配电网络合环冲击电流的分析

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磊 !等N 配 电 网 合 环 操 作 环 流 分 析
析& 由于该地区电力负荷密度大!电网结构复杂 ! 用户对电网的供电可靠性要求较高 ! 合环操作频繁 & 靖江供电公司要求结合实际操作的需要 !对用户提出 的合环路径进行分析 !从而给运行人员以依据 !快速 ’ 准确地判断出合环操作的可能性 ! 达到预期目的 & QNC 计算结果 目前!该系统已在江苏大丰’靖 江 的 配 电 网 络 系统中投入了运行 ! 在靖江 QR LS 配电网络系统中 取典型线路计算 ! 结果如表 C 所示 &
启动 设置采样率 7 输入数据 !%!!%!!&!!&!" !#
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计算中间变量 4!- !. !/!0 初始化 %:! 对 % 赋初值 计算电流 % 的值 ! 时间 6 为采样率乘循环变量
, + ! & !% $ ./0 !% , ! & !% "!012 !% ( + ! & !& $ ./0 !& , ! & !& "!012 !& ) + ! & %!% ./0 !% , !& ! ./0 !&& - + ! & %!% 012 !% , !& 012 !&&"
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/ 和 0 之后为 " %" & "& ! #& + !"& # . + ")! #- " 求解上式得到 . 的表达式后再将其带入式 %( & 中就可以得到另外 & 个待定系数的表达式 ! 将它们
整理后得 $
图 ! 简化后的合环电路模型
7186! 91:;<1=14> :/>4< /= .</0128 <//;
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图 ( 电路元件 ) 参数变换后的 ! 域模型图 7186( ?/>4< 12 $ >/:@12 A1BC BD@20=/D: /= .1D.E1B 4<4:42B0 @2> ;@D@:4B4D0
0 &’( ( & %$ & 的 表 达 式 进 行 处 理 后 很 容 易 就 $+ " ! # 能够得到 % %6 & 的表达式 $ " %5 & % %6 & + . ./0!" 6 - / !012!" 6 - 0 4, # 6 # #! " # 将 式 %3 & 中 的 公 式 代 入 ! 即 可 得 到 冲 击 电 流 的
配电网络最大的特点即闭环结构 !开环运行 "!! "#$ 其中每一个负荷都是由单一的母线供电 % 不同母线 所带的负荷区域用联络开关隔离 % 形成供电负荷岛 $ 正常情况下 % 为保证配电网的辐射状运行结构 % 联络 开关一般开断运行 $ 随着配电网络的发展和社会对 供电可靠性要求的提高 % 配电网双向供电和多电源 供电的供电模式日益增多 $ 若选择适当的供电路径 进行合环操作 % 可以增强配电网络的供电可靠性 % 保 证配电网络的供电灵活性 % 提高配电网络的运行经 济性 $ 但在合环操作时 % 合环瞬间将产生较大的冲 击电流 %稳定后电网中可能产生较大环流 % 这都将直 接影响到电网的安全稳定运行 $ 一般情况下 % 操作 人员只能凭经验决定是否可以进行合环 % 所以很容 易造成方法保守 % 降低系统供电的可靠性 $
图 " 计算流程图 7186" FD/.4>ED4 /= .@<.E<@B128 BC4 :@G1:E: 0ED84 .EDD42B
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算例
本 文 以 靖 江 !" #$ 配 电 网 络 系 统 为 例 进 行 分
TB
电 力 自 动 化 设 备
(B ) 叶 清 华 ! 唐 国 庆 ! 王
第 (R 卷
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配电网络合环简介
配电网络合环操作的概念 正 常 情 况 下 %配 电 网 络 结 构 如 图 ! 所 示 %系 统 输电主 干 网 &$$% &’ 和 (%% &’ ’ 都 是 环 状 结 构 运 行
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合环冲击电流计算数学模型
线路 !
