2022年kV配电网合环转电风险评估方法研究.docx

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1、精品学习资源工程硕士学位论文10kV 配电网合环转电风险评估方法争论作工者程姓领名域唐鹤电气工程校 内 指 导 教 师蔡泽祥教授校 外 指 导 教 师倪伟东高级工程师所在学院论 文 提 交 日 期电力学院2021年 10 月 18 日欢迎下载精品学习资源Research on Loop-closing Risk Assessment for 10kV Distribution NetworkA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate： TangHe Supervisor： Prof. CaiZexiangSenior E

2、ngineer Ni WeidongSouthChinaUniversity of Technology Guangzhou, China分类号：学校代号： 10561学 号： 202120213912华南理工高校硕士学位论文欢迎下载精品学习资源10kV 配电网合环转电风险评估方法争论作者姓名：唐鹤指导老师姓名、职称：蔡泽祥教授倪 伟 东 高 级 工 程 师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电气工程论文形式： . 产品研发. 工程设计. 应用争论. 工程 /工程治理. 调研报告争论方向：电力系统爱惜，把握与自动化论文提交日期：年月 日论文答辩日期：年月日 学位授予单位：华南理工高校学位授予日

3、期：年月 日答辩委员会成员：主席： 委员：欢迎下载精品学习资源华南理工高校 学位论文原创性声明本人正式声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行争论所取得的争论成果；除了文中特殊加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品；对本文的争论做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明；本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担；作者签名：日期：年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全明白学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 争论生在校攻读学位期间论文工作的学问产权单位属华南理工高校；学校有权储存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，答应

4、学位论文被查阅 电子杂志社全文出版和编入 CNKI 中国学问资源总库，传播学位论文的全部或部分内容；请在以上相应方框内打 “”作者签名：日期： 指导老师签名：日期作者联系电话：电子邮箱： 联系地址 含邮编：欢迎下载精品学习资源摘 要科技的进展和人民生活水平的不断提高，促使用电客户对电能质量的要求越来越高，供电的间断性对生产生活的影响也越来越大，在客户需求的推动下，保证用户的不间断供电显得尤为重要；为提高配电网的供电牢靠性，佛山配网调度开头尝试不停电转供电；配电网自身存在 “不行观 ”、“不行测 ”的特点，且不停电转电受到的影响因素较多，包括合环开关两侧电压差、相角差、配电线路复杂的运行参数、主

5、网运行方式调 整不行预知性等；上述因素使不停电转电的合环条件显现多种复杂状况，一旦条件不 足，可能使合环操作中产生过大环流，引起配电线路过流爱惜误动，影响正常的客户 的正常供电；目前，国家电网和南方电网以及国外对配电网的不停电转工作开展了大 量的探究，主要争论方向一般集中在理论运算的范畴，方法较为单调且定量运算结果 与实际合环结果相差较大，可能显现对合环决策的误导；本课题结合佛山电网实际，主要有以下几方面的争论：1）从地区电网结构特点入手，分析并提出10kV 合环转电操作的方式，并在此基础上争论不停电转电的运算模型，在实际的应用过程中将合环转电运算模型进行不断简化，将大量参数的定量运算转化成为

6、简化网络的定量运算和可能造成的后果缺失） 与发生概率的乘积作为合环转供电风险评估供应决策参考；2）全面把握佛山 10kV 电网合环操作情形，通过分析大量数据，提出六类合环运算方案，依据不同方案运算合环成功率，整体评估佛山10kV 电网合环操作风险； Starting from the structure characteristics of regional power network, this paper analyzed and presented 10kV loop closing operation types. Based on it, the paper proposed cal

7、culation model of the loop closing operation, and the calculation model can be simplified in actual application, which can simplify the quantitative calculation of large parameters to quantitative calculation of the simplified network and provide references to loop-closing risk assessment through th

8、e possible consequences multiplied by the probability of occurrence.2 According to the situation of Foshan 10KV Distributionnetwork and the mass data analysis, it presented six types of loop-closing calculation program and calculate the success rate ofdifferentloop-closingprograms toestimate the loo

