一种城市配电网混合接地系统负荷转供方法

摘要

本发明公开了一种城市配电网混合接地系统负荷转供方法，结合当前城市配电网混合接地系统负荷转供过程中配电系统接地方式的影响，综合考虑用户侧人身安全、消弧线圈补偿容量等多种因素对负荷转供的影响，优选在同类型接地系统中进行负荷转供，当不能在同类型接地系统间进行转供时，提供了次优和再次的负荷转供方案，为混合接地系统负荷转供提供辅助决策依据，有利于城市配电网运行的经济性和安全性，该方法简单有效，易于操作人员掌握。

说明书

技术领域

本发明涉及城市配电网运行与控制技术领域，具体涉及一种城市配电网混合接地系统负荷转供方法。

背景技术

负荷转供是指配电网发生故障并进行隔离之后，通过开关的操作以及部分不重要负荷的切除，在满足安全约束的条件下，快速优先恢复故障下游重要负荷供电的同时，也尽可能恢复其他负荷的供电。负荷转供因其可以明显降低故障带来的损失，提高供电可靠性，成为配网自动化系统中的重要核心功能之一。当设备检修或故障，需要进行负荷转供并尽快恢复送电时，现有的负荷转供策略不考虑接地方式的影响，当需要进行负荷转供时，将转供策略归结为一个多目标优化问题：以负荷切除量最少、开关动作最少以及网损最小等为目标，以网络拓扑、节点电压以及设备容量等为约束条件，以启发式、随机优化、专家系统等算法对优化模型进行求解，得到最优的负荷转供策略。但随着经济的快速发张，我国城市配电网中性点的接地方式存在不接地、消弧线圈接地和小电阻接地三种接地方式并存的情况，城市配电网成为混合接地系统，对于不接地、消弧线圈接地以及小电阻接地并存的混合接地系统，当需要进行负荷转供时，不可避免的可能出现需要不同类型的接地系统进行负荷转供的情况出现，此时若仍然采用上述不考虑配电系统接地方式影响的方法，不考虑用户侧人身安全、消弧线圈补偿容量等多种因素对负荷转供的影响，将不利于城市配电网运行的经济性和安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是城市配电网混合接地系统负荷转供过程中优 化转供系统的选择及转供决策的建立，目的在于提供一种城市配电网混合接地系统负荷转供，解决当前城市配电网混合接地系统负荷转供过程中，因不考虑配电系统接地方式的影响，忽略用户侧人身安全、消弧线圈补偿容量等多种因素对负荷转供的影响，从而对城市配电网运行的经济性和安全性方面产生的不利的问题。

一种城市配电网混合接地系统负荷转供方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、获得供电区域内各变电站的中性点接地方式信息；

B、在供电区域内抽取部分线路测量其电容电流数值，建立馈线电容电流库，估算供电区域内未抽取部分线路电容电流数值；

C、排查消弧线圈补偿容量，获得各消弧线圈最大补偿容量、剩余补偿容量和调节方式；

D、配电网需要进行负荷转供时，选择接地方式匹配度高的系统进行负荷转供。

特别地，所述步骤B中采用下列公式对供电区域内未抽取部分线路电容电流数值进行估算，I_C＝KUl×10^-3,其中，I_C为估算的电容电流，U为线路额定电压，l为线路长度，K为系数，对于没有架空地线的架空线K＝2.7，对于有架空地线的架空线K＝3.3，对于电缆线路K＝(95+1.44S/2200+0.23S)×10³，其中S为电缆截面积。

特别地，所述步骤D中，当不接地系统检修或故障时，对于负荷转供系统的选择优选不接地系统、次选采用消弧线圈接地的系统、再选采用小电阻接地的系统。

特别地，所述步骤D中，当采用消弧线圈接地的系统检修或故障时，对于负荷转供系统的选择优选采用消弧线圈接地的系统、次选不接地系统、再选采 用小电阻接地的系统。

特别地，所述步骤D中，当采用小电阻接地的系统检修或故障时，对于负荷转供系统的选择优选采用小电阻接地的系统、次选不接地系统、再选采用消弧线圈接地的系统。

特别地，所述采用不接地系统进行负荷转供时，建立不接地决策；采用消弧线圈接地的系统进行负荷转供时，建立消弧线圈决策；采用小电阻接地的系统进行负荷转供时，建立小电阻决策。

