适用于配电网常规合环分析.文献[７]在简化网络模型基础上,推导出合环暂态全电流数学表达式,得出合环冲击电流的计算公式,但是没有说明如何求取合环等值阻抗,且文中用给定的冲击系数求取冲击电流,计算结果过于粗略.文献[８]对合环潮流中环流分量的暂态过程进行时域分析,推导了合环网络中环流的数学表达式,但文中假定负载沿支路产生的电压降为恒定值,采用恒电流负荷模型进行网络等值简化,算出的合环等值阻抗与实际存在差别.文献[９]简化网络时忽略荷的影响建立频域模型,并通过拉普拉斯反变换得到时域下冲击电流瞬时表达式,但拉普拉斯反变换计算过程较为复杂,实用性不强,且文中没有分析非合环支路的电流变化.文献[１０]以戴维南定理为基础建立数学模型,利用节点阻抗矩阵求取等值阻抗,进而计算合环稳态电流和冲击电流;而基于等值阻抗的衰减时间常数仅适用于各支路X/R相差不大的网络[１１],且利用线性网络条件下的戴维南定理计算非线性电力网络(主要含常功率负荷)的合环稳态电流不是十分准确,造成冲击电流的计算结果有一定误差.甘国晓，王主丁，李瑞，等.配电网合环冲击电流计算方法及其简化计算公式[J].电力系统自动化，2014首先分别对合环前及合环后的网络进行潮流计算，求取合环前后的稳态电流；然后采用最佳频率法进行网络阻抗变换，计算最佳频率下合环前后网络的潮流，并根据戴维南定理计算最佳频率下的等值阻抗和计算衰减时间常数；结合稳态潮流的计算结果，计算合环冲击电流及非合环支路电流。
电力系统合环电流的分析及控制对策
求得阻抗： 一∑ ： 一。＋ 。 ２ ， 。 ＋。＋。＋
。 ｓ＋ Ｚ ６＋ Ｚ ７— ０ ０ ８ ８ ＋ ｊ ． ２ ４ ．０８ ０ １０５
： ０．１ ０７ ８５ 。 ２ ８ ．８
半 山 Ｉ Ｕ
２ ０ Ｖ 崇 贤 变 ２ｋ
图 １ 环 网 系统 潮 流
ห้องสมุดไป่ตู้
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ４期
供 用 电
２ ７
３ 计 算 和 分 析
３ １ 求 参 数 及 电 网 的 等值 电 路 ． 根 据 环 网 内各 电 气 元 件 参 数 ， 得 各 元 件 的 求 阻 抗 （ 算 从 略 ）简化 环 网的 等 值 电路 ， 图 ２ 计 ， 如
继 电 保 护 误 动 作 ， 响 电 网 的 安 全 、 定 运 行 。本 文 通 过 对 １ ０ｋ 杭 钢 变 合 环 潮 流 的 计 算 分 析 ． 出 控 制 合 影 稳 １ Ｖ 提
环 潮流 的几 种措 施 ． 电 网实 际运 行有 一 定的 指 导意 义 。 对 关键词 分 区 运 行 电 网 ； 环 潮 流 ； 制 措 施 合 控
如 图 １所 示 ， 山 电 厂 经 ２ ０ｋ 半 崇 ２ ２ 半 ２ Ｖ ４１ 线 、 贤 ２２ 半 ４ ２线 与 ２ ０ｋ 崇 贤 变 并 网 ， 贤 变 ２ Ｖ 崇 杭 钢 １９ １ ７线 和 半 山 电 厂 半 钢 １ ８ １ １线 分 列 送 杭
钢 变 １ Ｏ ｋ 正 、 母 负 荷 。通 常 ， 山 电厂 出 口 １ Ｖ 副 半 电压 较 高 ， 持 在 １ ９ｋ 左 右 ， 崇 贤 变 电 压 在 维 １ Ｖ 而
电网合环电流快速计算方法研究
电网合环电流快速计算方法研究摘要：为提高供电可靠性，尽可能地减少因方式调整造成的短时停电现象，通常采用合环操作的方式进行负荷转移。
开展合环操作需要对合环稳态电流进行计算。
该文结合地区电网结构和设备情况，同时考虑调度控制系统高级应用，提出了配电网合环操作的简化模型，可实现配网合环稳态电流的快速精确计算，具有一定的理论意义和使用价值。
关键词：配电网；合环操作；稳态电流1配电网合环稳态电流分析10kV配电网进行合环操作需要考虑合环操作时的暂态冲击电流及操作后的稳态电流能否满足稳定要求，即保护是否会动作，馈线电流是否超过最小元件限值。
暂态冲击电流峰值一般出现在半个周波之后，且衰减很快。
滨海地区10kV线路保护采用两段式电流保护，其中Ⅰ段保护配0.2秒延时。
暂态冲击电流不会引起电流Ⅰ段保护动作。
因此，滨海地区合环操作的关键点就在于合环操的稳态电流能否满足线路限值和电流Ⅱ段保护的要求。
稳态电流可通过对地区电网建模进行潮流计算求得。
天津500kV电网合环运行，220kV电网分区供电，分区内合环运行。
220kV枢纽站110kV侧母线通常合环运行。
因此，从10kV馈线合环点向上追溯，总能在高电压等级找到一个并列运行点。
