引言 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，雙向供電成為常用的供電模式。配電網(wǎng)一般采用閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行的供電方式。在倒負(fù)荷或線路檢修時(shí)，通過合、解環(huán)操作可以減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，但由此引起的環(huán)流，對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行有很大的影響[1]。若通過潮流計(jì)算對(duì)合環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行分析和計(jì)算，有助于運(yùn)行人員對(duì)地區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而保證用戶利益，減少停電損失。 　　蘇州地區(qū)電力負(fù)荷密度大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雙向供電模式多，用戶對(duì)電網(wǎng)的供電可靠性要求較高，合環(huán)操作頻繁。針對(duì)這一特點(diǎn)，我們開發(fā)了蘇州配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)，它結(jié)合實(shí)際合環(huán)操作的需要，對(duì)蘇州地區(qū)的部分線路和廠站進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮喕?，?duì)可能的合環(huán)路徑進(jìn)行分析，從潮流的角度給運(yùn)行人員以依據(jù)，從而快速、準(zhǔn)確地找出最佳合環(huán)路徑，達(dá)到預(yù)期目的?？梢?，系統(tǒng)的開發(fā)有重要的實(shí)際意義。 　　1 系統(tǒng)研制 　　1．1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　蘇州配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的主要在于：運(yùn)行調(diào)度人員在合環(huán)操作前，可以根據(jù)合環(huán)操作的需要在系統(tǒng)中進(jìn)行潮流計(jì)算，根據(jù)合環(huán)分析系統(tǒng)提示的信息進(jìn)行操作。為了提高計(jì)算的精確性，合環(huán)分析系統(tǒng)在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，不僅包含了與合環(huán)線路直接相關(guān)的線路信息，而且包含了整個(gè)蘇州電網(wǎng)，將供電網(wǎng)和配電網(wǎng)全部考慮進(jìn)去。 　　由于蘇州地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了使用戶的實(shí)際操作更為方便，在系統(tǒng)構(gòu)建前，根據(jù)蘇州電網(wǎng)的特點(diǎn)和實(shí)際可能的合環(huán)線路，在保證工程計(jì)算準(zhǔn)確的前提下，對(duì)整個(gè)蘇州地區(qū)的電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕x擇了40多個(gè)重要的廠站組成電網(wǎng)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(qū)變等。 　　針對(duì)配電網(wǎng)變化多、合環(huán)操作復(fù)雜的特點(diǎn)，系統(tǒng)引人合環(huán)模板的概念，即預(yù)先定義好幾個(gè)常用的合環(huán)形式，如兩條10kV饋線合環(huán)操作的模板，20kV饋線合環(huán)操作的模板等。當(dāng)分析某兩條饋線合環(huán)時(shí)，只要調(diào)入合環(huán)模板，選擇合環(huán)饋線所在母線，輸入必需的線路參數(shù)和負(fù)荷參數(shù)即可進(jìn)行合環(huán)計(jì)算。這樣，一個(gè)模板適用多種合環(huán)操作，用戶使用十分方便。 我個(gè)1采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在集成的VC++6．0[2]開發(fā)環(huán)境下，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程、調(diào)試，使系統(tǒng)易擴(kuò)充、易維護(hù)。網(wǎng)絡(luò)所需參數(shù)及運(yùn)行結(jié)果存儲(chǔ)于Access數(shù)據(jù)庫中，用戶可方便地通過系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改和維護(hù)。 　　1．