基于PSCAD配电网合环电流仿真与分析
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Key Words distribution network，loop closing operation，steady-state current，surge current Class Number TM743
1 引言
我国配电网通常采用“闭环设计，开环运行”的 供电方式［1］。一般情况下，为确保配网的辐射状运 行 结 构 ，合 环 开 关 为 关 断 状 态 。 当 配 电 网 某 个 母 线、开关发生故障或者线路、设备检修时，通过闭合 联络开关进行负荷转移，可以减少用户停电时间， 保证电网安全稳定运行［2］。但在合环操作时，联络
关键词 配电网；合环操作；稳态电流；冲击电流 中图分类号 TM743 DOI：10. 3969/j. issn. 1672-9722. 2019. 04. 048
Simulation and Analysis of Closed Loop Current in Distribution Leabharlann Baiduetwork Based on PSCAD
Vol. 47 No. 4 980
计算机与数字工程 Computer & Digital Engineering
总第 354 期 2019 年第第474 卷期
基 于 PSCAD 配 电 网 合 环 电 流 仿 真 与 分 析 ∗
周 宁 1 邵文权 1 张志华 2 姚 迪 1
（1. 西安工程大学电子信息学院 西安 710048）（2. 国网陕西省电力公司电力科学研究院 西安 710100）
ZHOU Ning1 SHAO Wenquan1 ZHANG Zhihua2 YAO Di1 （1. College of Electronic and Information，Xi'an Polytechnic University，Xi'an 710048） （2. State Grid Electric Power Company Shanxi Electric Power Research Institute，Xi'an 710100）
开关两端会产生较大的冲击电流，稳定后电网中会 存在较大环流，这会导致相连的母线或馈线上的继 电保护误动作［3］，从而造成大面积停电。因此，对 合环电流进行准确的计算分析，模拟现场的合环操 作，找到最佳合环路径，对于减少停电损失，提高供 电可靠性具有很重要的实际意义。
文献［4］对合环冲击电流建立了频域模型，但 拉 普 拉 斯 反 变 化 的 计 算 较 为 繁 杂 ，实 际 效 率 不 太
∗ 收稿日期：2018 年 10 月 14 日，修回日期：2018 年 11 月 27 日 基金项目：陕西省教育厅科研计划项目（编号：17JK0337）资助。 作者简介：周宁，男，硕士研究生，研究方向：电力系统分析与配电自动化。邵文权，男，博士，教授，研究方向：输电线 路的继电保护及自适应重合闸。张志华，男，硕士，工程师，研究方向：配电网及其自动化技术等。姚迪，女，硕士研究 生，研究方向：配电网相间故障检测及其自适应重合闸。
Abstract Loop-closing surge current is one of the important reasons for relay protection misoperation. It is of great signifi⁃ cance to study the influencing factors of the closed loop current generated during the closed-loop operation of the distribution net⁃ work for reducing assault of the loop circuit and improving the reliability of the power supply system. By modeling loop current and analyzing the relationship between the loop current and the voltage difference at the closing point and total impedance，it is found that when selecting a circuit with a small voltage difference and a close load at both ends，the assault of circuit is minimal and it is beneficial to improving the success rate of the closed loop. Finally，a equivalent loop model based on PSCAD of distribution network for 10kV feeders in three modes of a certain area is established. It verifies the correctness and effectiveness of the optimal path and provides reliable manipulation basis for safe and stable operation of distribution network.