如将其作为平衡节点，向下建模并取合环时刻电网断面数据进行计算，即可得出10kV配电网合环操作后的潮流分布。
这种方法虽然较为精确，但在实际中，仍存在以下问题。
一是10kV电网联络点较多，逐一建立模型较为繁琐；二是地调对上级电网运行方式参数掌握实时程度不高，计算结果容易出现偏差；三是并列点追溯至500kV电网或220kV两个电气距离相对较远的220kV站时，电网模型略显复杂，实用程度不高。
因此，需要从滨海地区电网结构特点出发，合理简化计算模型，从而能够更加快速准确的求得合环稳态电流。
2滨海地区电网特点及合环电流快速计算方法滨海地区电网结构紧凑，负荷分布较为合理，通过多年的建设，不论是通过枢纽站PMU装置，还是利用调度控制系统PAS高级应用，均可实现母线节点相角的可观测。
配电网合环分析与合环条件判断
配电网合环分析与合环条件判断【摘要】配电网合环操作可以大幅提高供电可靠性，分析配电网合环的条件，全面归纳出三种典型接线方式变电站低压侧10kV配电网合环计算模型，总结出配电网合环的稳态、暂态计算方法，形成配电网合环的技术原则，对配电网合环具有指导作用。
【关键词】配电网；合环分析；合环条件1 配电网合环分析1.1 配电网的合环电流配电网合环的过程中如果产生了过大的环流，就会产生继电保护动作，这也是造成配电网合环失败的主要原因。
根据叠加定理，合环后的稳态电流是合环之前的馈线电流以及合环环流共同构成。
分别可以用和表示合环前后馈线首端的稳态电流，—合环前稳态电流的有效值；—合环后馈线首端稳态电流的有效值。
—由联络开关两端电压差引起的稳态环流，其有效值用，则如下：因为要考虑到合环冲击的影响，合环后的馈线首端可能出现的最大冲击电流有效值有：式中，—最大冲击系数，将其定值为1.62；—馈线的最大容许载流量；—合环前馈线首端电流有效值和其最大容许载流量之间的比例，，则有：如果将作为馈线的电流保护整定值，那么其必须满足如下条件：当，合环暂态过程不会产生电流保护动作。
当，合环后稳态电流有效值则不会超过馈线的最大容许载流量。
如果满足上述要求，则可以保证合环的安全性。
1.2 合环对继电保护的影响设，Ⅱ则为该馈线的首端，也就是变电站出线断路器的电流保护Ⅱ段延时时间的整定值，通常都大于0.2s，则为合环暂态过程中非周期分量的衰减时间，则有：第一，当，Ⅱ时，合环暂态过程只会对瞬时速断保护有一定影响，这时的就是瞬时电流速断保护整定值。
当瞬时速断保护定值的整定满足：即：时，就。
在电网实际运行中，电流速断保护整定值大多都能够满足上述要求。
第二，当，合环暂态过程中不仅需要考虑到这些操作对于速断保护的影响，还要考虑到对于过流保护的影响。
这时候就需要对的稳态过程进行实时观测，同时还要对能否合闸进行合理判断。
2 配电网合环的条件分析2.1 线路相序一致2.1.1 变电站内在新设备投产时，通过在变电站TV分别核相以确保合环点相序、相位的正确性，因变电站的相关设备发生异动的可能性很小，因此在合环前不需要再次进行相序确认。
分布式电源的配网合环短路电流分析
其 中， ｅ为计 算 精度 。 若 满足 上述 收敛 条件 ， 则 计算 结 束 ， 得
出潮流 计算 结果 ， 否 则继 续进 行前 推 回代过 程 。 改进 的前 推 回代 算法 流 程如 图 ２ 所示 。
１ ． ２ 算 例 分 析
前推 法计算 各 支路 电流
回代法 求解 各 节点 电压
仍 以图 ３所示 的 系统为 例 ， 设 节 点 ４和节 点 １ ２满足 合
环条 件 ， 进行合环 ， 节 点 ５处 发 生 短 路 故 障 ， 如 图 ５所 示 ， Ｄ Ｇ并 网不 同位置对 短 路 电流 的影响 如下 。 １ ） Ｄ Ｇ１ 并 入短 路点 的前 端 在短 路 点前端 接 人 Ｄ Ｇ１后进 行 重 新计 算 ， 结果如图 ６ 所示 ， 短 路 点的故 障 电 流及 Ｄ Ｇ 接 入 点 与 短 路 点 间 的各 支 路（ 如支路 ３ ） 的 电流 都有 增 加 ， 而且 Ｄ Ｇ 离 短 路点 越 近 ， 电 流增 量越 多 。而 ＤＧ 对 合 环 稳 态 电 流 的 影 响 主要 取 决 于
Ｖｏ Ｉ ３ ２ Ｎｏ ２
Ａ０ ｒ ２ ０１ ３
１ ． ０ ６
图
口 未并入Ｄ Ｉ
目并 ＡＤ Ｇ
１ ． ０ ４
知， 短路 点的故 障 电流亦有 增加 ， 但此 时 Ｄ Ｇ对 故