2 系統(tǒng)組成 　　蘇州配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)主要由兩個(gè)子系統(tǒng)組成，即繪圖及系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng)、合環(huán)計(jì)算分析子系統(tǒng)，并提供相關(guān)幫助。 　　a、繪圖及系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng) 　　該子系統(tǒng)提供了多種電力系統(tǒng)常用圖元，如斷路器、變壓器、負(fù)荷等，以此繪制蘇州地區(qū)系統(tǒng)接線圖和各個(gè)廠站內(nèi)部接線圖。這樣可以全面地反映電網(wǎng)的總體情況，為合環(huán)計(jì)算分析準(zhǔn)備了必要的數(shù)據(jù)。 　　b、合環(huán)計(jì)算分析子系統(tǒng) 　　該子系統(tǒng)為用戶提供了合環(huán)前校核合環(huán)電流大小的手段，給出了合環(huán)前后的電壓水平和合環(huán)后的電流情況。在合環(huán)電流超過400A時(shí)，系統(tǒng)將提示“電流越限!”，予以警告。 　　合環(huán)分析系統(tǒng)提供了正常方式下的電網(wǎng)運(yùn)行工況（即基本工況）。這樣，用戶可以將不同的運(yùn)行方式存為不同的工況（如最大負(fù)荷情況、高峰負(fù)荷情況等），調(diào)入不同的工況可計(jì)算出不同工況下的合環(huán)電流。 針對(duì)配電網(wǎng)合環(huán)的特點(diǎn)，該系統(tǒng)給出了常用的合環(huán)分析模板。用戶可以根據(jù)需要用繪圖及系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng)在系統(tǒng)圖中添加新的廠站，完善系統(tǒng)；也可在系統(tǒng)圖中定義新的合環(huán)分析模板，便于進(jìn)行相關(guān)饋線的合環(huán)計(jì)算。 　　1．3 計(jì)算模型 　　配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)是潮流計(jì)算。常規(guī)潮流計(jì)算的任務(wù)是根據(jù)給定的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行條件求出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，包括系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)（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(jì)算的已知量與待求量之間是非線性關(guān)系，所以，潮流計(jì)算問題在數(shù)學(xué)上是多元非線性代數(shù)方程組的求解問題，一般采用迭代方法計(jì)算。 合環(huán)計(jì)算既涉及地區(qū)電網(wǎng)，又涉及配電網(wǎng)。由于不易獲得完整的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，因此，如何使計(jì)算方法及結(jié)果滿足工程實(shí)際的需要，是配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)研制的關(guān)鍵，也是難點(diǎn)。 圖1所示為一種典型的合環(huán)情況。 [align=center] [/align] 　　合環(huán)前，設(shè)變壓器高壓側(cè)母線電壓分別為U1，U2；低壓側(cè)母線電壓為UP1，UP2；變壓器阻抗分別為Z1，Z2；變壓器高壓側(cè)流進(jìn)的功率為SH1，SH2低壓側(cè)流出的功率為SL1，SL2（分別對(duì)應(yīng)低壓側(cè)母線上所接的兩個(gè)負(fù)荷SL1＝S1+LD1，SL2＝S2+LD2；LD1，LD2為合環(huán)線路負(fù)荷；S1，S2為合環(huán)變壓器其他線路負(fù)荷）。合環(huán)后，設(shè)變壓器高壓側(cè)母線電壓分別為U1’，U2’低壓側(cè)母線電壓為UP；變壓器高壓側(cè)流進(jìn)的功率為SH1’，SH2’；低壓側(cè)流出的功率為SL1’，SL2’。 　　經(jīng)過推導(dǎo)與計(jì)算，得出合環(huán)功率SCB和電流ICB的表達(dá)式如下： [align=center] [/align] 　　另外。配電網(wǎng)合環(huán)時(shí)負(fù)荷模型的處理與配電網(wǎng)的特點(diǎn)有關(guān)。配電網(wǎng)運(yùn)行中負(fù)荷節(jié)點(diǎn)多，往往呈梳狀結(jié)構(gòu)，而且一般無表計(jì)實(shí)時(shí)記錄負(fù)荷。為了使潮流計(jì)算更好地反映實(shí)際運(yùn)行情況，需對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行合理分析。