特别地，所述建立不接地决策包括下列步骤：

E11、负荷信息统计；

E12、将网络拓扑、潮流方程、节点电压以及设备容量作为约束条件，搜索可供转路径，确定负荷转供备选方案；

E13、统计各负荷转供备选方案开关动作次数、负荷切除量、网损信息，进行安全经济性评估；

E14、获得最优负荷转供方案。

特别地，所述建立消弧线圈决策包括下列步骤：

E21、负荷信息统计；

E22、将网络拓扑、潮流方程、节点电压以及设备容量作为约束条件，搜索可供转路径，确定负荷转供备选方案；

E23、统计各负荷转供备选方案开关动作次数、负荷切除量、网损信息，进行安全经济性评估；

E24、判断消弧线圈是否满足补偿要求，若是，则执行步骤E25，若否则执行步骤E27；

E25、判断消弧线圈是否为自动调节方式，若是则执行步骤E28，若否则执 行步骤E26；

E26、对消弧线圈进行调节；

E27、退出消弧线圈决策；

E28、获得最优负荷转供方案。

特别地，所述建立小电阻决策包括下列步骤：

E31、负荷信息统计；

E32、将网络拓扑、潮流方程、节点电压以及设备容量作为约束条件，搜索可供转路径，确定负荷转供备选方案；

E33、统计各负荷转供备选方案开关动作次数、负荷切除量、网损信息，进行安全经济性评估；

E34、判断所需负荷转供要求是否满足小电阻接地要求，若是，则执行步骤E36，若否则执行步骤E35；

E35、退出小电阻决策；

E36、获得最优负荷转供方案。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明所述一种城市配电网混合接地系统负荷转供方法，结合当前城市配电网混合接地系统负荷转供过程中配电系统接地方式的影响，综合考虑用户侧人身安全、消弧线圈补偿容量等多种因素对负荷转供的影响，为负荷转供提供辅助决策依据，有利于城市配电网运行的经济性和安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的城市配电网混合接地系统负荷转供方法流程 图。

图2为本发明实施例1提供的建立不接地决策流程图。

图3为本发明实施例1提供的建立消弧线圈决策流程图。

图4为本发明实施例1提供的建立小电阻决策流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，图1为本发明实施例1提供的城市配电网混合接地系统负荷转供方法流程图。

本实施例中，所述城市配电网混合接地系统负荷转供方法包括下列步骤：

S101、获得供电区域内各变电站的中性点接地方式信息。

当前，我国城市配电网中性点的接地方式存在不接地、消弧线圈接地和小电阻接地三种接地方式并存的情况，当需要进行负荷转供时，工作人员通过现场排查等方式获得供电区域内各变电站的中性点接地方式信息。

S102、在供电区域内抽取部分线路测量其电容电流数值，建立馈线电容电流库，估算供电区域内未抽取部分线路电容电流数值。

对供电区域内各条线路电容电流进行实测，建立馈线电容电流库，对未实测的线路电容电流按照下式进行估算：

I_C＝KUl×10^-3(A)

其中，I_C为估算的电容电流，U为线路额定电压，l为线路长度，K为系数，对于没有架空地线的架空线K＝2.7，对于有架空地线的架空线K＝3.3，对于电缆 线路K＝(95+1.44S/2200+0.23S)×10³，其中S为电缆截面积。

S103、排查消弧线圈补偿容量，获得各消弧线圈最大补偿容量、剩余补偿容量和调节方式。

工作人员对地方配网管辖范围内的消弧线圈补充容量进行排查，明确每个消弧线圈的最大补偿容量、剩余补偿容量及其调节方式。

S104、配电网需要进行负荷转供时，选择接地方式匹配度高的系统进行负荷转供。

我国当前的城市配电网中性点的接地方式存在不接地、消弧线圈接地和小电阻接地三种接地方式并存的情况，城市配电网成为混合接地系统，传统的负荷转供不考虑配电系统接地方式的影响，忽略用户侧人身安全、消弧线圈补偿容量等多种因素对负荷转供的影响，不利于城市配电网运行的经济性和安全性。本实施例考虑当采用不接地、消弧线圈接地和小电阻三种不同接地方式的系统发生故障或巡检时，根据接地方式的匹配程度，采用不同的负荷转供系统和建立不同的负荷转供决策进行负荷转供。

当不接地系统发生故障或巡检时，优先选择不接地系统进行负荷转供，建立不接地决策，具体包括以下步骤：

S201：负荷信息统计。

工作人员对负荷信息进行统计，所述负荷信息包括负荷有功大小以及负荷重要程度。

S202、将网络拓扑、节点电压以及设备容量作为约束条件，搜索可转供路径，确定负荷转供备选方案。

通过步骤S201统计的负荷信息，明确负荷转供任务后，进行网络拓扑分析，从负荷转供电点出发，根据网络拓扑，搜索具备负荷转供能力的电源点。

计算电源点与所需转供的负荷点之间的电压差，计算合环冲击电流，确保冲击电流在安全范围内，优先取具有最小电压差的电源点进行负荷转供。

通过潮流方程，计算负荷转供后系统中各节点电压，统计电压越限站点个数，优选没有电压过载的路径。

通过潮流方程，计算负荷转供后转供路径上相关线路和变压器的负载，优选没有过载的路径。若没有满足不过载的路径，则按照负荷的不重要程度甩负荷。

得到若干负荷转供备选方案。

S203、统计各负荷转供备选方案开关动作次数、负荷切除量、网损信息，进行安全经济性评估。

依次统计步骤S202中得到的各个负荷转供备选方案中开关动作次数n、负荷切除量P、网络损耗P_loss，并分别基于开关动作次数上限n_max、需要转供的负荷总量P_n、以及转供前的网络损耗P_{loss_old}为基准，进行归一化处理。进而得到经济性评估函数如下：