9、p-closingoperational risk assessment for Foshan 10KV Distribution network integrally.3 It stated loop-closing influencing factors and then gave some meaningful quantitative conditions to loop closing operation. Combined with engineering practical problems, this paper gave gradual correction to the v

10、arious elements of the risk assessmentand proposed suitable risk assessmentmethods to Foshan 10KV network loop closing operation, which could provide advice and help for promoting the loop closing work.Key words: Loop-closing, Risk Assessment, Distribution Network欢迎下载精品学习资源目 录摘 要 1目 录 1第一章绪 论 11.1 争

11、论意义 11.2 争论现状 21.3 本文主要争论内容 3其次章佛山电网 10KV 合环转电影响因素分析 5 2.110K V 合环方式的分类 52.210 K V 合环转电影响因素分析 82.210.1 合环网络等值 82.210.2 合环稳态电流运算模型 92.210.3 合环冲击电流 11第三章 佛山电网 10KV 合环风险整体评估 13欢迎下载精品学习资源3.1 佛山电网合环情形 133.2 合环运算条件 183.1.1 合环点阻抗情形 133.1.2 合环方式分布 163.1.3 馈线载流量统计 173.2.1 电压向量范畴 18欢迎下载精品学习资源3.2.2 不同合环方式母线电压相

12、角差范畴203.3 合环成功率运算分析 213.3.1 方案一 223.3.2 方案二 223.3.3 方案三 233.3.4 方案四 243.3.5 方案五 243.3.6 方案六 253.3.7 结论 263.4 环路阻抗对合环成功率影响分析26第四章 佛山电网 10KV 合环操作风险个体评估 28欢迎下载精品学习资源4.1 合环操作风险评估量化284.2 风险值运算方法 284.3 风险的把握 314.4 简化网络潮流运算 314.5 应用实例 36结 论 38参考文献 39攻读硕士学位期间取得的争论成果40致 谢 414.2.1 后果值 284.2.2 概率值 29欢迎下载精品学习资源

13、绪 论 第一章1.1 争论意义社会和经济的快速进展对创建国际先进供电企业提出新的挑战；依据国家电监会、网省公司有关供电牢靠性治理工作指导看法，始终坚持以“提高供电牢靠性 ”为总抓手，以客户为中心，在基础治理、规划建设、综合停电、运行爱惜、需求侧治理、技术进步六个领域不断提高供电牢靠性治理水平，削减客户停电时间，有效支撑客户中意度；在降低用户平均停电时间和停电次数的年度目标压力下；局制定客户停电时间指标，层层分解下达到区供电局和供电所，并纳入考核；求真务实开展客户停电时间统计和分析，不断提升客户停电精细化治理水平；配电网建设按“主干配 ”配网目标网架建设策略开展配网规划；统筹规划10kV 出线间

14、隔使用，科学合理划分供电分区， 杜绝跨区供电现象，供电分区主干网目标网架能够中意进展需求；按主干线分段原就，在 10 千伏线路上合理安装分段开关、分支线开关，确保10kV 线路全部分段；合理把握 10kV 线路供电半径，把握 10kV 分支线长度，规划解决10kV 线路“分支再分支”情形；严格执行转供电治理有关规章制度，依据“能转必转 ”的原就，具备转供电条件的线路停电必需实行转供电，转供电率达到100；深化推广 10 千伏线路合环转电；加强线路环网点治理，编制环网线路相序对应情形表，利用停电转供电机会确认环网两侧线路相序一样性；定期公布具备合环转电条件的线路清单；加强转供电统计分析，每月定期