障点 上游 支路 的影 响与故 障类型 有关 。当发 生三 相对 称 短 路 故 障 时 ， Ｄ Ｇ２被 故 障 点 隔 离 ， 从 而 对 上游各支路不产生影响； 在发生不对称短路时， Ｄ Ｇ２ 会 对 短路 点 之 前 的各 支 路 产 生 一 个 逆 向 电 流， 此时 Ｄ Ｇ会 在 一 定程 度 上 减 小 待合 环 线 路 的
地区电网合环电流的计算方法探讨
地区电网合环电流的计算方法探讨万伟民1，兰 岚2(1.江苏苏美达能源控股有限公司，江苏 南京 211800；2.国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，江苏 南京 210019)Calculation of Closed Loop Current during Operation in Local Electric NetworkWAN Weimin 1, LAN Lan 2(1. Jiangsu SUMEC Energy Holding Co., Ltd., Nanjing 211800;2. Nanjing Power Supply Company, Nanjing 210019)〔摘 要〕 以地区电网具体合环实例介绍了PSASP 合环电流计算方法，并针对调度员在合环操作前快速了解合环电流大小的需求，提出了基于PSASP 模型的快速计算方法，并验证了计算精度。
同时针对运方人员对计算精度和实时在线计算的需求，介绍了省地一体联合优化计算系统合环潮流计算工具以及当前的应用情况。
探讨了合环电流的快速计算和准确计算方法，确保合环操作成功及电网的安全运行。
〔关键词〕 合环电流；PSASP ；拟合；实时在线计算Abstract :The paper introduces the calculation method of PSASP closing current by taking Nanjing regional power grid as an example, and in view of the dispatcher's need to quickly understand the size of the closing current before the closing loop operation, it proposes a fast calculation method based on PSASP model and verifies the calculation accuracy. Meanwhile, in the light of operation personnel’s needs for real-time on-line calculation and accuracy, it introduces the closed-loop power current calculating tool of the province-regional integrated optimization system and its present application. The paper also discusses the fast and accurate calculation methods of closing-loop current to ensure the success of closing-loop operation and the safe operation of power grid.Key words :closed-loop current; PSASP; fitting; real-time on-line calculation 中图分类号:TM727 文献标识码:A 文章编号:1008-6226 (2020) 05-0033-04目前，调度员缺乏对合环潮流模拟计算的实用手段，只能根据运行经验判断估计，采取盲合的方式，不能预计操作结果，更无从选择最佳操作时间。
配电网合环分析综述
配电网合环分析综述随着社会经济的快速发展，城市地区人口规模不断扩大，用电负荷也实现快速增长，同时用户对电网的供电可靠性提出了更高的要求。
在城区配电网安排计划倒方式操作或分段开关之间线路停电检修时，通常需要进行合环倒负荷操作，此类操作的最大的优势是可以在很大程度上减少用户的停电时间，满足用户用电需求。
鉴于以上特点，本文进行了配电网合环分析计算与应用研究，通过对配网合环的基本概念的及，分析合环电流产生的原因，得出配网合环的主要影响因素，并提出配网合环的风险。