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表达式 "
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在合环前合环线路上不可能有电流通过!故$ %#%)*& + )!则显然 #%%)*&也应该是零" 由此!可忽略由 线路电感引起的计算模型中的反向电压源 " 即 $ & & & % $ & + !% % $ & , !& % $ & + % ’ , ( & ! % $ - " & +
计算流程图 计算流程图如图 " 所示 "
图 ! 中 % 号厂站 !" #$ 母线电压为 !%! 相角为 !%# 合环线路另一端也就是 & 号厂站的 !" #$ 母线电 压为 !&! 相角为 !&#" 和 # 分别是图 & 中环路 ! !" ! # !$ 段总的电阻和电感 " &’& 公式推导 将系统合环线路外其他部分用等值负荷处理 ! 由于等值负荷和线路阻抗比很大 ! 故在计算冲击电 流 时 可 以 忽 略 不 计 !计 算 合 环 瞬 间 冲 击 电 流 电 路 $ 域模型如图 ( 所示 "
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模型建立及简化 图 $ 所 示 系 统 %正 常 时 开 环 运 行 %当 故 障 检 修 时需进行合环操作 % 合环点为 + 点 ( 由于合环前母 线 ! %$ 间存在电压差 % 故在合环瞬间会产生一冲击 电流叠加在环路中 % 若该电流很大则可能会给系统 带来不安全因素 (
(Q ) G"W$+ G :!:".[H\"PHHPZ. ZN P 5<4-- !3<’=- 3( !
M-4 78(M 6-5<(J 7(4 4-’8 ! 5&6- J&=54&K;5&(0 =@=5-6 ’0’! 8@=&= (])N :;;; <+3"&= (" 8(5-+ 9%&/-6&!CEER!CD *B#$ F^C V F^EN
图 $ 配电网络合环略图 123#$ DC5=2?4 ;< 6=;>2?3 =;;: 2? @2>5A2BC52;? 3A2@
第(期

霄 ! 等 $ 配电网络合环冲击电流的分析
(%
由于线路呈感性 ! 合环至稳态整个过程应是振 荡衰减的 ! 因此计算该电流时需建立微分方程 ! 得到 实时响应 ! 才能了解电流变化情况以及它对系统的 影响 " 为计算方便 ! 需对系统进行简化 " 首先 ! 计算环 流可略去图中的负荷 # 其次 ! 对于 !" #$ 及以下电压 级的架空线路 ! 可不计线路电纳 # 对合环开关所在联 络线路部分 ! 使用集中参数模型 ! 不考虑合环开关在 线路中的位置分布及作用 ! 即得图 ! 所示简化模型 "
9(0=54;95&(0 7(4 98(=-J ! 8((3 9(0=54;95&(0 =@=5-6(P)N 7">’! +("6-"/3$$% ?("&.’(*& @-&’," 3"0 :">-+&- A3"*! )3./*+’",!BCCD= 8+(.--0’",& ;.(@-&’,"(E)= (=N8N )$(=N0)! BDDCN FEF V ^DCN
& " #
联立式 %&&和 %!&!进行比较之后可得出以下 ! 个 等式 $
.+ 0 + ) ." ! #+/+) / " ! # + 0 "& + , -
%( &
将上面 ! 个等式整理之后 !有 . + , 0! / + ) , " . ! # 将它们一起代入方程组 %( & 的第 ! 个等式 ! 消去
’ LS DNTRB DNDFF DNFDU
相角差 ’ *# #
环路阻抗
’ ! BNDR c A QN^R FNED c A ^NED QNBD c A TNQD
冲击电流 能否 合环 ’P
(T ) $P_PH>[P " !:"..$\ ]N .0?-4=- J&=54&K;5&(0 =@=5-6 (7
表 C 冲击电流计算结果 O’KNC G’89;8’5&01 4-=;85=
变电站 名称 土桥变 + 斜桥变 礼士变 + 东兴变 靖江变 + 马洲变 电压差
的开发应用 (% )N 电力系统自动化 !BDDB !BF *BB #$FF V FEN
/W X&01 ! <;’ ! O*$+ +;( ! Y&01 ! )*$+ ,-& ! !" #$ N Z-?- ! 8(36-05 ’0J ’338&9’5&(0 (7 5<- ’0’8@=&= =@=5-6 7(4 98(=-J 8((3 (3-4’5&(0 (7 J&=54&K;5&(0 0-5M(4L ( % ) N !* ! /(63/’(" () 7$-./+’. 8(5-+ 9%&/-6& !BDDB ! BF *BB #$ FF V FEN
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. ! # 3 %" 4+ - # & ! %"& +!!"& #&& 0 ! #35. ! # / ! # 3 ) ! # 5 ". ! #&
%3 &
式 %3 & 中所列 ! 个等式的左边实际就是拉普拉 斯逆变换后所要得到的最大冲击电流的实时公式 的系数 " 用 拉 普 拉 斯 反 变 换 对 % % &. $
E! $段 ! + "段 E $ !段 $ #段 !$ E/ !!
