３Ｏ 供 用 电 第２７卷第ｌ期 ２０】０年２月 配电网合环操作决策支持系统的开发与研究 宣 科 ，张富刚 ，李传虎 ，祝洪博 （１．东北电力大学电气工程学院，吉林吉林 １３２０１２； ２．洛阳供电公司，河南洛阳摘４７１００９） 要：为了保证配电网对用户的可靠供电和提高配电网运行的经济性，配电网的合环操作必不可少。针对 吉林市地区配电网结构和频繁的停电切换负荷操作，开发了吉林市地区配电网合环操作决策支持系统。介绍 了该决策系统的结构以及提供决策支持的潮流计算原理与方法。用决策系统对实例的分析表明，合环操作决 策支持系统能为调度人员进行合环操作提供良好决策支持。 关键词：配电网合环操作；决策支持；潮流计算；误差分析 中图分类号：ＴＭ７１５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—６３５７（２０１０）０ｌ一４ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｌｏｓｉｎｇ Ｌｏｏｐ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＸＵＡＮ Ｋｅ ．ＺＨＡＮＧ Ｆｕｇａｎｇ ．ＬＩ Ｃｈｕａｎｈｕ ，ＺＨＵ Ｈｏｎｇｂｏ （１．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｄｉａｎｌｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｌｉｎ １３２０１２，Ｊｉｌｉｎ Ｃｈｉｎａ； ２．１ ｕｏｙａｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ。Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００９．Ｈｅｎａｎ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｏ ｃｕｓｔｏｍｅｒｓ ｒｅｌｉａｂｌｙ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｃｌｏｓｉｎｇ ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ．Ｉｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ｌｏａｄ ｉｎ Ｊｉｌｉｎ ｃｉｔｙ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｃｌｏｓｉｎｇ ｌｏｏｐ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ Ｊｉｌｉｎ ｃｉｔｙ ａｒｅａ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｐｏｗｅｒｆｌｏｗ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｅｘａｍｐｌｉｅ ｂｙ ｔｈｉｓ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍａｋｉｎｇ ｓｕｐ— ｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｏｆｆｅｒ ｇｏｏｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ， Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｏｓｉｎｇ ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍａｋｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ；ｐｏｗｅｒｆｌｏｗ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｅｒ— ｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ 随着社会和经济的发展，用户对供电可靠性 和电能质量的要求也在提高，双电源供电和多电 统（以下简称决策系统），目的是使调度人员在进 行合环操作前，决策系统进行相应的潮流计算，以 源供电已成为提高配电网供电可靠性的有效模 式。