标签：配电网；合环；稳态电流；冲击电流；影响因素；风险1 国内外研究概况美国、欧洲等国家由于配电网网架结构、运行方式和保护配置等方面与国内有差异，同时他们拥有先进成熟的配网自动化系统，对配电网合环操作的研究较少，所有问题由自动化设备直接解决。
馈线或用户一旦发生故障时，配网自动化则会将故障自动隔离，开环点断路器会自动闭合，从另一侧将电源引入正常用户。
在国内，初期配电网投资建设规模不大，合环问题研究较少。
随着优质服务要求的提高，各供电公司开始尝试研究合环问题，但目前仍没有形成一种标准的为合环计算方法和典型经验，无法为合环操作提供准确的理论依据。
目前，国网和南网的一些电力公司已经对配电网的合环操作尝试开展了一些试验，进行了相关的理论计算和合环仿真试验研究[1]。
杭州供电公司利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型，开展仿真某10kV配网的合环操作，并得出降低环流的多种方法和措施；吉林省配网经常性的倒负荷，针对此项工作，电力公司开发出了一种配电网合环操作决策支持系统来指导日常合环工作[2]；文献[3]-[5]对配网合环产生环流的原因及其预防措施，以及开发了的相应决策系统进行了研究。
但归纳概况后，配电网合环的相关研究和实际操作仍存在以下几个问题需要注意：（1）没有一种简便、标准、典型的配电网络简化的方法。
通常配网合环操作主要在馈线联络开关间或主变低压母线间进行，涉及了输、变、配和用户，所以，必须考虑涉及合环的网络，建立理论模型，并建立科学合理的等值网络。
配电网合环电流计算及调控策略分析
配电网合环电流计算及调控策略分析摘要：随着用户对于电力系统需求的不断提高，常规配电网已无法适应电力市场的需要，配电网合环运行也逐步向配电自动化的方向发展。
对此，本篇文章简单地阐述了配电网合环运行的基本理论，并就合环电流的计算及调控方法进行了一些探讨，希望能为今后的工作提供一些借鉴，并能够更好地进行有关工作。
关键词：配电网：合环电流计算：调控策略：分析研究引言：近几年，在配电网智能化发展的大环境下，配电网的智能化技术支撑体系也日益成熟，能够对电力市场进行实时、有效的控制。
其中最重要的技术之一就是配电网的程序运行，它可以实现配电网停电、合环转电、复电等操作，包含多个装置的项目组合操作，以智能操作取代手工操作，降低了现场工人的劳动量，增加了倒闸操作的工作效率。
因此，为了使配电网的运行能够顺利进行，必须对合环运行所需的电流进行计算，并在合环电流过限的情况下调整合环电压，使其低于安全范围。
1.配电网合环概述随着配电网的建设与发展，电力系统的配置结构日趋合理，同时也使多个电力系统之间的互联比例得到了提高，因此，提高供电网络的稳定性就成了电力系统合环运行时必须重点解决的问题。
在实际应用中，非停电负载转移是常用的一种运行方式。
从工作原则上讲，合环供电方式是在两个变电所的低电压母线上分别设置一条配电线，并利用联络器将其连接起来。
在配电网正常工作时，联络器需要被切断，而在配电网的操作中，也就是某些变电所所引出的线路有必要进行维修，或有什么不寻常之处，应首先关闭联络开关，切断该站点的出线，然后使用另外一条低压母线及另外一条分配线，以保证电力系统的连续供应。
在必要的情况下进行合环操作，在配电网联络器未断开之前，联络器两端的电压差值不为0，当联络器断开后，接通联络器两端的电压差值为0。
合环之后，接通电源两端的电压差值会瞬间改变，从而产生电流，如果电流太大，则会造成线路出现负荷，甚至是出现继电保护的错误动作，从而造成电力供应的问题。
配电网合环电流计算及调控对策
配电网合环电流计算及调控对策摘要：在现代电力行业中，配电网的作用与日俱增，与此同时，配电网合环电流的调控工作也越来越重要。
想要制定出配电网合环电流的调控对策，就必须要计算出配电网合环电流。
基于此，本文探讨了配电网合环电流计算及调控对策。
首先简单介绍了配电网合环的信息，通过示意图的方式详细剖析了配电网合环的组成部分，随后介绍了计算合环稳定电流的方法。
再之后，本文基于之前的研究提出了配电网合环电流的调控对策，希望可以对配电网的发展提供借鉴。
关键词：配电网；合环电流；计算；调控对策1 引言随着现代科技的发展与进步，电力行业也在飞速发展着。
与此同时，配电网也在不断发展着，随着配电网的不断进步，配电网的结构设置逐渐变得更加合理，多电源互联互通的比率也有所提升。
发展至今，配电网合环的发展已经到了一个瓶颈阶段，在这一阶段想要取得突破性进展，就必须要从提高供电网的稳定性入手。