15、统计转供电率、合环转电比例和短时停电转电操作时间，通报转供电工作完成情形，分析转供电工作对供电牢靠性指标的影响，同时对转供电率指标进行考核；开展供电牢靠性精益化治理争论，创新综合停电时户数治理机制，促进年度时户数预控更加科学合理；每月定期召开停电和谐会，合理支配月度停电方案，月度停电方案必需来源于年度停电方案，没有列入年度停电方案的，严格执行非月度方案管理流程；每月运算下月停电方案影响的时户数，做到“先算后停 ”；但同时，电网中运行设备的日常检修爱惜和各类缘由造成的故障仍对供电牢靠性造成严肃影响；调度部门始终接受 “先解环后合环 ”的方式进行配网间的负荷转移，这样势必会造成客户的间断性供电，导

16、致用户停电时间和停电次数的增加，同时降低了配电网的供电牢靠性； 随着配电网的日益进展，配网网架日益趋于成熟，各种环网方式在配网中普遍使用、欢迎下载精品学习资源但由于系统短路阻抗受限国内配网往往实行了开环运行的方式，完全具备合环转电操作的实施条件；合环转电操作可大大地削减用户的停电次数，已经得到逐步应用；佛山配电网同样面临高标准的供电牢靠性和保证重要用户的不间断供电的要求，尝试合环转供电势在必行；因合环开关两侧电压差、相角差、配电线路复杂的运行参数、主网运行方式调整不行预知性等缘由，可能使不停电转电操作中环路中产生过大环流，引起配电线路过流爱惜误动；调度人员把握的技术分析手段也特殊有限，进行不停

17、转电操作时，只能依靠以往体会，没有系统的理论运算和评估标准，存在着确定的操作风险；为了中意佛山供电局创国际先进、国内领先供电企业对调度运行工作的进展需要，在确保电网安全运行的同时，提高供电牢靠性，提升客户服务水平，佛山地区在削减用户停电次数和用户停电时间上进行积极的探究和争论；随着佛山地区配电网的日益进展，配电线路间接受“手拉手 ”、“N-1”以及“N供一备 ”等环网接线结构，平常运行时线路间又是独立的开环运行，配网现况已经具备不停电转电操作的实施条件；不停电转电操作将大大地削减用户的停电时间和停电次数，将大大的提升佛山局 供电牢靠性；为全面推行配电网合环操作，最大限度的保证配电网的安全，需全

18、面进 行 10kV 配电网合环转供电的风险评估和分析，为不停电转电操作供应理论依据以及指导，以期提高合环转电的成功率，从而有效提高供电牢靠性；1.2 争论现状配电网是一个错综复杂的网络，它不像输电网互联互通，每一个配电网网架单元就是一个互通互联的网络，网架单元下负荷点数目分层级支配，从主干线到分支线到配变呈放射状分布 1-4 ，随着地区配电网的日益进展，配电线路主干线路间接受“手拉手”、“N-1”以及“N供一备 ”等环网接线结构为保证系统短路阻抗可控一般实行线路间独 立的运行方式；配电网不停电转电是指两个变电站或者开关站的10kV 馈线之间通过分段及联络开关进行负荷转移的过程；正常运行时运行线

19、路间的环网开关处于断开的状态，两条 10kV 馈线各自供供电范畴的负荷；当其中某条10kV 馈线的负荷由于检修以及网络受限等缘由需要转移，通过合上线路间的联络开关断开分段开关的方式进行操作；传统的电力系统调度规程，合环操作一般有如下基本操作原就：转供电线路电源来自同一 220kV 变电站，稳态运行时线路的总电流不大于供电线路的额定载流量；相应的爱惜装置投退及定值更换已按方式单要求完成，确认母线电压差小于5%；假如母线电压差大于5，联系监控调整母线电压差至5%以内；以保证合环潮流不会引起继欢迎下载精品学习资源电爱惜动作等；在实际的不停电转电操作中，除了上述原就调度人员把握的技术分析手段有限；主网