在此模式下，配电网大多采用“闭环设计，开 环运行”的供电方式。在线路检修或负荷切换时， 通过合环操作，选择适当的供电路径，来保证配电 网络供电的可靠性和灵活性，提高配电网络的运 行经济性，减小对用户的影响。在合环时会产生 利用潮流计算结果与自身运行经验相结合，判断 合环后电流是否越限，并快速、准确地找出最佳合 环路径，从而可以避免误合闸、漏合闸。对于不能 合环的情况，也提供辅助措施给调度人员参考。 １决策系统的结构 １．１ 总体结构 瞬间冲击电流和稳态循环电流，通过继电保护整 定可躲过冲击电流，但循环电流则仍存在于环网 中，由此会影响到配电网的安全稳定运行。为此 遵照面向对象的设计思想，根据现场实际运 行情况，决策系统采用了实用性强、使用方便的总 体结构，如图１所示。 １．２网络结构 需开发一种辅助调度人员作出合环决策的系统。 针对吉林市地区配电网供电量大、高压用户 多、停电切换负荷操作频繁、停电操作时间较多的 情况，开发了吉林市地区配电网合环操作决策系 为遵循实用性、可靠性原则，决策系统采用客 户端／服务器模式，该模式具有数据处理能力强、 宣科，等：配电网合环操作决策支持系统的开发与研究 ３１ 图形编辑）（合环支路表）（误差分析 结 接线图显示卜 拓扑分析卜－ 潮流计算 果 显 不 参数输入） （数据库）（实时数据读取 图１ 决策系统的总体结构 交互性好、安全性高的优点，通过采用Ｓｅｒｖ—Ｕ ＦＴＰ服务器软件，在互联网上共享文件，实现客 户端直接从安全监控与数据采集（ＳＣＡＤＡ）系统 接口读取远动数据。软件设置简单、功能强大、性 能稳定。 １．３逻辑结构 决策系统的逻辑结构由系统维护与管理、合 环计算分析两个子系统组成。 １）系统维护与管理子系统。该子系统提供 有绘制电力系统主接线图的工具元件，如母线、计 算支路、隔离开关、断路器、变压器等；可选择吉林 市地区配电网络中具有双端供电或多端供电模式 的２１个变电站，以此绘制吉林市地区系统接线 图。在图形维护模式下，可根据实际电网，输入相 应线路的名称、导线型号、长度；在系统管理模式 下，可对操作人员、维护人员进行详细的分工。 ２）合环计算分析子系统。该子系统首先通 过读取远动ＳＣＡＤＡ实时监测数据，包括线路的 有功与无功功率、线路电流、母线电压、线路上端 变压器的有功与无功功率。然后，在合环潮流模 式下，根据所选的合环线路进行潮流计算；在误差 分析模式下，将合环计算结果分别与线路的过流 保护定值进行比较分析，以辅助调度人员对于能 否进行合环操作作出决策。 １．４开发平台 开发平台由服务器、终端、数据库组成。 １）服务器采用Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｅｒｖｅｒ２００３的操作 系统，具有高可靠性、实用性、可伸缩性和安全性。 ２）终端采用可视化的面向对象编程语言 Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ６．０，其编程简单、方便、功能强大，具 有方便灵活的集成开发环境，支持面向对象技术、 组件技术，便于系统的扩展、维护。 ３）数据库采用ＳＱＩ Ｓｅｒｖｅｒ２０００关系型数据 库管理系统，具有存储量大、使用方便、安全性高、 可读性强的特点；加密管理能满足对数据中心信 息的更强安全性需求；程序代码与数据库的相互 ，便于数据移植和程序维护。 ２合环潮流计算的配电网接线与计算方法 配电网潮流计算是配电网合环操作决策的基 础，它根据给定的运行参数和系统的接线情况确 定整个配电网的电压、电流、功率，即潮流的分布。 配电网合环电流计算接线如图２所示，联络断路 器（合环断路器）合闸即构成合环操作。当合环断 路器合环前两侧电压之差太大时，合环后将引起 较大合环电流，可能会引起１０ ｋＶ变电站出线过 流保护动作，导致非故障原因停电。采用了决策 系统，则在进行合环操作前，用变阻抗迭代法等值 １０ ｋＶ以上电网，通过两阶段法计算出合环潮流 及两个１Ｏ ｋＶ变电站出线的合环电流范围，以判 断是否能进行安全的合环操作，而且在环流过大 时提出减小环流的方法。 “。 Ｌ 一— ｗ 辫 贿 络断 荷， ￣－＂－－ｂ ｇ－图２配电网合环电流计算接线 １）１０ ｋＶ母线通过上级电网相互紧密联系， 而上级电网的运行方式相当复杂，涉及到从６６ ｋＶ至２２０ ｋＶ电压等级的结构关系，决策系统针 对计算接线中２个１０ ｋＶ变电站出线与上级电网 形成环点，将１０ ｋＶ变电站的２个母线作为 边界母线来处理，整个ｌ０ ｋＶ母线以上的电网等 值为１个上级电网，其等值阻抗Ｚ 采用变阻抗 迭代等值方法求得，就是使两母线的电压与 ＳＣＡＤＡ系统测得的数据相同，并且使上级电网 向两个母线注入功率与实际运行状态相匹配来 求出。 ２）ｌＯ ｋＶ配电网合环潮流计算时采用两阶 段法。第一阶段，将合环后环状配电网转化为纯 辐射状配电网，用基于支路电流的前推回代法对 纯辐射状配电网进行潮流计算，从而得到合环断 路器两侧电压差（Ｕ ）；第二阶段，根据戴维南等 ３２ 宣科，等：配电网合环操作决策支持系统的开发与研究 值电路（见图３）计算出合环稳态环流，再运用叠 加原理，将合环稳态环流与合环前馈线电流进行 通过对算例的计算分析可看出，合环操作时 产生环流是由于合环时，合环断路器两侧的电压 叠加，得到馈线合环稳态电流。 哈达湾一次 站 桃源变 图３合环稳态环流计算等僵电路图 ３）实际配电网中负荷节点多，往往呈树状结 构，而且一般无法量测各节点实时负荷，所以在计 算时对馈线上分布的负荷可有３种方式处理：①负 荷均匀分布在馈线上；②合环两侧中，母线电压值 较高的那侧，负荷被置于馈线首端，母线电压值较 低的另一侧，负荷被置于馈线末端；③合环两侧中， 母线电压值较高的那侧，负荷被置于馈线末端，母 线电压值较低的另一侧，负荷被置于馈线首端 ］。 ３ 算例分析 对于如图２所示的实例，已知参数如表１ 所示。 表１算例计算已知参数 馈线 晖春线 德胜线 馈线阻抗／ｎ ０．２７１＋ ０．６３８ ０．４４７＋ｉ１．０５３ 所接１０ ｋＶ母线电压／Ｖ １０．２９ １０．１８ 注入母线功率／ＭＶＡ ６．５＋ ２．７ １０．１５＋ｉ３．６９ 合环前馈线电流／Ａ １ ９９．０６ ２６６．５６ 将稳态合环电流与两馈线合环前电流叠加， 可算得晖春线、德胜线的合环稳态电流，与现场实 测结果（见表２）比较接近。一般认为合环稳态电 流低于过电流保护整定值２Ｏ 以上就可以进行 安全合环。现已知晖春线、德胜线的过电流保护 整定值分别为７２０ Ａ与９００ Ａ，由此，决策系统作 出可以安全合环的决策。 对算例的计算结果如表２所示。 表２算例计算结果 馈线 晖春线 ！德胜线 稳态环流／Ａ １２８．１５ 合环后馈线稳态电流／Ａ ３２７．２１ Ｉ １３８．４１ 合环后馈线实测稳态电流／Ａ ３１５．５ ｌ １３０．２ 馈线过流保护定值／Ａ ７２０ Ｉ ９００ 差引起的。要降低合环操作时的环流，就要减小 合环时合环断路器两侧的电压差，为此可从以下 ３个方面加以考虑。 １）通过投切电容器或调整主变压器分接开 关的分接位置，保证合环断路器两侧１０ ｋＶ母线 电压差在０．２ ｋＶ以内。 ２）尽量保证两个合环１０ ｋＶ的上级变换电 压（本算例为１１０ ｋＶ）来自同一个变压器的绕组， 两侧相角差在３。以内。 ３）两个合环１Ｏ ｋＶ母线所带负荷不宜相差过大。 另外，在负荷小的时候进行合环操作，环流较小 ］。 ４误差分析 由于实际配电网自身原因造成采用决策系统 进行合环潮流计算的误差主要出于以下几个方面。 １）潮流计算时需用变阻抗迭代法求出上级 电网的等值阻抗。由于配电调度很难获取上级电 网的实时运行数据和网络结构，所以求得的等值 阻抗存在一定的误差，由此造成潮流计算的误差。 ２）在实际运行时，由于配电网测得的是电流 值，不是Ｐ、Ｑ值，这就需要根据电流值和功率因 数推算出Ｐ、Ｑ值，而功率因数也非实测值，所以 功率因数的准确与否，对合环潮流计算的误差有 一定影响。 ３）实际配电网中馈线上负荷的分布情况无 法获得，这对合环潮流计算也带来一定的误差。 ５ 结语 配电网合环操作决策支持系统采用面向对象 技术，使用方便、实用性强；根据网络实时运行状 态建立合环分析计算图，维护方便；应用了数据库 存储技术，具有较强的可扩展性；实现了与ＳＣＡＤＡ 系统进行交互，采集ＳＣＡＤＡ实时数据用于合环分 析计算，从潮流的角度给调度人员进行合环操作 提供决策支持。 ‘ 参考文献 ［１］叶青华，唐国庆，王磊，等．配电网合环操作环流 （下转第４８页） ４８ 唐 亮：电力系统计算机网络信息安全的防护 成了新变电站的验收、日常设备消缺、正常维护、 遥控减负荷工程等工作。ＤＦＳ００２系统自正式运 行以来，各项运行都已达到了实用化的要求。在 发的中断。 ７）在目前通信方式下，发生外力破坏以及光 端机故障时，会造成大量ＲＴＵ离线，严重影响调 度运行和考核指标。 运行分析，事故抢修，特别在迎峰度夏期间，起到 了重要的作用。实时的报表数据，为各部门提供 了准确的工作依据。 ５．４网络信息系统中出现的问题 宝山地区电网网络信息系统在运行中存在如 下问题。 ６ 结语 １）通过对计算机网络信息安全的防护以及 网络安全运行模式的论述，在考虑信息数据安全 性总体原则的基础上，本文提出了电力二次系统 １）有个别厂站处于雷害重灾区，虽装有防雷 安全防护策略，并且提供了各级调度生产管理信 装置，还是不可避免遭受雷害。如葑塘站、顾村站 息系统的整体信息安全的方案。该方案适用于五 在２００９年就由于雷击造成设备损坏和厂站设备 级调度的各级单位调度日常生产及内部管理、实 停运。希望能多提供一些技术上的帮助，以降低 时ＳＣＡＤＡ系统的网络延伸与自动化系统。 雷害损失。 ２）建立了以计算机网络为主的信息系统，可为 ２）遥控功能的投入为调度运行带来极大的 上层提供及时、准确的决策信息，提供强大的信息处 方便，但在遥控操作时超时现象严重，即使是光缆 理以及浏览器下信息发布功能，从而减轻专业人员 通信模式下也是如此。如约帕站在光缆通信投运 的劳动强度，提高整体工作效率，增强各专业生产管 前遥控试验全部合格，但投运后超时现象严重。 理功能，真正确保电网的安全和经济可靠运行。 在线缆通信方式下，超时现象更严重。 ３）Ｗｅｂ浏览器虽装有防病毒软件，但还是经 参考文献 常受病毒攻击，造成ＭＩＳ不能正常浏览，经常需 要人工干预。 ［１］ 闫宏生，王雪莉，杨 军．计算机网络安全与防护 ４）由于新变电站和综合自动化变电站的陆 ［Ｍ］．北京：中国电子工业出版社，２００７． Ｅ２３ 葛秀慧，田 浩，金素梅．计算机网络安全管理（第２ 续投入运行，数据量不断增大，已使两台数据服务 版）［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００８． 器硬盘容量接近饱和。 Ｅ３］陈孝莲．浅析无锡电网光通信网络的ＳＤＨ保护方 ５）在前置机上进行双机切换时，由于ＭＯＸ— 案［Ｊ］．供用电，２００８，（２）． Ａ进程走死，会出现某一通道或某几个通道停运， 必须将ＭｏＸＡ电源重启一下，才能恢复正常。 收修改稿日期：２００９年ｌ１月 唐亮（１９６９一），工程师，从事调度自动化技术工作 ６）由于前置机的程序走死，经常造成数据转 （上接第３２页） 及其馈线电流的计算［Ｊ］．中国电机工程学报，２００５， 分析系统的开发和应用ＥＪ］．电力系统自动化，２００２， ２５（２５）：７６—８１． ２６（２２）：６６－６９． Ｅ７３汪卫华．一起１０ ｋＶ配电网合环失败原因分析与应 Ｅ２３陈霄，王 磊，李 扬．配电网合环冲击电流的分 对措施ＦＪ］．供用电，２００９，（１）． 析ＥＪ３．电力自动化设备，２００５，２５（４）：４０—４２． ［３３钱兵，程浩忠，杨镜非，等．电网合环辅助决策软 收修改稿日期：２ＯｌＯ年１月 宣科（１９８４一），硕士研究生，主要研究方向电力系统调 件研究［Ｊ］．电力自动化设备，２００２，３（２２）：８－１１． 度自动化 Ｅ４３葛少云，李晓明．基于戴维南等值的配电网合环冲 张富刚 （１ ９６３一），硕士，高级工程师，洛阳供电公司总工程 击电流计算［Ｊ３．电力系统及其自动化学报，２００７，６ 师，长期从事项日管理工作 （１９）：１２４—１２７． 李传虎（１９７５一），硕士研究生，主要研究方向配电网调度 Ｅ５３王伟灿，周昱甬．电力系统合环电流的分析及控制 自动化 对策ＣＪ３．供用电，２００２，ｌ９（４）：２６—２８． 祝洪博（１９４２一），教授，主要从事电网调度自动化、专家系 Ｅ６３余娟，颜 伟，李文沅．等．配电网合环网络模型 统在电力系统中的应用等研究