在现实生活中，很多工作人员往往会通过不停电负荷专供方式来进行操作。
配电网合环模式的工作原理主要是为两个变电站的低压母线配上一条配电线路，同时使用联络开关来连接不同的配电线路，最终达到互联目的。
如果配电网正常运行，联络开关就会处于断开状态，如果配电网处于非正常运行状态，也就是说有的变电站带出线路的开关需要进行检查或检修时，首先要将联络开关关闭，随后将出线开关断开，进而使用另一个低压母线和两端的配电线路来对配电网进行持续供电[1]。
如图1-1所示，这就是配电网合环示意图。
图1-1 配电网合环示意图如果操作人员要进行带电合环操作，联络开关两侧的电压差在开关打开前是大于零的，而当联络开关关闭后，联络开关两侧的电压差就是零了。
当合环操作结束后，联络开关两侧的电压差在瞬间发生巨大的变化，这时就会产生环流，当环流太大时，供电系统的正常使用就会受到负面影响。
当工作人员进行配电网合环操作时，配电网合环的开关处就会出现冲击电流以及稳态电流。
这时想要确保配电网处于稳定、安全的运行状态，就必须要掌握确切的合环电流。
清江石化10KV配电系统合环操作的环流分析
清江石化10KV配电系统合环操作的环流分析摘要：本文介绍了配电系统合环操作对供电可靠性的影响，分析了配电系统在并列运行时，由于两电源间存在电压差和相角差，在系统并列时，环路中就会有环流产生，环流的大小与系统合环时电压差和相角差的大小有关，指出了合环电流是由稳态电流与暂态电流叠加而形成的，阐述了稳态电流的计算方法。
结合本企业的实际供电情况，对10KV配电系统及35KV配电系统合环操作时的稳态环流进行了计算，从所计算的环流数据比较得出：在电压等级高的配电系统进行合环时，其环流比在电压等级低的配电系统合环时的环流要小，那么，如果要进行配电系统合环操作，尽量在电压等级高的配电系统进行合环操作，从而进一步确保合环操作与电网的安全[1]。
关键词：合环操作环流稳态电流1 引言电力是石化装置的主要动力能源，因此电力系统的稳定可靠供电是石化装置安稳运行的基础，同时随着生产的不断发展及企业向现代化管理模式的转换，供电系统的安全可靠性变得越来越重要。
由于我公司两路进线电源所在电网上有农网线路，因此故障率较高，特别是到了雷雨季节线路上经常发生晃电、停电事故,导致我们公司35KV备自投动作（我公司35 KV侧的备自投是检测到PT电压低65V后，0.5S跳进线开关，0.3S后合母联开关），最终导致所有装置的负荷都切换到一段供电，此时35KV变电所就只有一路电源供电，存在很大风险，在外电网供电恢复正常后，就要通过对35KV或10KV配电系统进行合、解环操作，在短时间内恢复装置的双回路供电。
在恢复双回路供电的过程中存在两种操作模式，一种是先分35KV母联开关，再合35KV进线开关；另一种是先合35KV进线开关，再分35KV母联开关。
第一种模式当分35KV母联开关时会造成一段负荷短时间停电，给装置安全生产带来影响；第二种模式可以在不停电的情况下进行线路的切换，对生产装置几乎没有影响，但由于合环操作可能产生较大的环流，这将直接影响到电网的安全稳定运行。
配网合环电流计算流程
合环电流计算流程图1潮流计算合环潮流计算一般涉及高低压电磁环网,所以采用的潮流计算方法应当包含能处理辐射网和环网功能的算法或多种算法的组合，可采用牛顿法计算。
2合环稳态电流计算1）叠加计算法合环后的支路潮流=合环前原始网络支路潮流+原网络撤去所有电源并在合环处两侧节点间加电压源后的网络的支路潮流。
运用叠加原理，将合环产生的稳态电流之分别与两侧馈线首端电流叠加，则可得出合环后合环馈线两侧支路馈线首端电流。
2）改进直流潮流计算法在合环端之间添加一条小阻抗支路，模拟合环的效果，使用改进快速解耦法直接计算全网潮流，得到全网节点电压，然后计算得出合环后合环馈线两侧支路馈线首端电流。
3合环冲击电流由于网络中电感元件的存在，合环电流不但有周期分量，也有为保持电流不发生突变的非周期分量，对合环后的暂态过程进行分析，得到合环全电流表达式为cos +--sin(-)a tT m m i I t I e ωαϕαϕ-=()式中:m I 为稳态合环电流幅值；/a T L R =为合环电流非周期分量的衰减时间常数，L R 、分别为合环点的等值电感和电阻；ω为系统额定角频率，α为合环时刻合环点两端电压初始相角差，ϕ为环路阻抗功率因数角。
