配电网闭环运行方式研究

配电网闭环运行方式研究徐琳1，张群2，卢继平3，辜锡峰4王磊4张炜4（1.绍兴电力局用电管理所，浙江省绍兴市312000;2.绍兴市汤浦水库有限公司，浙江省绍兴市312364;3.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆 400044;4.贵阳市供电局，贵阳 550001）[摘要] 目前，双端供电已成为常用的供电模式，但国内配电网一般采用闭环设计、开环运行的供电方式。

在倒负荷或检修时，通过合、解环操作来减少停电时间和停电范围，提高供电可靠性，但合、解环操作必然会引起非故障线路不必要的停电，给用户造成损失。

为了更加有效地减少停电范围和时间，提高供电可靠性，增加供电量，可以采用配电网闭环运行方式。

采用这种运行方式，可以充分地利用现有的网络资源，使用户获得两个或更多个电源供电，在提高了供电的可靠性的同时，也大大节省了投资。

[关键词] 配电网；环网；运行方式Study on the Closed loop Operation Mode of Distribution NetworkXU Lin1,LU Jiping1,GU Xifeng2 wanglei 2 zhangwei2(1. Chongqing University, State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & SystemSecurity and New Technology, Chongqing 400044,China; 2.guiyangpowerguiyang550001,chian)[Abstract]At present, two terminal power supply has been the common mode. But closed loop design and open loop operation is commonly used in the domestic distribution network. When load is switched or electrical equipment is maintained, power blackout time and range can be decreased by closing the loop or opening the loop so that the power supply reliability can be improved. But the operation would bring unnecessary blackout of normal line and consumers’ lost. In order to reduce blackout time and range and improve power supply reliability and increase the supplied power, closed loop operation mode in distribution network can be used. In the closed operation mode, the network resources could be full of use and it could provide two or more power source to the consumers. It can improves the reliability of power supply and reduces investment largely.[Key words] Distribution Network; Loop Network; Operation Mode1 简述随着国民经济的增长，用户对供电可靠性的要求越来越高，供电的可靠与否将直接对用户的生产和生活产生影响。

提高了供电的可靠性，用户的损失就会减少，供电部门的经济效益也就会增加。

但是，电力部门要提高供电可靠性水平，就必须改进生产技术或新建、扩建和改造现有的电力设施，增大系统容量，提高系统和设备的健康水平，因而也就必须增加额外投资[1]。

本文在分析了配电网闭环运行的可行性，及其低投资的良好经济性的基础上，提出对配电网中对供电可靠性要求较高的线路进行分段，并采用闭环运行方式的方案，这样就可以避免线路故障时，因倒换开关进行负荷转移而引起的不必要停电，提高了供电可靠性。

2闭环运行方案及实例分析配电网要进行环网运行主要需要以下几个方面的研究工作：一是根据配电网的供电现状，选择要进行闭环改造的线路及其闭环联接方式；二是对配电网的接线图及其设备数据参数整理得到其数学模型，进行基本的电力系统潮流计算，判断是否可以闭环运行，及改造前后电能质量是否有所改善；三是对改造后的线路进行保护装置动作值的整定和校验，并对闭环运行方式的故障处理和运行操作情况进行分析，论证改造后供电可靠性是否有所提高。

2.1 贵阳市供电局城南配电网基本情况贵阳市南区是一个经济发达、用电量大的地区，在该地区有许多重要的用户负荷，这些用户对供电可靠性的要求非常高，一般都要求有两回或多于两回线路对其供电。

因此，本文提出对带有重要用户负荷的几条主要线路采用闭环运行方式的方案。

针对该方案，本论文通过对采用配电网闭环运行方式所需的技术上的支持的详细论述，证明了该配电网采用闭环运行方式在技术上的可行性。

通过对贵阳市城南供电局配电网实际运行状况的分析，得知该配电网中对供电可靠性要求较高的重要负荷主要集中在以下几条线路：彭都、都司、都邮、都科、南路、观林、观科、林会、兴林、兴箭、沙箭。

为了满足用户对供电可靠性的要求，并节省投资，可就这几条线路建立一个小型环网，并使其闭环运行，对于其他线路，则仍采用开环运行方式的方案。

贵阳市城南供电局配电网目前采用的是双电源链式接线闭环结构、开环运行方式。

因此，本文在此基础上对所选线路进行分段，闭合其环网开关，使其采用三开关五分段[2]双电源链式闭环运行方式[3]，这样既可以提高供电可靠性，又能充分利用现有的配电网资源，最大限度地减少电网改造的投资。

2.2贵阳市城南供电局配电网闭环前后潮流计算与结果分析对闭环前后的配电网进行潮流分析计算，一是可以对整个配电网目前的运行情况有一个定量的认识，指导改造的重点；二是可以与改造后进行对比，便于评价改造效果的优劣[4]。