20、的运行方式由于网络互联互通的特点，灵敏多变，两条10kV 馈线在主网方式调整前属同一片区，在主网方式调整后可能就不中意合环条件了；变电站及开关站母线负荷每日不同时段都是连续变化的，母线的电压和相位会受负荷的影响；合环转电操作假如不依据方式单支配有方案进行可能存在较大的操作风险，设备过载、继电爱惜误动、短路电流超标这些情形都可能因合环潮流过大而显现合环过程中短时的电磁环网引起主网的爱惜误动等，合环转电失败不仅会影响电网和设备的安全稳固运行，而且会波及更多的客户供电受到影响，传统的做法是接受“先停后转 ”的方式进行负荷转移，虽然缺失了部分牢靠性，以保证电网的安全和客户的有方案供电；目前，国网和南网

21、以及国外的一些电力公司正在对配电网的不停电转电开展了一些探究，主要进行了理论运算和合环过程仿真争论，也开发过一些合环过程运算软件5-14；其中文献 5 针对吉林配网频繁的负荷转移开发了配电网合环操作决策支持系统；文献 6 将配电网合环安全性分析系统的运算结果、电力系统分析综合程序PSASP运算结果与实际电流分别进行了比较，提出了配电网合环安全性分析系统的改进方向；文献 8 结合深圳电网特点，接受基于数据采集与监视把握SCADA 系统的配电网合环操作风险评估系统的运算结果相对比；得出具有较高精确性的结论，并对系统的前景做了展望；文献 9 以杭州某 10kV 配网的合环操作为例，利用PSCAD/E

22、MTDC 软件搭建系统仿真模型，探究了几种减小合环电流的方法措施；归纳起来，配电网的合环转电操作主要存在以下几个问题：（1） 配电网部分运行参数通过现有的技术手段仍无法获得， 不停电转电过程中通过数据采集与监视把握 SCADA 系统仅采集到 10kV 母线的电压和各条馈线的电流，母线及馈线间相角数值及差值无法采集；（2） 配电网环网点经常设置的不合理，不停电转电工作的开展对规划设计时合理设置环网点位置提出更高的要求，不停电转电对于配网及上一级电网运行方式有着严格要求，复杂的配电网结构对合环条件也提出严格边界条件；（3） 社会经济的高速进展对供电牢靠性要求仅依靠运行人员体会难以中意；1.3 本文

23、主要争论内容欢迎下载精品学习资源在不停电转电操作推动过程中，各地的供电企业都进行了不同程度的探究，完善的理论争论和操作规程尚未形成，在全网全国也未有相关的标准出台及推广；本课题主要针对网内国内现状以及佛山的实际情形进行了相关的争论，主要内容包括：（1） 从佛山现有的配电网结构入手，分析并提出 10kV 不停电转电操作的模式，建立不停电转电运算模型，在实际的应用过程中将合环转电运算模型进行简化，将大量参数的定量运算转化成为简化网络的定性运算为合环转供电风险评估供应决策参考；（2） 全面把握佛山 10kV 电网合环操作情形，通过分析大量数据，提出六类合环运算方案，依据不同方案运算合环成功率，整体评

24、估佛山10kV 电网合环操作风险；（3） 依据合环影响因素，提出 10kV 电网合环操作风险的个体评估方法，使本文的风险评估方法具有更丰富的应用性，极大完善了10kV 合环操作的风险评估方法；欢迎下载精品学习资源其次章佛山电网 10kV 合环转电影响因素分析高标准的供电牢靠性和保证重要用户的不间断供电的要求，配电网在设计和建设 中接受 “手拉手 ”、“N-1”以及 “N供一备 ”等环网接线结构，而在运行过程中受系统短路电流等因素的影响一般实行开环运行的方式；在这种情形下为保证对用户的牢靠供电，除实行合理的结构、严把挂网运行设备质量关等措施外，仍然会遇到设备检修或负荷需要转移时，不停电转电便成了

