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1、第３８卷第２０期Vol．３８No．２０２０１４年１０月２５日Oct．２５,２０１４DOI:１０．７５００/AEPS２０１４０１２６００１配电网合环冲击电流计算方法及其简化计算公式甘国晓１,王主丁１,李瑞２,王启亮２(１．输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学),重庆市４０００４４;２．贵阳供电局,贵州省贵阳市５５０００１)摘要:配电网合环操作可能产生较大的冲击电流,影响电网的安全稳定运行.为此提出一种配电网合环冲击电流计算方法,并推导了较准确的非合环支路冲击电流解析计算公式.基于最
2、佳频率下合环前后的潮流和戴维南定理,计算合环冲击电流衰减时间常数;基于额定频率下合环前后的潮流结果和最佳频率法计算获得的衰减时间常数,计算合环冲击电流及非合环支路电流.最后,对不同方法(包括PSCAD/EMTDC暂态仿真)计算冲击电流的结果进行比较分析,验证了所提方法的实用性和有效性.算例结果同时表明某些非合环支路的冲击电流比合环支路冲击电流要大,表明非合环支路冲击电流简化计算公式及其计算校验是非常必要的.关键词:合环操作;潮流计算;时间常数;最佳频率法;冲击电流０引言荷的影响建立频域模型,并通
3、过拉普拉斯反变换得到时域下冲击电流瞬时表达式,但拉普拉斯反变换随着社会的发展,人们对电力系统的供电可靠计算过程较为复杂,实用性不强,且文中没有分析非性要求越来越高.配电网直接面向用户,一般采用合环支路的电流变化.文献[１０]以戴维南定理为基闭环设计,开环运行的供电模式.为了减少停电时础建立数学模型,利用节点阻抗矩阵求取等值阻抗,间,提高供电可靠率,在线路检修和倒负荷时采取不进而计算合环稳态电流和冲击电流;而基于等值阻停电的合环操作成为了供电企业常用的手段.然抗的衰减时间常数仅适用于各支路X/R相
4、差不大而,若合环点两侧存在压差或两侧短路阻抗不同,合[１１][１]的网络,且利用线性网络条件下的戴维南定理计环后会产生环流,合环瞬间还会出现较大的冲击算非线性电力网络(主要含常功率负荷)的合环稳态电流,可能会引起保护动作,影响电网的安全稳定运电流不是十分准确,造成冲击电流的计算结果有一行.因此,研究配电网合环操作的暂态过程,提出一定误差.种满足工程要求精度的实用冲击电流计算方法,具针对现有研究的缺陷,本文利用目前应用普遍有重要的现实意义.的常规潮流程序,基于合环前及合环后网络的潮流对于配电网合环
5、的研究,现有文献大多集中于[２Ｇ５]计算,提出一种计算合环冲击电流的有效方法,并推合环稳态电流的计算,对合环冲击电流的研究不导了较准确的非合环支路冲击电流解析计算公式,多,研究合环支路冲击电流对非合环支路电流影响的文献更为鲜见.文献[６]针对输电线路相序不对算例仿真结果表明了本文方法的实用性和有效性.应合环的形态提出了基于电压电流相量图的相序不１配电网合环方式对应合环分析方法,但不适用于配电网常规合环分析.文献[７]在简化网络模型基础上,推导出合环暂根据上级电网结构、联络开关位置的不同,配电态全
6、电流数学表达式,得出合环冲击电流的计算公网常见的合环方式可以分为以下３种情况.式,但是没有说明如何求取合环等值阻抗,且文中用１)同一电压等级不同变电站的中压馈线合环,给定的冲击系数求取冲击电流,计算结果过于粗略.如两个１１０kV变电站的１０kV馈线合环,或两个文献[８]对合环潮流中环流分量的暂态过程进行时２２０kV变电站的１０kV馈线合环等.域分析,推导了合环网络中环流的数学表达式,但文２)不同电压等级的两变电站中压馈线合环,如中假定负载沿支路产生的电压降为恒定值,采用恒２２０kV变电站的１０k
7、V馈线与１１０kV变电站的电流负荷模型进行网络等值简化,算出的合环等值１０kV馈线合环,或１１０kV变电站的１０kV馈线与阻抗与实际存在差别.文献[９]简化网络时忽略负３５kV变电站的１０kV馈线合环等.３)同一变电站内中压馈线或母线联络开关合收稿日期:２０１４Ｇ０１Ｇ２６;修回日期:２０１４Ｇ０５Ｇ１５.环.—１１５—２０１４,３８(２０)尽管配电网合环方式有多种,但真正影响合环否关键在于冲击系数KM或Ta(详见下文).冲击电流大小的因素仍是合环点两侧的开环电压２．３衰减时间常数Ta的计算差、
8、相角差以及等值阻抗.下文将介绍一种适用于合环冲击电流非周期分量的衰减不但与本支路不同合环方式的配电网合环冲击电流计算方法.的Ta有关,也受其他支路的Ta以及网络中电流分布的影响.精确计算需求解整个网络的微分方程２基于潮流计算的配电网合环冲击电流计组,求解过程复杂繁琐,工程计算中并不实用.因此算方法恰当求得合环点衰减时间常数Ta,并保证计算值有２．１稳态潮流计算方法选择一定准确度是本文方法的关键.衰减时间常数Ta本文需要对合环前后的网络进行潮流计算,因[１５][１６]的计算方法一般有极限频率法、二