$f=a_1\frac{n}{n_{max}}+a_2\frac{P}{P_n}+a_3\frac{P_{loss}}{P_{loss\_old}}$

式中，a₁、a₂、a₃为权重系数，具有最小f的备选方案即具有最优经济性。

根据步骤S202中得到的冲击电流和电压越限计算结果，评估负荷转供备选方案的安全性，优选冲击电流合理，且没有电压越限的转供策略。

S204、获得最优负荷转供方案。

次优选择采用消弧线圈接地方式的系统进行负荷转供，建立消弧线圈决策，具体包括以下步骤：

S301、负荷信息统计。

S302、将网络拓扑、节点电压以及设备容量作为约束条件，搜索可供转路 径，确定负荷转供备选方案。

该步骤同上述步骤S202。

S303、统计各负荷转供备选方案开关动作次数、负荷切除量、网损信息，进行安全经济性评估。

该步骤同上述步骤S203。

S304、判断消弧线圈是否满足补偿要求，若是，则执行步骤S305，若否则执行步骤S307。

根据步骤S102中获得的转供负荷馈线电容电流ΔI_C，和备选负荷转供方案中进行负荷转供的消弧线圈接地系统总的电容电流(i＝1,2，……，j，j为备选方案的个数)，从得到的最优备选负荷转供方案开始，按照下式依次校核方案中执行转带的消弧线圈接地系统在增加所转供负荷后，判断其消弧线圈补偿容量是否满足过补偿的标准，

$I_L^i>I_C^i+{\mathrm{\Delta I}}_C$

其中，为第i个备选方案消弧线圈可提供补偿的电感电流。

若所有方案均不满足过补偿的要求，则执行步骤S307。

若某方案满足消弧线圈过补偿的要求则执行步骤S305。

S305、判断消弧线圈是否为自动调节方式，若是则执行步骤S308，若否则执行步骤S306。

校核该消弧线圈是否为自动调节型，判断消弧线圈是否为自动调节方式，若是，执行步骤S308；若否，则执行步骤S306。

S306、对消弧线圈进行调节。

当S305中判断消弧线圈不是自动调节方式，则根据确定消弧线圈档位，并加入负荷转供方案，在负荷转供操作时一并执行。

S307、退出消弧线圈决策。

若所有方案均不满足过补偿的要求，则退出中性点消弧线圈，整个系统改为不接地运行。此时系统风险较大，应加强系统运维，并尽快完成故障排除或检修工作，恢复原供电方案；

S308、获得最优负荷转供方案。

再次选择采用小电阻接地方式的系统进行负荷转供，建立小电阻决策，具体包括以下步骤：

S401、负荷信息统计。

S402、将网络拓扑、节点电压以及设备容量作为约束条件，搜索可供转路径，确定负荷转供备选方案。

该步骤同上述步骤S202。

S403、统计各负荷转供备选方案开关动作次数、负荷切除量、网损信息，进行安全经济性评估。

该步骤同上述步骤S203。

S404、判断所需负荷转供要求是否满足小电阻接地要求，若是，则执行步骤S406，若否则执行步骤S405。

判断所需负荷转供要求是否满足小电阻接地要求，需要校核需转供负荷是否满足以下小电阻接地改造要求：

需要转供负荷全部采用总等电位连接；

配电变压器工作接地和保护接地分离；

多台配电变压器接地互联，并且等效接地电阻小于0.5欧姆。

当需转供负荷满足以上任意一条要求时，可认为满足小电阻接地改造要求，可直接选择最优备选负荷转供方案执行，执行步骤S406；若不满足，则执行步 骤S405。

S405、退出小电阻决策。

上述步骤S404中判断负荷转供要求不满足小电阻接地要求时，则需要退出转供系统中性点小电阻，整个系统改为不接地运行。此时系统风险较大，应加强系统运维，并尽快完成故障排除或检修工作，恢复原供电方案。

S406、获得最优负荷转供方案。

同理，当采用消弧线圈接地方式的系统发生故障或巡检时，优先选择采用消弧线圈接地方式的系统进行负荷转供，建立消弧线圈决策；次优选择不接地系统进行负荷转供，建立不接地决策；再次选择采用小电阻接地方式的系统进行负荷转供，建立小电阻决策。所述建立消弧线圈决策、不接地决策和小电阻决策过程同上。

同理，当采用小电阻接地方式的系统发生故障或巡检时，优先选择采用小电阻接地方式的系统进行负荷转供，建立小电阻决策；次优选择不接地系统进行负荷转供，建立不接地决策；再次选择采用消弧线圈接地方式的系统进行负荷转供，建立消弧线圈决策。所述建立小电阻决策、不接地决策和消弧线圈决策过程同上。

本发明的技术方案结合当前城市配电网混合接地系统负荷转供过程中配电系统接地方式的影响，综合考虑用户侧人身安全、消弧线圈补偿容量等多种因素对负荷转供的影响，优选在同类型接地系统中进行负荷转供，当不能在同类型接地系统间进行转供时，提供了次优和再次的负荷转供方案，为混合接地系统负荷转供提供辅助决策依据，有利于城市配电网运行的经济性和安全性，该方法简单有效，易于操作人员掌握。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了 进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。