25、削减用户停电次数提高供电牢靠性的重要措施；变电站及开闭所 10kV 母线馈线之间的合环转电操作提高了供电牢靠性，但由于配电网接线比较复杂，负荷随机性大等特点，10kV 合环转电操作受到众多因素的影响；本章结合佛山电网对变电站及开闭所10kV 母线馈线之间的合环转电操作进行了分类， 分析各类方式的特点，建立 10kV 合环等值模型和合环冲击电流等值模型，并深化分析合环稳态潮流运算，得出 10kV 合环转电操作的影响因素；2.1 10kV 合环方式的分类变电站变低母线 10kV 馈线之间的合环是目前降低配电网停电次数和停电时间的重要手段，精确分析 10kV 合环方式的类型，分析合环对电网拓扑的转变

26、时正确运算潮流的关键；本节主要结合佛山地区变电站变低母线10kV 馈线之间合环的实际情形，从拓扑结构上对 10kV 合环方式进行了分类，主要包括以下8 种；1）方式一：相对独立的220kV 电网， 220kV 主变10kV 馈线与 110kV 主变10kV 馈线之间存在环网关系；220kV220kV110kV10kV图 2-12）方式 2：相对独立的 220kV电网之间跨 110kV主变的 10kV 馈线间存在环网关系欢迎下载精品学习资源220kV220kV欢迎下载精品学习资源110kV110kV欢迎下载精品学习资源10kV10kV图 2-23）方式 3：相同 110kV电源，不同线变组供电的

27、 10kV 馈线间存在环网关系220kV110kV10kV10kV图 2-34）方式 4：相同 110kV 线路，不同主变之间的 10kV 馈线间存在环网关系220kV110kV#1#210kV10kV图 2-45）方式 5：相同主变，不同 10kV 馈线间存在环网关系欢迎下载精品学习资源#110kV图 2-56）方式 6：相同馈线，不同支线之间存在环网关系线路自环）#110kV图 2-67）方式 7：相同的 220kV 电源， 220kV 主变10kV 馈线与跨 110kV主变10kV 馈线之间存在环网关系220kV#1#210kV110kV10kV图 2-7 系统获得、相角可以通过调度员潮

28、流间接估算，因此，无需运算等值电动势；其中Zij 即为影响端口 i、j 之间的戴维南等效电路的等值阻抗，假设其值为，对合环方式 1，；对合环方式 2 至 5，方式 7、8，；对合环方式 6，；依据理论分析，一般，即可 用代替， 但 对于 低阻 变， 应依据 10kV母线 的最大短 路电流折 算其；欢迎下载精品学习资源ACEiZ i0Z ijACE jZ j0欢迎下载精品学习资源i合环开关j图 2-9 合环点等值电路在电网实际运行过程中，由于变压器、线路等电气元件参数匹配不合理，会在合环形成的环网内产生功率环流，可接受叠加定理分析这一循环功率；如图2-10 所示， 合环前相当于一个无穷大等值电阻

29、并联于节点 i、j 之间，合环时，相当于一个并联小电阻增加在节点 i、j 之间欢迎下载精品学习资源有源网络欢迎下载精品学习资源iSiSSiZjZ kSiSSjS欢迎下载精品学习资源有源网络无源网络ijijZU ijZkSiSjS图 2-10 利用叠加定理的合环等值电路依据叠加定理，合环后的线路潮流由两部分叠加而成：一部分为合环前线路的初始潮流，另一部分由合环开关两侧电压向量差引起的均衡潮流；当合环前两侧线路潮流为零时，节点 i、j 之间的潮流即为纯粹的均衡潮流；图2-11 中的端口戴维南等值阻抗即为图 2-10 中的，故环路的总阻抗，以为参考向量，为合环开关两侧的电压相角差，均衡潮流，可以推导

30、出：2-1） 系统获得、相角可以通过调度员潮流间接估算，而在实际的合环操作中很难直接获得环网点开关两侧的电压幅值，需依据 10kV 母线电压以及馈线电流引起电压降落来运算环网点的两侧的电压；为了分析 10kV 配网合环转电合环操作时线路潮流，将 10kV 配网合环转电各种方式归纳等值电路如图 2-11 所示；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源X T1.U 1I 100.2I 100.8I 100.3I100.5I 10.RL11 X L11 RL12X l 12RL 13X L13RL 21X L 21RL 22X L 22RL23X L 23XT 2.U 2I 200.7I 200.3

