基于“全停全转能力分析”模型的城镇配网数据分析

国网浙江瑞安市供电有限责任公司 李雨 江小军 杨志宇 潘锡杰 王坚

基于“全停全转能力分析”模型的城镇配网数据分析

国网浙江瑞安市供电有限责任公司 李雨 江小军 杨志宇 潘锡杰 王坚

文中着重从配网网架入手，尝试以瑞安城区5个变电站为试点，研究一个乃至多个变电站全停后，城区配网供电可靠性和供电能力。为充分挖掘配网线路联络现状和整体负荷水平，提出评价方法，依据获取的数据结论，对配网存在的薄弱环节和相关问题提出建议。

配电网；全停全转；供电可靠性；网架结构；大面积停电

1 背景目标

1.1 配网管理现状

随着人们生活水平的不断提高，对用电可靠性也提出了更高的要求，这种形势下，也促使供电公司朝着为用户提供经济、安全、可靠的用电环境而不断努力。

然而，配网线路数目多、分支繁杂，联络关系复杂，目前的配网管理模式是比较粗放的，10 kV线路负荷能否转移，很大程度上要依赖供电所人员的丰富经验去把控线路联络情况和负荷转供方式。调控中心虽然也定期编制、更新变电站全停预案，但实效性和可操作性仍有限。

就县公司而言，在配网自动化还没上线的现状下，一座变电站全停，短时间内无法恢复送电，为保证用户生产生活用电，只能通过10 kV线路之间相互联络去转移负荷，这个过程需要精确掌握配电网运行情况和联络关系。

瑞安电网有6家重要用户，其中瑞安市广播电台、市政府等5家重要用户在城区，各大企事业机关单位也在城区，城区发生大面积停电，将造成比较严重的后果。我们考虑城区变电站全停全转，即城区配网对侧联络线路应该要有足够的裕度。

1.2 管理重点

首先，要摸清配网联络状况，有联络那就有联络点，这个联络点在哪里，有没有正常方式下的分界点开关位置；其次，完整具体的配网联络台账有没有，哪些不能联络，存在什么困难；第三，已有的联络是否合理，一条线路停电，另一条线路的承载能力如何，对侧变电站主变的承载能力如何。

综上所述，我们试图深入挖掘配网网架数据，把经验丰富的供电所专家人员组织起来，借鉴他们的经验，同时暴露出当前网架存在的问题，为公司发展规划、电力调控、运维检修提供辅助决策。

1.3 研究目的

优化配网系统信息，由繁至简，把一个复杂的配网网架，转化为简单的解合环开关。优化open 3000报表功能，批量处理负荷数据，直观判断线路承载情况，形成固化成果，实现相关部门配网数据共享。

2 配网数据分析方法

配网数据分析涉及两部分：（1）配网联络数据分析；（2）配网负荷数据分析。

2.1 配网联络数据分析

配网联络数据来源有三个方面：（1）供电所台账CAD单线图；（2）配网专题图；（3）GIS地理信息系统。供电所依赖的是他们自己的台账和单线路，配网调度凭借的是配网专题图。GIS系统单线图作为辅助参考判断。对比三方面数据信息，若满足规则1，则判断为联络位置正确；若满足规则2/规则3，提交供电所确认；三者均不一致，要求去现场核实，如表1所示。

表1 配网联络数据核对规则

以瑞安公司城区电网为例，瑞安公司城区有5座110 kV变电站，分别是110 kV马鞍山变、110 kV安阳变、110 kV北门变、110 kV玉海变、110 kV瑞新变，共计10 kV出线120个间隔，其中12个为备用间隔。这108回10 kV线路共同构成瑞安城区中压配电网，也是本次研究的主要对象。

2.1.1 数据处理清洗模式

配网联络情况纷繁复杂，有一对一的联络，有一对多的联络，有甲联络乙，乙联络丙，丙联络丁这种方式的。为了简化模型，我们要求辖区供电所确定一种正常供电方式。在这种方式下，确定在A线路失电的情况下，负荷能够全部转移至B线路，并确定一个常开点作为联络开关。