一般為了計(jì)算方便，配電網(wǎng)負(fù)荷往往簡單地歸結(jié)于一點(diǎn)，這樣雖簡化了計(jì)算，但模型不夠精確。本系統(tǒng)在建立負(fù)荷模型時(shí)，充分考慮了配電網(wǎng)負(fù)荷梳狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，讓負(fù)荷均勻分布于配電網(wǎng)線路上，再利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行負(fù)荷移置，便于潮流計(jì)算，也提高了精度。 　　以理論分析為指導(dǎo)并通過實(shí)際測試，可找出影響合環(huán)潮流和合環(huán)電流的實(shí)際因素，即：合環(huán)饋線所在變壓器高壓側(cè)及低壓側(cè)電壓，合環(huán)饋線的負(fù)電網(wǎng)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行工況（線路參數(shù)、負(fù)荷、變壓器分抽頭位置），合環(huán)饋線所在變壓器的總負(fù)荷，合環(huán)前饋線所屬母線電壓，合環(huán)線路參數(shù)及負(fù)荷等。 通過以上數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可在合環(huán)前自動(dòng)進(jìn)行電壓調(diào)整，從而使合環(huán)前的潮流情況和電壓水平與實(shí)際基本一致，保證了合環(huán)計(jì)算的準(zhǔn)確性。并且，在合環(huán)操作之前，系統(tǒng)提供了合環(huán)路徑的校驗(yàn)，從操作角度給運(yùn)行人員以依據(jù)。 　　2 系統(tǒng)特點(diǎn) 　　2．1 模型合理 　　配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)建立了與合環(huán)有關(guān)的蘇州地區(qū)接線圖和廠站接線圖，既方便了合環(huán)分析，也為計(jì)算提供了較為精確的系統(tǒng)參數(shù)。 通過理論分析和大量計(jì)算，本系統(tǒng)確定了合理的合環(huán)饋線的負(fù)荷模型，算例結(jié)果（見表1）表明，準(zhǔn)確率較高，滿足工程要求。 　　2．2 實(shí)用性強(qiáng) 　　該系統(tǒng)針對(duì)配電網(wǎng)的特點(diǎn)和配電人員的需求而開發(fā)。調(diào)度人員能夠根據(jù)不同的配電網(wǎng)供電模式創(chuàng)建不同的模板，進(jìn)行合環(huán)計(jì)算。系統(tǒng)計(jì)算合環(huán)潮流的結(jié)果能夠有效地反映當(dāng)前的運(yùn)行情況，而且數(shù)據(jù)結(jié)果直觀明了，不僅顯示在相應(yīng)的配電網(wǎng)合環(huán)圖上，調(diào)度人員也可以通過數(shù)據(jù)表格進(jìn)行瀏覽。 該系統(tǒng)的操作方式適合于調(diào)度人員及配電系統(tǒng)的特點(diǎn)。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入時(shí)，調(diào)度人員只要輸入設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如型號(hào)、長度等參數(shù)，電氣參數(shù)計(jì)算由系統(tǒng)自身完成。針對(duì)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，調(diào)度人員可以輸入負(fù)荷電流大小、電壓水平、功率因數(shù)，從而代替線路的有功、無功負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 調(diào)度人員通過方便的繪圖工具及豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，可以很容易地建立、維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。而樹型菜單、快捷鍵的設(shè)計(jì)，為分析、計(jì)算提供了有效的手段。 　　3 算例分析 　　從表1的計(jì)算結(jié)果可以看出，本系統(tǒng)的計(jì)算準(zhǔn)確率較高，滿足工程要求。但在實(shí)際應(yīng)用中，難免會(huì)有誤差。誤差的來源包含多個(gè)方面。 　　3．1 地區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況 　　由于電網(wǎng)運(yùn)行工況斷面不易獲得，所以系統(tǒng)在很大程度上無法與實(shí)際運(yùn)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(shí)際運(yùn)行操作中經(jīng)常變動(dòng)，但記錄數(shù)據(jù)往往被忽視。