摘 要 合环冲击电流是引起继电保护误动作的重要原因之一，针对配电网合环操作时产生的合环电流研究其影响因 素对减小合环线路的冲击与提高电网供电可靠性的意义重大。经过对配网合环电流建模，分析合环电流与合环点电压差、 环网总阻抗的关系，可知当选择合环点两端电压向量差较小和两端负荷大小接近的线路时，合环线路冲击最小，有利于提高 合环成功率。通过对三种典型合环模式下 10kV 馈线建立基于 PSCAD 的配电网等效合环模型并仿真分析，验证了该合环最 优路径的正确性和有效性，为配电网的安全稳定运行提供了可靠的合环操作依据。
1 引言
我国配电网通常采用“闭环设计，开环运行”的 供电方式［1］。一般情况下，为确保配网的辐射状运 行 结 构 ，合 环 开 关 为 关 断 状 态 。 当 配 电 网 某 个 母 线、开关发生故障或者线路、设备检修时，通过闭合 联络开关进行负荷转移，可以减少用户停电时间， 保证电网安全稳定运行［2］。但在合环操作时，联络
关键词 配电网；合环操作；稳态电流；冲击电流 中图分类号 TM743 DOI：10. 3969/j. issn. 1672-9722. 2019. 04. 048
Simulation and Analysis of Closed Loop Current in Distribution Leabharlann Baiduetwork Based on PSCAD
Vol. 47 No. 4 980
计算机与数字工程 Computer & Digital Engineering
总第 354 期 2019 年第第474 卷期
基 于 PSCAD 配 电 网 合 环 电 流 仿 真 与 分 析 ∗
周 宁 1 邵文权 1 张志华 2 姚 迪 1
（1. 西安工程大学电子信息学院 西安 710048）（2. 国网陕西省电力公司电力科学研究院 西安 710100）
ZHOU Ning1 SHAO Wenquan1 ZHANG Zhihua2 YAO Di1 （1. College of Electronic and Information，Xi'an Polytechnic University，Xi'an 710048） （2. State Grid Electric Power Company Shanxi Electric Power Research Institute，Xi'an 710100）
开关两端会产生较大的冲击电流，稳定后电网中会 存在较大环流，这会导致相连的母线或馈线上的继 电保护误动作［3］，从而造成大面积停电。因此，对 合环电流进行准确的计算分析，模拟现场的合环操 作，找到最佳合环路径，对于减少停电损失，提高供 电可靠性具有很重要的实际意义。
文献［4］对合环冲击电流建立了频域模型，但 拉 普 拉 斯 反 变 化 的 计 算 较 为 繁 杂 ，实 际 效 率 不 太
∗ 收稿日期：2018 年 10 月 14 日，修回日期：2018 年 11 月 27 日 基金项目：陕西省教育厅科研计划项目（编号：17JK0337）资助。 作者简介：周宁，男，硕士研究生，研究方向：电力系统分析与配电自动化。邵文权，男，博士，教授，研究方向：输电线 路的继电保护及自适应重合闸。张志华，男，硕士，工程师，研究方向：配电网及其自动化技术等。姚迪，女，硕士研究 生，研究方向：配电网相间故障检测及其自适应重合闸。
Abstract Loop-closing surge current is one of the important reasons for relay protection misoperation. It is of great signifi⁃ cance to study the influencing factors of the closed loop current generated during the closed-loop operation of the distribution net⁃ work for reducing assault of the loop circuit and improving the reliability of the power supply system. By modeling loop current and analyzing the relationship between the loop current and the voltage difference at the closing point and total impedance，it is found that when selecting a circuit with a small voltage difference and a close load at both ends，the assault of circuit is minimal and it is beneficial to improving the success rate of the closed loop. Finally，a equivalent loop model based on PSCAD of distribution network for 10kV feeders in three modes of a certain area is established. It verifies the correctness and effectiveness of the optimal path and provides reliable manipulation basis for safe and stable operation of distribution network.
摘 要 合环冲击电流是引起继电保护误动作的重要原因之一，针对配电网合环操作时产生的合环电流研究其影响因 素对减小合环线路的冲击与提高电网供电可靠性的意义重大。经过对配网合环电流建模，分析合环电流与合环点电压差、 环网总阻抗的关系，可知当选择合环点两端电压向量差较小和两端负荷大小接近的线路时，合环线路冲击最小，有利于提高 合环成功率。通过对三种典型合环模式下 10kV 馈线建立基于 PSCAD 的配电网等效合环模型并仿真分析，验证了该合环最 优路径的正确性和有效性，为配电网的安全稳定运行提供了可靠的合环操作依据。