摘要：随着我国国民经济和城市的不断发展,人们对配电网的供电可靠性的要求越来越高。在国家电网公司大力提倡的“花瓣”型配电网的建设中,提高配电网的运行效率和创新服务是建设“花瓣”型配电网关键环节,也是建设“花瓣型”配电网的重要工作内容，这样才能保证配电网运行的可靠性，配电网故障后精准定位、迅速隔离故障以及快速控制恢复供电策略是“花瓣”型配电网配电的重要研究目标[1-2]。本文以10kV的配电网为例，简单的针对基于配电管理系统的“花瓣”型配电网供电的恢复所采取的控制策略进行讨论。
关键字：花瓣型；配电网；配电管理系统；供电恢复；控制策略
随着家家户户生活水平的提高，人们对用电的需求越来越高，为了满足供电需求，配电网的智能化建设得到了电网公司的高度重视。在一些发达地区正在建设的配电网工程是220V直降20kV供电的模式,借鉴的是国外发达地区的有效组网经验，在国内率先采用20kV的“花瓣”型接线方式并合环运行[3]。本文中以我国大部分地区的10kV的“花瓣”型接线方式为例，该配电网属于中压配电网。配电网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容以及一些附属设施等组成的，是在电力网中起重要分配电能作用的网络[4-5]。
一、“花瓣”型配电网
“花瓣型”接线是指在配电网中，一个闭环网络由两路变电站出线，闭环网络之间也有联络，形成花瓣式网络，全部用户实现“N-1”(双回路供电，当1条线路故障时，仍有1条线路供电)。重点用户实现“N-2”（三回路供电，即使有两条线路因故障或检修而同时停运时，两变电站仍可保持有效电气联系，从而保证向最最重要用户的不间断供电。）
我国大部分地区的配电网接线方法采用合环运行式的“花瓣”型连接。“花瓣”型配电网运用了继电保护的特性并配置断路器，“花瓣”上某处有短路发生时也能通过环形线路感知电流的故障，真正做到了故障隔离[4]。“花瓣”型配电网可以快速将故障设备隔离，整个“花瓣”依然可以继续供电，使供电的可靠性得以有效提高。但是“花瓣”上的两条电源线路是由同一条10kV的母线所提供，若母线出现故障或其供电的相关设备出现故障，整个“花瓣”则会停止供电，配电网供电的可靠性就不能保证。考虑到这一问题的严重性，配电网应当的供电恢复功能须实现自动控制，且考虑到设备的过载及潮流分布能够使设备过载，还须对此情况进行预估，以采取相应的减负荷措施。
二、供电恢复采取的控制策略
（一）供电恢复采取的控制策略应符合“花瓣”型配电网能够正常运行的要求，无误地做到故障发生时有效识别，并且主保护系统是否已进行保护性的跳闸进行故障隔离。“花瓣”型电网的系统结构如下：当“花瓣”上的设备正常运行时，若所处变电站附近的电源设备发生故障，将会导致开关房出现异常停电，此时要选择的应对策略是将“花瓣”到变电站处的线路电源进行隔离，隔离后可控制供电的恢复；不进行线路隔离就能直接控制供电恢复的情况是主保护系统自行跳闸将“花瓣”上发生的故障进行隔离；不能进行控制供电恢复的情况是“花瓣”上发生了设备故障，后备保护系统进行了跳闸隔离，此时主保护系统已发生了拒动[6]。由这三种情况可以看出，进行控制供电的恢复所采取的策略是由发生故障的原因所决定的。
（二）基于断路器跳闸及保护动作的供电恢复策略
