摘要：本文以配電網(wǎng)中的合環(huán)操作內(nèi)容為核心，研究了合環(huán)操作和繼電保護間的相互協(xié)調(diào)、配合策略。結(jié)合本地區(qū)某變電站實際，計算驗證了本文所提策略的有效性，對提高該地區(qū)配電網(wǎng)的合環(huán)操作具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);合環(huán)操作;繼電保護;可操作性

概 述

隨著科技的發(fā)展，各種生產(chǎn)設(shè)備和生活電器對供電電源的可靠性要求越來越高，電網(wǎng)在實際運行中采用不間斷供電倒閘操作的情況越來越廣泛。利用合環(huán)操作轉(zhuǎn)供電重點解決的技術(shù)問題是研究電網(wǎng)合環(huán)、解環(huán)操作時潮流分布和相關(guān)繼電保護、自動裝置等配合帶來的電網(wǎng)熱穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定問題。通過對電網(wǎng)正常運行方式下的合環(huán)潮流、短路電流、沖擊電流的分析計算，對電網(wǎng)的10kV 解合環(huán)操作提出指導(dǎo)性意見，為解合環(huán)操作做風(fēng)險評估。

一、電網(wǎng)合環(huán)操作基本內(nèi)容分析

1.1 合環(huán)操作的基本概念

實際運行過程中，電網(wǎng)合環(huán)是指兩個(或兩個以上)變電站(作為電源點，它們可以是不同電壓等級，也可以是同一個電壓等級的)的低壓母線各帶自己的配電線路，配電線路之間存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)(即閉環(huán)設(shè)計);正常運行時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于斷開狀態(tài)，兩個變電站的母線分別通過自己的配電線路進行送電(即開環(huán)運行);需要操作時，先合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再斷開相應(yīng)變電站的出線開關(guān)，通過對側(cè)變電站的低壓母線為兩段配電線路送電。

1.2 合環(huán)操作的典型模式

配電網(wǎng)絡(luò)多采用輻射型、環(huán)式等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式。輻射型網(wǎng)絡(luò)方式特點是:結(jié)構(gòu)簡單，可靠性較低，保護裝置整定比較簡單。環(huán)式和網(wǎng)格式等為有備用接線方式，具有較高的可靠性，但相對接線復(fù)雜，運行起來較為復(fù)雜。正常運行時聯(lián)絡(luò)開關(guān)一般處于斷開狀態(tài)，以開環(huán)方式運行。當某側(cè)停電時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，由另一側(cè)供電，該操作過程即屬于合環(huán)操作過程。根據(jù)合環(huán)點的聯(lián)絡(luò)開關(guān) 圖1 配電網(wǎng)合環(huán)模式分類示意圖 所在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可大致分為三類，如圖1所示。

(1)同一變電站同一區(qū)域的饋線合環(huán)

圖1 中聯(lián)絡(luò)開關(guān)m1 的合環(huán)操作屬于這種情況，母線Ⅰ和母線Ⅱ都屬于變電站A，由同一條110kV 母線供電，它們之間直接通過母聯(lián)開關(guān)進行合環(huán)操作，這類合環(huán)操作相對比較簡單、安全些。即使高壓網(wǎng)出現(xiàn)故障，通過母聯(lián)開關(guān)進行合環(huán)操作也不會出現(xiàn)差錯，屬于保守合環(huán)情況，比較安全。

(2)同一變電站來自不同區(qū)域的饋線合環(huán)

圖1 中聯(lián)絡(luò)開關(guān)m2 的合環(huán)操作屬于這種情況，母線Ⅱ和母線Ⅲ都屬于變電站A，但它們的上一級電源來自不同的分區(qū)，它們之間直接通過母聯(lián)開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行合環(huán)操作。

(3)不同變電站的饋線合環(huán)

圖1 中聯(lián)絡(luò)開關(guān)m3 的合環(huán)操作屬于這種情況，母線Ⅲ屬于變電站A，另一端母線Ⅳ屬于變電站B，饋線間通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行合環(huán)。由于不同變電站上級網(wǎng)絡(luò)和所帶負荷存在較大差異，這種合環(huán)操作存在一定風(fēng)險。

1.3 合環(huán)電流產(chǎn)生的原因

配電網(wǎng)絡(luò)進行合環(huán)操作時，合環(huán)線路兩側(cè)電源一般處于分列運行狀態(tài)，但它們的上級電源(或者更上一級)應(yīng)該是并列的。合環(huán)電流產(chǎn)生的原因如下(以10kV 配網(wǎng)合環(huán)為例)：

(1)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)變電所10kV 母線的電壓差(數(shù)值差、相位差)產(chǎn)生環(huán)流。文獻[21]中指出，如果兩側(cè)變電所10kV 母線對系統(tǒng)的短路阻抗比較接近，這一環(huán)流可以用兩側(cè)變電所10kV 母線的電壓數(shù)值差除以合環(huán)線路的阻抗計算出近似值，用這種近似方法計算一般與實際值的

誤差在20%以內(nèi)。

(2)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)變電所10kV 母線對系統(tǒng)的短路阻抗不同產(chǎn)生環(huán)流。合環(huán)操作時，合環(huán)開關(guān)兩側(cè)變電所的10kV 母線電壓數(shù)值即使相同，但對系統(tǒng)的短路阻抗差異較大時也會產(chǎn)生很大的環(huán)流，這一環(huán)流是造成合環(huán)操作失敗的另一原因。