合环冲击电流最大瞬时值将在合环后约半个周期(0.01s)出现，最大瞬时值和最大有效值分别为:0.01(1)=a T M m S M m i I eK K I -=+ 0.02112222)2(1)]a T M S M I e K K -=++- 其中，安全系数S K 是考虑到a T 可能存在的计算误差而引入的，一般取1.05；冲击系数0.011a T M K e -=+。
所以在合环稳态电流计算准确的情况下，衰减时间常数a T 是合环冲击电流计算的准确与否的关键，一般有极限频率法、二支路法、等值阻抗法及最佳频率法等，最佳频率法使用最多。
4进行合环操作分析和调控为了避免合环电流影响系统的安全稳定运行，合环操作不能引起主变或线路过载以及保护元件的动作。
略谈10kV配电网合环电流综合调控方法
略谈10kV配电网合环电流综合调控方法摘要：将合环技术应用到10kV配电网管理工作当中，不仅可以从整体上提高10kV配电网的综合管理水平，还可以为10kV配电网运行的安全性提供保证。
目前，合环技术已经逐步替代了传统的停电转供操作技术，且使不停电倒负荷成为可能。
但是，在应用合环技术的时候，合环电流较大的问题经常出现，甚至还会因此降低10kV配电网运行的稳定性，增大供电安全事故的发生几率。
在这种情况下，本文重点针对10kV配电网合环电流的综合调控方法进行了详细的分析，只在借助科学合理的算法，加强10kV配电网运行安全性与稳定性的控制，以供参考。
关键词：10kV配电网；合环电流；综合调控；方法我国10kV配电网的运行使用的是闭环设计和开环运行的供电模式。
但是，针对10kV配电网的管理，虽然尝试了穷举法、协同算法以及遗传算法等多种调控方法，但是在提升10kV配电网运行稳定性与安全性方面，效果始终不尽如人意。
究其原因，主要与合环冲击电流过大有关。
所以，将合环电流综合调控问题视为变量较多、约束较多的整数型非线性规划问题，并在此基础上构建出一种专门的合环电流综合调控数学模型，具有十分重要的意义。
一、10kV配电网产生合环电流的原因在对10kV配电网进行合环操作的过程中，合环线路两侧电流正好处于分列运行状态，器上一级电源可能是并列电源。
所以，在合环操作过程中，出现合环电流的原因，主要与以下两方面因素有关[1]。
首先，合环开关两侧变电所10kV母线与线路出现电压差。
其次，合环开关两侧变电所的10kV母线电压数值虽然一样，但是对于系统短路的阻抗差异却非常明显。
而这，就会引起合环电流的产生。
二、10kV配电网合环电流综合调控数学模型（一）10kV配电网合环电流综合调控数学模型的目标函数在10kV配电网的实际运行过程中，正式开始合环操作之前，需要对10kV配电网的运行安全性与经济型进行评估，并根据评估结果，制定出科学合理的预防机制和调控措施，减小合环电流，使合环网络中支路过载、支路跳闸等事故的发生得到有效的控制[2]。
10kV配电网合环转供电的计算与分析的开题报告
10kV配电网合环转供电的计算与分析的开题报告题目：10kV配电网合环转供电的计算与分析一、题目背景随着城市规模不断扩大，城市电力需求量不断增加，电力系统也变得越来越复杂。
为了提高电力系统的供电可靠性，节约电力资源，保证电气设备的安全运行，地埋配电网越来越得到电力工程师的青睐。
合环转供电技术是地埋配电网的一种新型应用技术，具有高可靠性、节能、环保的特点，成为电力系统重要的配电方式之一。
因此，研究10kV配电网合环转供电的计算与分析，对于推广地埋配电网建设和提高电力系统的运行效率具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在深入研究10kV配电网合环转供电的计算与分析方法，分析影响供电可靠性和节能效果的因素，探讨合理的技术方案和实施步骤，为电力系统的优化建设和运行提供理论依据。
三、研究内容1.地埋配电网的基本概念和分类2.合环转供电技术的原理和应用3.10kV配电网合环转供电的计算方法4.合环转供电技术对供电可靠性和节能效果的影响分析5.合环转供电技术的技术方案和实施步骤6.实验仿真和案例分析四、研究方法1.文献资料调研2.理论分析和数学模型计算3.实验仿真和数据分析五、研究预期成果1.深入理解10kV配电网合环转供电的技术原理和应用方法2.确定合理的计算方法和技术方案并进行案例分析3.探讨合理的实施步骤和标准规范4.论证合环转供电技术对供电可靠性和节能效果的重要作用，推广地埋配电网建设六、研究时间计划第一年：地埋配电网的基本概念和分类、合环转供电技术的原理和应用第二年：10kV配电网合环转供电的计算方法、合环转供电技术对供电可靠性和节能效果的影响分析第三年：合环转供电技术的技术方案和实施步骤、实验仿真和案例分析七、参考文献1. 