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母线 ) 负荷 ! 配网合环点
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母线 * 负荷 $
图 ! 配电网络合环示意图
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收稿日期 )+%%0 ( !% 百度文库 !!

J
本次电流值是否 小于上次循环 H
I
输出最大值出现时间及其数
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停止
0 & & %$ & + % % &. $ & - & / & $ -" $ +" ! # # $ -"
对该式进行通分得到如下表达式 $
2 + / $ + / " ! # + 0 $2 + 0 "2 & %$ & 1 . $ + . " $ ! # 2 # %$ + "2&%$ + " ! # &
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第 +( 卷第 0 期 +%%( 年 0 月
电 力 自 动 化 设 备
,-./012/ 345.1 670489024: ,;72<8.:0
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配电网络合环冲击电流的分析
陈 霄 %王 磊 %李 扬
&东南大学 电气工程系 %江苏 南京 $!%%,- ’ 摘要 ) 配电网络合环操作时 % 一般只验证合环后稳态电流是否会造成潮流超过设备限额 % 而没有考 虑合环瞬时的最大冲击电流对电网的安全 + 稳定运行的影响 ( 为此提出了计算合环最大冲击电流的 方法 %给出了合环冲击电流计算的数学模型及计算方法和计算流程图 % 并根据现场实际情况编写程 序对此过程进行模拟 ( 目前 % 该系统已在江苏大丰 ! 靖江配电网络系统中投入运行 % 实际应用表明 % 该方法对电网实际运行有一定的指导意义 ( 关键词 ) 配电网络 * 合环 * 冲击电流 中图分类号 ) ". "/0 * ". "文献标识码 ) # 文章编号 ) $%&’ ( ’&)* &+%%( ’%0 ( %%0% ( %/ 状态 %!!% &’ 母线都是开环运行的 ( 配电网都是开 环运行的 ( 当母线 ) 需要检修或出现故障时 % 就需要通过 在配电网络合环点闭合联络开关 % 将 ) 上的部分负 荷转移到母线 * 上 % 从而保证不间断供电 % 这种对联 络开关进行闭合的操作就称为合环操作 ( !#$ 配电网络合环操作的潜在危险 配电网络合环操作一方面可减少用户停电 % 提 高 网 络 供 电 可 靠 性%但 另 一 方 面 %合 环 操 作 对 电 力 系统存在潜在危险性 ( 具体分析如下 ) 图 ! 中 % 母线 ) 和母线 * 通过合环开关并联运行时 % 除了需要验 证合环后的稳态电流外还需考虑合环瞬时的暂态 冲击电流 * 正 常 情 况 下 % 只 要 ) %* 母 线 的 电 压 差 不 是很大时 % 合环后通过联络开关的稳态电流不大 * 但 是在合环瞬时 % 线路会产生暂态冲击电流 %可能会导 致保护动作 % 从而造成大面积的停电事故 % 造成无法 弥补的经济损失 ( 因此 % 对于配电网络合环操作 % 一 定要谨慎进行 (
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