为了提高故障原因的准确识别，可以运用故障信息的采集包括断路器跳闸、保护系统的保护动作来进行合理的判断，其中断路器的跳闸是位置是识别故障的主要信息，主保护系统及后备保护系统的信息是识别故障的辅助信息。断路器跳闸动作的条件用B表示，B0表示“花瓣”上开关房未出现跳闸，B1表示跳闸满足主保护系统跳闸条件，B2表示跳闸不满足主保护系统跳闸条件；保护跳闸动作的条件用P表示，P0表示“花瓣”上未出现保护跳闸动作，P1表示主保护系统进行了保护跳闸动作，P2表示主、后备保护系统进行了保护跳闸动作，P3表示后备保护系统进行了保护跳闸动作。基于此，对故障的原因失误识别进行综合判断{f(BP)}。Ｂ０（Ｐ０＋Ｐ１）＞０表示变电站的母线处于失压状态（ｆ０）；Ｂ１（Ｐ０＋Ｐ１＋Ｐ２）＞０表示主动保护系统的动作跳闸（ｆ１），其他情况用ｆ2表示，可以根据f(BP)进行综合判断，进而判断出主保护系统的动作跳闸、供电母线的失压、后备保护系统的动作跳闸等故障发生原因，此种方法在发出的保护性动作信息出现发错情况下依然可以进行准确的识别，有较高的容错性。以发生的跳闸条件为依据判断结果，可采取针对供电恢复相应的控制策略，见表1。
表1不同结果下供电恢复所采取的控制策略
（三）预估状态下的供电恢复策略
可以运用备用联络断路器联合状态预估来进行设备过载的计算，同时判断备用电源是否有效。运用模拟合闸状态预估法及约束条件进行电源有效性的判断[1]。在此基础上分析是否会发生设备过载，为避免这种情况发生可以给供电的恢复控制提供一个需切除负荷，此负荷可以是复压范围以内在优先级情况下的定量负荷。所需切除负荷量要经过精准的计算，可以通过状态预估下的潮流纷飞系数进行预估。有报道证明状态预估法是一种综合性的估计方法，具有准确性[1]。设置一个故障发生前的总负荷量P总，P总可代入“花瓣”配电网的运行情况、电网的参数中，设“花瓣”中a设备的额定负荷Ps.a=3Uφ.aIs.acosφa，在合闸之前每个设备的负荷量用Pa表示，状态预估下进行合闸后各个设备负荷量Pa’的模拟，计算设备过负荷量（Po.a）。Po.a=Pa’-Ps.a（Pa’-Ps.a≥0）或Po.a=0(Pa’-Ps.a<0)。所需切除负荷量用Pc表示，其中Pc.max=max(...,kaP总.a...)（Pc.max≤P总）或Pc=P总（Pc.max>P总），ka=krel/ca，ca=(Pa’-Pa)/P总，公式中krel表示可靠系数，ca表示待恢复负荷至a的分配系数，计算所需切除负荷应小于待恢复负荷总和。预估计算的Pc>P总时，取P总为切除负荷，切除所有“花瓣”上失压范围内负荷，进行开关房的供电恢复。
结束语
就目前情况而言，我国大部分地区采用“花瓣”型接线方式运用于10kV的中压配电网，只有发达地区采用的是20kV的“花瓣”型配电网。本文中给出的供电恢复控制策略是比较实际的，可以避免一些原因导致的变电站部分保护动作所引起的整条馈线的停电故障，提高对用户的供电质量。降低因配电网故障导致用户用电受到影响的几率。
参考文献
[1]华煌圣,刘育权,张君泉,王莉,刘金生.基于配电管理系统的“花瓣”型配电网供电恢复控制策略[J].电力系统自动化,2016,40(01):102- 107+128.
[2]吴懿雯.智能配电网故障快速恢复控制策略研究[D].华北电力大学;华北电力大学(保定),2014.
[3]蔡燕春，张少凡，杨咏梅.20kV花瓣型配电网若干技术问题分析[J].供用电，2016,3:51-55+60.
[4]马文栋,闫黎明,李荣兴,等.一种分布式10KV配电保护装置的设计[J].信息技术与信息化,2018,(9):22-24.
[5]段运鑫,刘宝江,魏勇,等.基于光纤网络的10KV智能配电网差动保护方案设计[J].电器与能效管理技术,2015,(13):28-31,49.
[6]冯亚宏.10kV配电网故障定位系统探究[J].建筑工程技术与设计,2018,(18):5654.
论文作者:许贵源
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：花瓣论文; 配电网论文; 故障论文; 策略论文; 系统论文; 动作论文; 负荷量论文; 《电力设备》2018年第26期论文;