郑志宏.地埋式10 kV 配电网供电质量的研究[D]. 华南理工大学, 2009.2. 沈玲.地下配电网综合管理技术现状与展望[J].电力建设,2019,40(8):11-14.3. 焦辉,谢磊,等. 供电系统合环转供电运行分析[J]. 中国电力,2018(11):82-85.4. 张艳荣.地下配电网合环转供电的分析与探讨[J]. 暴雨灾害,2021(9):237-238.5. 王亚鑫,崔刚,张明亮,等.地下配电网合环转供电技术的应用和分析[J]. 电力安全技术,2018,34(5):50-54.。
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配电网合环电流的分析与计算
摘要：在配电网调度运行当中，合环操作已成为配网运行操作中一项重要的工
作内容。
为了减少合环过程中合环电流对系统产生的危害，针对金山配网的实际
特点，分析了合环电流产生的原因以及合环条件。
利用戴维南定理建立计算模型
并进行公式推导，将计算结果与实测结果相对比，间接验证了产生合环电流的原因。
关键词：配电网；合环电流；戴维南定理；短路阻抗；计算模型
0 引言
配电网中的馈线（电压等级为10kV）一般采取辐射状分布原则，其供电方式
最基本的特点是环网设计、开环运行。
这样设计的目的在于，当电网设备检修、
负荷转移和故障处理时，可以通过合环操作减少用户停电时间。
随着近几年金山
地区电网的加速改造，一方面馈线的运行方式越来越灵活，通过合理安排方式，
大大提高用户的供电可靠性。
而另一方面由于频繁的合环操作引起的合环电流将
对配电网运行造成很大的影响。
合环电流过大，轻者造成设备过载，重者断路器
跳闸合环失败，严重影响系统的安全性和稳定性。
1 合环电流的分析及计算
1.1 合环电流产生的原因
上海电网的网架主要特点是500kV环网运行220kV分区运行。
金山地区电网
主要涉及南桥、泗泾以及亭卫分区。
当配电网进行合环操作时，合环线路的两侧
电源一般处于分列运行状态，由于上一级电源或者更上一级的电源处于环网运行，因此合环操作时产生了合环电流。
其主要有以下两个原因（以10kV配电线路合
环说明）：
（1）合环线路电压的不相等，由电压差（幅值差、相角差）产生合环电流，文献[1]中指出，如果两侧变电站10kV母线对应系统阻抗比较接近，这一合环电
流可以用两侧变电站10kV母线的电压数值差除以合环线路的阻抗计算出近似值，用这种近似方法计算一般与实际值的误差在20%以内。
（2）合环后系统潮流发生变化是产生合环电流另外一个重要原因。
合环线路所对应的系统阻抗相差比较大的情况下，在合环操作时，合环开关两侧变电站的10kV母线电压数值即使相同也会产生很大的合环电流。
其根本原因在于由于系统阻抗的不平衡，一旦合环后导致系统潮流发生较大的变化。
1.2 合环条件
为了避免合环操作时出现过大的合环电流造成环路内保护动作开关跳闸，使
合环操作顺利进行，文献[3]指出，合环操作需满足以下条件：
（1）保证参与合环的变电站中，10kV母线的相序和相位相同；
（2）尽量满足合环点两侧的电压值相同；
（3）参与合环的两个变电站到合环点的系统阻抗不宜相差过大；
（4）适当调整合环点两侧负荷的大小和功率因数，使两侧相差不致过大，避免造成不能合环；
（5）合环两侧负荷之和不应超过两侧开关之一的额定负荷，否则即使条件均满足也不能合环操作。
以上条件为理想条件，文献[2]指出，在实际的配电网络运行过程中，相位差
在5°以内合环即无问题。
但由于系统结构不同，有的系统合环相角差允许10°～15°，电压差允许在10%以内。
从实际运行经验情况来看，即使相角差在5°以内对
于个别系统阻抗相差很大的变电站，由于合环电流过大线路也无法直接合环操作。
故在合环前需对其进行合环电流计算，根据计算结果确定合环时允许的电压幅值
差和相角差，不符合要求须按上述条件进行调整，调整后仍不符合要求，则必须
采取将上级电源先合环后，再进行下级线路的合环操作的办法。
如合环电流实在
太大，则只好采取冷倒负荷的方式。
1.3 合环稳态电流的计算方法
将一次系统简化，然后在合环点将环网打开，用合环之前的电流或功率，模
拟合环前的状态。
如图1所示：
图1（A）中M、N为待合联络开关的首末节点，合环前其所带负荷分别
为、。
图1（B）为合环后示意图，M、N点合并后网络中流经合环点的功率为，相应的电流为。