首先获取辖区供电所提供的原始联络信息，利用配网专题图、GIS系统对原始数据按表1规则进行清洗，获取具备联络条件的线路86对。其中把存在问题清单反馈辖区供电所，供电所再核实数据提交，形成闭环流程，如图1所示。

2.1.2 配网10 kV线路接线方式

变电站10 kV线路按接线方式分为联络线路、单辐射线路、及备用线路。

联络线路分为内联线路与外联线路。外联线路即不同变电站10 kV线路相互联络，这是正常的线路手拉手互联方式。

内联线路，顾名思义，是同一变电站内部10 kV线路相互联络。内联线路分为同母内联和异母内联。

图1 数据清洗闭环流程

图2 10 kV线路接线方式

同母内联，即同一变电站同一段母线内部10 kV线路相互联络，这种模式应该杜绝。

异母内联，即同一变电站不同母线之间10 kV线路相互联络。对于分裂运行作为正常运行方式的变电站尚有些意义，考虑全停时，这种联络也应该避免。

图3 城区变电站10kV出线联络状况

内联线路：N=T+Y；

联络线路：L=N+W；

全部出线间隔：X=L+D+B；

联络率：L%=L/(X-B)=( N +W)/( L +D)；

外联率：W %=W /(X-B)=（L-N）/( L +D)；

同母内联率：T %= T /(X-B)；

异母内联率：Y %=Y/( X-B)。

通过多轮往复清洗处理的瑞安城区配网网架数据，可以判断网架联络水平。可以看出瑞安城区配网有72条10 kV线路实现站间联络，整体联络率79.63%，分项数据如图3所示。

2.2 配网负荷数据挖掘

2.2.1 设计瑞安配网负荷报表

根据配网联络线路与所在变电站信息，设计的配网负荷报表。负荷数据来自open 3000电网实时信息系统，根据不同需求分别设计年、月、周、日负荷报表。

2.2.2 设计辅助分析功能报表

将配网结构数据存入Sql2008数据库，形成当前网架联络展示界面，导入当前主变、线路负荷数据，设计数据报表辅助分析功能模块。主要有以下4个模块。

（1）按母线分，统计各变电站10 kV出线联络状况

考虑110 kV变电站均以分裂运行为主，一个变电站有两台相对独立的变压器构成，10 kV线路按所在母线细分，可以看出更加细致的城区配网接线方式分布。

（2）统计各城区线路负载水平以及负荷转移后对侧线路承载情况

我们尝试设定一些区间，比如[0,50]、[50,100]…[350,400]等，看各区域所占的线路条数。

为了区分空载线路与轻载线路，把[0,50]区间拆分为[0,1]、[1,5]、[5,50]三个区域。

假定1:10 kV线路最大电流小于1 A的，判定为空载线路。

图4 负荷区域分布

图5 配网供电能力预警分布

假定2:10 kV线路最大电流大于1 A小于5 A的，查询open 3000系统负荷曲线数据，再判定是空载线路还是轻载线路。

假定3:10 kV线路最大电流大于5 A小于50 A的，判定为轻载线路。

按区间划分，统计各区域的负荷分布，直观判断当前负荷现状。各负荷区间分布的线路条数，展示如图4所示。

（3）统计出所有假联线路和预警线路

实际上，由于每条线路的线径、流变变比均有各自的特点，因此，每条线路的限额不是整齐划一的。我们按传统的红色预警(85%In)、黑色预警（95%In）、超载三种供电能力预警方式考虑。

判断1：Xi+Yj＞YN，即Xi线路负荷与Yj线路负荷大于Yj线路限额，判定为假联络。

判断2：85%YN＜(Xi+Yj)＜95%YN，判定为线路红色预警。

判断3：95%YN＜(Xi+Yj)＜100%YN，判定为线路黑色预警。

直观判断配网供电能力预警分布，统计出所有假联线路和预警线路。如图5所示。

（4）统计对侧变电站承载情况

本侧线路转移至对侧线路时，需要考虑对侧变电站的主变承载能力。严禁变压器超载运行。如下公式所示：

以安阳变全停为例，10 kV线路负载通过联络开关转移至对侧线路时，如表2所示，东山变2号主变会超载，上望变1号主变也会超载。设计负荷转移方案时，不可忽略对侧变电站的承载能力。