31、I 200.1I 200.2I 20.欢迎下载精品学习资源U i0.5I10U j0.2I 20欢迎下载精品学习资源图 2-11 等值网络已知以下参数：A 侧相关的参数：主变等值阻抗可由地区电网继电爱惜整定方案供应 ，母线电压，A 站第一、二、三段 10kV 馈线阻抗分别为、10kV 馈线阻抗；线路初始电流，功率因素；B 侧相关的参数：主变等值阻抗，母线电压，B 站第一、二、三段 10kV 馈线阻抗分别为、线路初始电流A，功率因素；由上述参数可知馈线 1 初始电流：2-3）馈线 2 初始电流：2-4）依据电路原理可知：2-5）2-6）合环两侧电压差异引起的环流：欢迎下载精品学习资源2-7）合环

32、后流经馈线 1 出线开关的电流：2-8）合环后流经馈线 2 出线开关的电流：2-9）2.2.3 合环冲击电流在配电网不停电转电操作时，我们不仅需要分析合环过程稳态潮流对电网安全稳固运行的影响，而且需要考虑环网点开关闭合的瞬时冲击电流对电网和设备运行的影响；环网点开关闭合的瞬时电流最大可能的瞬时值称为合环冲击电流，冲击电流通常幅值较高而连续时间较短；运算合环暂态冲击电流单相等值电路如图2-12 所示；XTRTE=EmaxSinwt+ 图 2-12 冲击电流单相等值电路A相 激 励 电 压， 电 路 的 非 齐 次 微 分 方 程 为，合环电流完全表达式为2-10）从式2-10）可知，合环电流由周

33、期重量和非周期重量两部分叠加组成；当已知时，合环电流周期重量的幅值随电路参数变化而变，呈指数规律单调衰减的直流即为非周期重量；当环网点开关闭合的瞬时非周期重量刚好为零时15，即环网点开关闭合的瞬时在零冲击电流的情形下马上进入稳态；通过合环冲击电流的最大瞬时值与非周期重量的初始值及其衰减速度的关系，以及非周期重量的初始值与合环时等值电动势欢迎下载精品学习资源的初相角的内在联系，可以推断出冲击电流的衰减速度就与电路中电阻和电抗比值有关；因此，合环冲击电流的最大瞬时值是由合环时等值电势的初相角和电路中电阻和电抗比值共同准备；欢迎下载精品学习资源第三章 佛山电网 10kV 合环风险整体评估通过对佛山电

34、网五个区局的统计，佛山电网一共有1426 个合环点，本章主要介绍合环点的整体状况，依据上一章的运算模型，全面分析合环操作的具体影响因素，由大量的实际参数动身，提出合环运算的六类方案并进行运算，对佛山电网10kV 合环操作进行风险评估；3.1 佛山电网合环情形3.1.1 合环点阻抗情形合环点阻抗情形主要包括 10kV 归算阻抗、馈线阻抗、合环总阻抗以及合环两侧主变阻抗差、合环两侧馈线阻抗差等几个方面的阻抗分布情形，通过运算上述阻抗的平 均值、最小值、最大值以及各自对应的阻抗角的平均值、最小值、最大值以及各种阻抗的分布示意图来反映合环点阻抗的总体分布情形，具体结果如表3-1 和图 3-1 中的系列图所示；阻抗角阻抗角阻抗角10kV 母线归算阻抗大方式） 10kV 母线归算阻抗小方式）馈线阻抗 一侧）馈线阻抗 二测）合环总阻抗大方式） 合环总阻抗小方式）合环两侧 10kV母线归算阻抗差大方式） 合环两侧 10kV 母线归算阻抗差10kV母线归算阻抗（小方式）1.41.21姆 0.8欧 0.60.40.20050010001500200025003000b馈线阻抗（一侧）654姆 3欧210050010001500c欢迎下载精品学习资源876