图1（C）为开环后示意图，若合环前，为模拟闭环时的状态在
点M添加一个电流源，方向为流出，在点N添加一电流源，方向为流入，大小
均为。
为了便于潮流计算，可将补偿电流转换为负荷，即M点负荷变为，N点
负荷为。
若合环前，所添加电流源的符号相反。
经过上述处理后，合环后的环
网变为辐射状，其拓扑结构与合环前网络一致，但节点负荷经过了修正。
在此基础上根据戴维南定理进行求解。
对于图1（C）中原辐射型网络可等效
为一个理想电压源和一个串联内阻，如图2所示：
图2中电压源的值为该有源二端电路的开路电压，即合环前M和N点的电压差，可通
过计算合环潮流得到。
图2中戴维南等效阻抗为所有独立源和负荷置零时，在两端子间加一单位电流源，在开
口处形成的电压。
当电源和负荷置零以后，所加单位电流只流经环路上的支路，因此等效阻
抗应等于所有环路支路阻抗之和，即为。
而当网络中有多个环路且各环路互相有关联时，系
统阻抗就不等于环路阻抗了。
另外由于上级电网具体运行方式以及线路和变压器阻抗参数不
易获得，故单纯从电路网络分析角度出发计算比较困难。
因此，这里可充分利用每年修订的
地区电网短路容量表，非常方便的就可计算得知系统的短路阻抗。
有一点需要注意的是，在合环操作时合环瞬间将会产生较大的冲击电流，稳定后才是合
环的稳态电流。
详细的冲击电流计算方法这里不做介绍。
在判断继电保护能否躲过冲击电流时，可利用稳态电流乘以一个经验系数即可，具体计算方法可查阅文献[4]和[5]。
2 实例计算与分析
在实际计算过程中统一用标么值计算，由于合环后的电压在合环操作前无法取得，近似
取10kV的基准额定电压10.5kV，而高压侧母线电压差的幅值差则近似取其10kV母线两端线
电压压差，相角差通过实测10kV母线电压角度差得到（以B相电流为基准的CA两相线电压）。
因为变电站内两台主变压器阻抗几乎一样，在不考虑变压器档位情况下近似认为高压
侧电压角度差与低压侧相等。
通过理论计算和实测数据分析，可以看出影响合环电流大小的实际因素比较多。
具体如
何减少合环电流分析如下：
（1）系统阻抗
系统阻抗的大小，在合环电流计算中是最为关键的因素。
一般情况下，电网的运行方式
不会发生太大的变化。
也就是说系统的阻抗基本无明显变化。
因此如果要从根源上减少合环
电流就是要改变系统的阻抗，最根本的办法是改变系统的运行方式，但是这种手段涉及上级
电网大范围的有功潮流转移，实际操作非常困难。
从配网层面来讲，可以将35、110kV变电
站的两路进线电源改接至同一220kV变电站内，使其系统阻抗平衡。
高行站的合环电流比较大，目前已影响其正常的合环操作，如将其两路进线改接为同一220kV电源站供电，则其合
环电流会明显变小。
（2）配网负荷
合环馈线所在变压器的负荷大小，也会影响合环电流的变化。
在系统阻抗一定的条件下，如想减少合环电流，可利用系统阻抗大的馈线所带负荷小，系统阻抗小的馈线所带负荷大的
原则，进行10kV网架的调整。
从而使潮流变化引起的合环电流降至最小。
（3）合环前的电压差
电压差分为电压角度差和幅值差，产生电压角度差的原因是由于两侧馈线对应系统阻抗的不同。
要改变其角度也就是改变系统阻抗，如何改变系统阻抗在（1）中已指出，这里不
再赘述。
而电压幅值差，可以利用现有的手段进行调整，比如调整变压器的档位，改变电容器的投切方式。
但这些都必须以电压在合格范围之内为前提条件。
另外需要说明的是，在配网系统中变压器档位的调整，对电压角度差的影响很小，几乎可以忽略。
（4）合环后的电压
合环后电压的大小同样也是影响合环电流大小的因素之一。
在调整合环电压差尽量小的同时，如能适当的调高电压。
同样也能减少合环电流。
参考文献：
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[2] 戴雯霞，吴捷.基于支路电流的配网潮流前推后代法[J].继电器，2002，30（5）6-8
[3] 李苏苏.基于配网潮流的合环电流分析与控制[D].北京：华北电力大学，2005
[4] 陈霄，王磊，李扬.配电网络冲击电流的分析[J].电力自动化设备，2005，25（4）40-42
[5] 葛少云，李晓明.基于戴维南等值的配电网合环冲击电流计算[J].电力系统及其自动化学报，2007，19（6）124-126
作者简介：
顾慧春（1981-），男，工程硕士，工程师，从事电网调度运行工作。
汤衡（1986-），男，本科，助理工程师，从事电网调度运行工作。