實(shí)際上，對(duì)于合環(huán)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(hào)決定）對(duì)合環(huán)電流的大小有很大影響。 　　在變壓器投運(yùn)后，其阻抗大小由分抽頭位置決定，合環(huán)電流的大小與分抽頭位置有關(guān)。由計(jì)算分析可知，若變壓器抽頭位置改變一個(gè)擋位，會(huì)引起幾十安的電流變化。由于無法得知實(shí)際的抽頭位置，所以系統(tǒng)默認(rèn)其在出廠參數(shù)的。擋位置，這樣勢必帶來誤差。 　　b．電容器的投切 　　在實(shí)際運(yùn)行中，電容器的投切往往是成組進(jìn)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(gè)矢量值，這才是參與計(jì)算的合環(huán)變壓器其他線路負(fù)荷。由于系統(tǒng)忽略了無功補(bǔ)償裝置的影響，因此也會(huì)有誤差產(chǎn)生。 　　c．功率因數(shù) 　　由于在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，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(shù)推導(dǎo)出P，Q的大小，而功率因數(shù)也非實(shí)測值，所以，功率因數(shù)的準(zhǔn)確與否對(duì)合環(huán)計(jì)算的誤差有一定影響。 　　3．2 饋線負(fù)荷分布 　　配電網(wǎng)是直接面對(duì)用戶的電力網(wǎng)絡(luò)，它的負(fù)荷分布大致是均勻的，所以，系統(tǒng)所用的負(fù)荷模型將負(fù)荷位置置于中間。但在實(shí)際情況下，負(fù)荷位置處在靠前或靠后的地方，這就需要運(yùn)行人員對(duì)實(shí)際的運(yùn)行情況有所了解，從而得到較為準(zhǔn)確的負(fù)荷位置，才能有更為準(zhǔn)確的計(jì)算值。 　　3．3 數(shù)值計(jì)算的精度 　　由于在該系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)處理數(shù)值部分用的是單精度的處理方法，即精確到小數(shù)點(diǎn)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(tǒng)計(jì)算的準(zhǔn)確度。 　　綜上所述，影響系統(tǒng)計(jì)算精度的因素是多方面的。根據(jù)實(shí)際情況，該系統(tǒng)在計(jì)算模型上采取了一定的措施，如電壓的自動(dòng)調(diào)整、負(fù)荷位置的選擇等，保證了實(shí)際工程的準(zhǔn)確度，用戶使用起來也很方便。 　　4 結(jié)語 　　蘇州配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)結(jié)合蘇州地區(qū)的電力結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從潮流的角度對(duì)合環(huán)操作進(jìn)行指導(dǎo)。其計(jì)算模型合理，結(jié)果準(zhǔn)確，界面友好，使用方便，為生產(chǎn)調(diào)度部門提供了有效的工具，在蘇州調(diào)度現(xiàn)場投運(yùn)后受到用戶好評(píng)。 　　通過對(duì)該系統(tǒng)的開發(fā)和研制可以看出，合環(huán)操作雖然在配電網(wǎng)上進(jìn)行，但它與供電網(wǎng)有著密切關(guān)系，怎樣獲取較為完整的網(wǎng)絡(luò)（供電網(wǎng)和配電網(wǎng)）結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)直接關(guān)系到系統(tǒng)的使用效果。所以，在今后的調(diào)度運(yùn)行過程中，調(diào)度人員需要注意收集、保存相關(guān)的參數(shù)和信息。 在使用現(xiàn)有的配電網(wǎng)合環(huán)分析系統(tǒng)進(jìn)行合環(huán)分析計(jì)算的同時(shí)，我們將繼續(xù)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行深入的研制和開發(fā)。一方面，要與地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)相聯(lián)，確保得到及時(shí)、準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行參數(shù)[4]；另一方面，要在系統(tǒng)中加入配電網(wǎng)合環(huán)操作專家系統(tǒng)，不但給出計(jì)算結(jié)果，同時(shí)提供解合環(huán)的操作指導(dǎo)，輔助運(yùn)行人員進(jìn)行決策，為配電網(wǎng)能夠更加安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行提供依據(jù)。 　　 轉(zhuǎn)自：東方自動(dòng)化