綜上，配電網(wǎng)饋線間進行合環(huán)操作時，必然要經(jīng)歷一個暫態(tài)過程。這是由于斷路器閉合前合環(huán)兩側(cè)存在電壓差△U≠0， 而當斷路器閉合時，兩端的電壓差發(fā)生突變，并列合環(huán)斷路器兩側(cè)電壓突然變?yōu)榇笮∠嗟�，相角差�?，也即△U=0，這必然引起環(huán)內(nèi)各個節(jié)點電壓大小和角度的相應(yīng)變化，連接于環(huán)上節(jié)點發(fā)電機的電勢和角度也將產(chǎn)生變化。

二、合環(huán)操作與繼電保護的協(xié)調(diào)配合策略

根據(jù)我局電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程，分區(qū)運行的電網(wǎng)在合環(huán)時應(yīng)滿足“同一系統(tǒng)下、相位正確，電壓差在20%以內(nèi)”三個條件，在合環(huán)操作前，應(yīng)了解兩側(cè)系統(tǒng)的電壓情況，考慮合環(huán)點兩側(cè)的相角差和電壓差，以保證合環(huán)時潮流變化不會引起繼電保護誤動作。合環(huán)操作中，應(yīng)考慮合環(huán)操作帶來的潮流變化。這可結(jié)合上一級電網(wǎng)的運行情況、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、原有負荷情況以及運行經(jīng)驗來估算合環(huán)點兩側(cè)的電壓。

2.1 以繼電保護為主體且合環(huán)操作從屬的配合策略

這樣的策略是指以繼電保護為第一目標，完成合環(huán)操作的過程必須考慮繼電保護的影響，合環(huán)操作必須適用于繼電保護的要求。在二者相互關(guān)系上，合環(huán)操作處于從屬地位，繼電保護處于主導(dǎo)地位。此時繼電保護的定值不需要調(diào)整、壓板投退等動作不需要改變，而要求合環(huán)操作作為配合對象，讓合環(huán)操作去調(diào)整相應(yīng)的合環(huán)內(nèi)容，包括是否合環(huán)操作、合環(huán)時間以及合環(huán)地點的選擇、合環(huán)前的負荷調(diào)整、合環(huán)前的其它線路投/退配合等。此時，合環(huán)操作不一定是必須完成的電網(wǎng)行為，必要時可以取消預(yù)期的合環(huán)操作計劃。如果是必須要進行的合環(huán)操作，但為了保證合環(huán)操作的安全性，保證供電的連續(xù)性，保證不發(fā)生大范圍的停電事故，在合環(huán)操作前應(yīng)給予協(xié)調(diào)配合，在某些方面進行調(diào)整，比如選擇合適的時機，或者調(diào)整電網(wǎng)內(nèi)的可調(diào)節(jié)設(shè)備，如電容器、電抗器、變壓器分接頭等裝置，改變電網(wǎng)潮流分布，使得合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流或者沖擊電流較小，從而滿足繼電保護的要求，完成合環(huán)操作。

2.2 合環(huán)操作時繼電保護的調(diào)整分析

針對1.2 節(jié)的典型合環(huán)模式，安順電網(wǎng)主要是第二、三兩種模式，多端供電的合環(huán)問題目前還不常見，下面就后兩種合環(huán)模式進行合環(huán)操作與繼電保護的配合分析，給出繼電保護的調(diào)整方法。以圖2 所示的普通環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的合環(huán)模型為例，結(jié)合不同故障類型，對上述的2 個策略進行實例化分析。

如圖2 所示，母線1、母線2 屬于同一變電站的不同母線，它們是同一個電壓等級。正常方式下，離合環(huán)點的聯(lián)絡(luò)開關(guān)最近的2 個斷路器Z1、Z2 帶保護， 由此向電源點方向的其它出線斷路器也都帶有保護，

圖2 用于說明保護協(xié)調(diào)策略的示意圖

其定值已根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)進行了校驗計算，整定完畢。相應(yīng)的斷路器一般設(shè)有備自投裝置。

2.3 采用此種策略保護行為及產(chǎn)生后果的分析

若斷路器Z5 處發(fā)生瞬時性故障，最近的兩個斷路器Z1、Z2 應(yīng)瞬時動作，將故障切除，此時合環(huán)操作失敗，線路供電得以保證，防止了事故范圍的擴大。由于斷路器Z1、Z2 己經(jīng)瞬時動作，其余的出線斷路器均不動作，繼電保護選擇性得到了保證。如果斷路器Z1、Z2 安裝了重合閘，達到整定時間后會重合成功。目前大部分變電站實行無人值班，進行保護及重合閘的調(diào)整，必然加大工作量。

三、結(jié)語

本文從合環(huán)操作和繼電保護協(xié)調(diào)配合的角度，分析了合環(huán)操作的典型模式，以及合環(huán)電流產(chǎn)生的原因。本文對合環(huán)操作和繼電保護協(xié)調(diào)配合采用了以繼電保護為主體，合環(huán)操作從屬配合的策略，給出了該策略的配合條件、適用場合，并結(jié)合典型合環(huán)模式，從該策略對合環(huán)操作與繼電保護的配合進行了分析。正常操作時，合環(huán)時間可以控制很短。在這么短的時間內(nèi)，雖然出現(xiàn)故障的機率非常小，但還是有可能出現(xiàn)，進行適當?shù)睦^電保護配合則可以有效避免該問題。

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