3 配网负荷可倒性分析

2016年7月15日，瑞安电网负荷出现历史新高，达131.24万kW，比历史最高负荷上升4.75%。以2016-7-15典型日负荷为例，分析城区负荷现状，监测城区线路联络可倒情况。用日最大负荷去分析配网负荷状况，相对月最大负荷来说，有个优点，就是可以很好的避免同时率问题。

3.1 不考虑对侧主变超载时，城区配网线路可转供能力分析

当某一城区变电站全停，考虑10 kV线路负荷转移至对侧联络线路时，观察联络对侧线路承载能力，对侧线路负荷分布情况如图6所示：

由图6可以看出：

（1）有联络关系线路两侧的负荷累加小于5 A的线路为0，这说明，两侧均空载的线路不存在。

（2）联络线路两侧负荷累加大于400 A的联络线路有19对。这部分需重点关注，合理配置负荷，适当转移部分负荷。

按照上文提到供电能力预警算法分析，典型负荷日的电网预警情况如如7所示：

表2 主变承载能力透视分析

由图7可以看出，联络线路两侧负荷累加后，红色预警、黑色预警区间小，分别有6对、5对。而超载线路会有12对，也就是说当本侧线路失电，这12对联络线路是不能实现全停全转的，俗称假联络。这些线路都是我们急需克服的薄弱环节。

3.3.2 考虑对侧主变超载时，城区配网线路可转供能力分析

▲马鞍山变全停

若考虑对侧主变承载能力，以马鞍山全停为例，分析对侧变电站承载能力，如表3所示，上望变1号主变会出现超载现象，因此马鞍山变与上望变的联络需要优化。

那么，其它变电站的全停转供能力，也可以此类推，有5对联络需要优化，否则对侧主变会超载。

4 城区配网分析成果

4.1 梳理城区配网线路接线方式，评估当前网架联络水平

搭建全停全转能力分析工具模型，以瑞安城区配网为试点，直观展示配网网架联络水平，可视化展示配网网架薄弱环节，线路内联、单辐射、对侧主变承载力不足等问题，为发展规划，为电力调控、为运维检修提供辅助决策，为接下来的配网项目储备提供数据支撑。

图6 承载能力分布图

图7 负荷转移后对侧线路供电能力预警分布

表3 主变承载能力透视分析

4.2 建立共享数据库，提升部门协同能力

签订内网使用责任承诺书，信息中心专业人员协同配合，配置专用电脑，建立sql2008数据库。在内网个人办公电脑可直接访问全停全转能力分析小工具，共享城区配网相关数据，方便各部门人员参考研究，便于协同分析。提高调控员配网网架与负荷掌控水平，帮助供电所提升台账管理水平。

模型试用期间，获得供电所、调控中心等实际操作者高度肯定。该小工具为日常调控运维工作带来极大便利，它不仅在变电站全停时，节约巨大时间成本，节省人力消耗，快速完成负荷转移方案。在变电站半停，甚至一条10 kV线路停电时均可利用该工具查阅联络线路与联络位置，改善工作效果显著。

4.3 按需匹配日负荷数据，快速生成全停负荷转移方案

按需匹配配网负荷数据，任选一天配网负荷数据，导入数据库，自动生成配网联络水平，与负荷转供预警情况。进入任一变电站，点击线路，可以方便查询线路联络关系和联络位置，同时可以一键倒出全站配网联络数据，快速形成变电站全停事故处理方案。

5 结语

本次研究是以瑞安城区5座变电站为试点，经过对模型不断的修正完善，该小工具具备可复制性，只要获取相应的配网联络基础台账数据，通过小工具模型相关报表算法，便能准确展示配网状况。