配网合环中，一般包括两种主要合环形式：电气环网及电磁环网。电气环网形式合环路径不延伸至上级电网，合环风险较小。电磁环网经过变压器，整个环路包含了110kV或220kV高电压等级系统设备，对主网运行影响较大。在配网合环形成的电磁环网中，不仅需要考虑合环后的潮流分布和循环电流，还需要对环路中的主网系统N-1进行安全分析及校验，如N-1系统不能满足合环后要求，需要采取措施或禁止合环。
1 配网合环理论计算
1.1循环电流计算
合环点两侧电压受负荷、设备参数影响，其幅值及相角不同。在合环后，合环点压差会在合环路径中产生电流，该电流称为循环电流。循环电流流向为从高电压侧流向低电压侧，在整个环路中流动，不受负荷电流影响，仅与压差及环路中的设备参数：如线路阻抗、变压器阻抗有关。其电气等效模型如图1。
图1 合环等效电路
根据合环等效电路，可计算循环电流：
式（1）
上式中，表示合环点两侧的电压差，由幅值及相角差引起。表示合环路径等值阻抗，包括配网线路阻抗、上级主网线路阻抗及变压器阻抗。
1.2供载电流计算
合环后，改变了合环前网络的潮流分布，合环点除了流过循环电流，还可能有很大的供载电流流过。供载电流计算采用闭式网络功率分布计算方法，合环后合环点处电压大小相等，相位相同，此时构成一个典型的环形网络。在电源点处将闭式环形网络进行解环，变为两个开式网络（如图2）。
（a）电磁合环网络
（b）解环等效网络
图2 闭式环形网络功率计算等值原理
不计功率损耗，解环等效网络利用式（2）-（3）进行潮流分布计算。
式（2）
式（3）
计算出的结果结合S1、S2及S3，可得出合环点处有功功率P。则合环点处的供载电流计算公式为：
式（4）
上式中，Igz为合环后流过合环点的有功电流，Us为系统电压。
1.3合环点全电流计算
合环点电流为循环电流与供载电流之和，即：。由于网络中存在电感元件，合环电流不但有周期分量，还存在非周期分量。合环全电流可表达为：
式（5）
上式中，为稳态合环电流幅值，为衰减时间常数。假设在t=0时刻合联络开关，则合环电流最大值出现在0.01s时刻。
2 系统N-1安全分析
2.1 配网合环PSCAD模型建立
本文以文献[1]系统参数建立模型，系统网络电源为110kV电压，2回110kV输电线路分别接至2个变电站。变电站经110kV线变串将电压将至10kV。其中两回10kV线路通过联络线处进行合环。
图3 配网合环模型
2.2 系统N-1分析
目前针对配网合环分析时，一般仅考虑了合环路径内设备及继电保护定值的校验情况，但是没有考虑系统发生故障跳闸后，系统潮流变化引起的合环路径内设备及继电保护定值不能适应问题。在图3合环模型中，在0.3s时刻10kV合环，经0.5s后其中一回110kV线路跳闸后，功率分布变化及合环点电流变化仿真结果如图4。
（a）10kV合环路径功率变化
（b）合环点电流变化
图4 系统N-1对配网合环的影响仿真结果
通过以上仿真结果可以看出，在合环后，合环电流为222A（有效值），在0.8s时110kV合环点电流增加至502A（有效值），远大于合环稳态电流。因此在进行配网合环时，不仅需要考虑在合环时产生的合环电流能够满足运行要求，还应充分考虑系统N-1时，引起系统功率转移的变化对设备热稳及继电保护定值产生的影响。
4 结语
为提高供电可靠性，配电网合环转供电运行方式将越来越普遍。在合环前进行全面的校验核算非常重要，应结合电网结构，将系统N-1运行时对合环网络造成的不利影响作为最严格合环条件。
参考文献：
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论文作者:叶成利
论文发表刊物:《中国电业》2019年15期
论文发表时间:2019/11/20
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