为了在保证一定计算精度的前提下简化计算的复杂性，在计算中，仅对该配电网的重载运行情况进行分析。

采用重载运行的数据进行分析，可以更加深入地认识线路运行中存在的问题，并与环网闭环后的数据进行比较，从而确定是否可以进行环网闭环改造。

功率因数统一取为该配电网实际运行中的功率因数值0.95，负荷大小则采用实际运行中记录到的各负载最大负荷。

配电网闭环前潮流计算的结果如下面表1、表2所示。

表1 闭环前各支路潮流注：表中所表示的功率值均规定由变电站流向线路为正，下同。

表2 闭环前各母线电压压侧（10kV或35kV）电压，以其基准电压为准，下同。

由计算结果可知，该配电网开环运行时，各线路最大压降为2.5％。

各节点电压及潮流均符合要求，电压合格率为100％。

环网部分总线损率为3.96％。

可见，该配电网的电压合格率很高，线路损耗也很低。

要进行配电网闭环运行，首先要保证的就是闭环后功率传输发生转移，不会引起线路的过载，各节点电压仍满足要求，而线路损耗不能明显增加，使系统失去稳定性。

本文对该配电网闭环后的运行方式进行了潮流计算，计算结果如表3、表4所示。

表3 闭环后各支路潮流表4 闭环后各母线电压变压器、线路运行情况完全正常，无过载现象出现，各线路最大压降为1.6％。

各节点电压及潮流均符合要求，电压合格率为100％。

环网部分总线损率为2.56％。

与闭环前相比，闭环后由于传输功率的转移，个别线路的压降和线损率略有上升，但总线损率有一定幅度的降低，这说明配电网的闭环运行不仅可以提高供电可靠性，而且还可以降低线路的功率损耗，使供电更加经济。

通过对闭环前后的潮流的分析，可看出闭环后各节点的电压均满足要求，线路损耗也有一定程度的降低，因此，该配电网满足采用闭环运行的潮流要求。

2.3 贵阳市城南供电局配电网闭环运行方式保护设置的研究继电保护装置是电力系统不可分割的一部分，是电力系统安全运行的保证，合理配置与正确使用继电保护装置十分重要。

闭环后，网络的结构发生了变化，因此，必须对闭环后配电网各条线路中的继电保护装置的整定值进行了调整，使其相互配合，以满足闭环运行方式的要求[5]。

配电网闭环运行方式下，每条线路均由双侧或三侧电源供电，在进行计算时要尤其注意分支电流的影响，充分考虑各保护装置在动作灵敏度和动作时限上的相互配合，保证动作的选择性，还要注意各保护动作的方向性的判定。

以都邮-南路线为例，都邮-南路线的开关设置情况如图1所示，经分析得知无论故障发生在环网分段开关的哪侧，分段开关都必须跳开，因此可设置分段开关的工作方式是检测其两侧电压，两侧均有压则延时闭合，如出现单侧或双侧失压则跳开。

这样就不需再为分段开关整定专门的保护动作值，而只需整定出口断路器和环网联络开关的保护动作值。

图1 都邮-南路线接线示意图环网闭合后，线路都是由双电源或三电源供电，在进行整定保护时，必须考虑流经断路器的电流的方向性。

配电网线路上没有带负荷的母线，如果在分段点两侧装设两台变压器和两套保护装置，来解决方向性的问题的话，将会大大增加改造的投资，而且对提高供电可靠性的作用也不大。

因此，可以用两套带功率方向元件的保护装置并联控制断路器的动作，这样既可以解决保护的方向性问题，提高供电可靠性，又可以减少断路器投资。

2.4 闭环方案运行分析配电网闭环前后，网络的结构发生了变化，各开关之间的配合也发生了变化，因此在正常运行及故障处理时，开关的操作也不尽相同，下面对闭环前后，配电网正常运行和故障时各开关的动作状况进行分析，说明其不同之处，以确保配电网闭环后能够可靠、安全地运行[6]。

① 闭环前闭环前，正常运行时，分段开关常闭，环网联络开关常开，在故障时根据对故障状况的分析来确定各开关如何动作。

1） 都邮-南路线图2 开环时都邮-南路线接线示意图该线路上保护装置是由变电站出口断路器#Q04、#Q07、环网联络开关#Q05和环网分段开关#Q06组成。

（1）正常运行正常运行时变电站出口断路器#Q04、#Q07，环网分段开关#Q06处于合闸状态，环网联络开关#Q05处于断开状态，两条线路组成环网结构，采用开环运行方式，各开关的分合闸操作可就地完成和采用远方控制。

（2）瞬时故障当C 点发生瞬时短路故障时，出口断路器#Q07跳闸，环网分段开关#Q06检测到双侧失压而跳闸，瞬时故障消失，经时间T1，开关#Q07重合成功，开关#Q06检测到单侧有压而重合成功，线路恢复供电。