深圳电网EMS系统10 kV配网线路合环潮流计算误差分析与研究

2019-11-02耿博

通信电源技术 2019年10期

耿博

（深圳供电局有限公司，广东深圳 518000）

0 引言

目前，深圳电网已全面开展配网不停电转电操作。按照深圳供电局有限公司的相关规定，在线路合环操作前，均要利用EMS系统进行合环操作校验。校验的内容主要是判断合环转电期间设备是否过载、合环过程中可能出现的合环电流过大而引起保护误动作、短路电流超标以及发生短路故障但保护拒动等问题[1]。

但目前该系统在使用的过程中，运行人员发现利用现有的EMS系统进行合环模拟计算，存在计算误差，造成了调度和运行人员的误判断。因此，本文基于深圳电网目前的系统现状，对合环软件计算误差原因进行分析，以期不断提升软件的计算精度。

1 EMS系统合环潮流计算功能简介

深圳中调EMS系统合环潮流计算功能主要包含主网110 kV线路合环计算模块和配网10 kV线路合环潮流计算模块。这两个计算模块的数据来源于EMS系统状态估计实时断面（状态估计每1 min计算一次，确保断面的实时性）或状态估计历史CASE（每15 min保存一次历史CASE，确保在任意需求的时间点附近有保存的断面）。用户可以取状态估计实时断面或历史CASE进行合环风险分析，根据计算得合环操作风险指标，为调度进行合环操作提供决策支持[2]。

2 10 kV线路状态估计及潮流计算算法完善

软件实际运用过程中，确实发现部分10 kV配网馈线潮流计算偏差较大，如部分空载（电流接近0）馈线负荷估计结果与SCADA实测值偏差较大。

经深入分析测试发现，10 kV状态估计对不平衡量的分配方式存在缺陷。具体表现为原有算法认为馈线在投运状态且负荷接近于零是不合理状态，程序自动将状态估计迭代计算过程产生的不平衡量分配到这些空载馈线上，导致这些空载馈线量测的状态估计结果不准确[3]。

目前，已经改进了10 kV状态估计不平衡量的分配方式，将状态估计的不平衡量按照当前馈线负荷比例分配到每一条馈线，空载线路则不承担不平衡量的分配。算法经过完善后，10 kV线路电流状态估计结果与SCADA采集值相对误差一般在2%～5%，满足了状态估计及调度员潮流功能的实用化应用需求[5]。图1为梅林站10 kV线路SCADA采集量测值图，图2为算法完善后梅林站10 kV线路量测状态估计结果图。

图1 梅林站10 kV线路SCADA采集量测值图

3 部分10 kV线路合环潮流计算偏差较大问题分析

7月29日15:47，梅林站10 kV香蜜三线F14和农科站10 kV香域线F02进行合环转电操作，在合环后引起线路两侧开关跳闸。站内保护录波的数据显示，合环时农科站侧合环稳态电流约为695 A，梅林站侧约为812 A，均达到了线路过流二段的动作限值，两侧开关保护动作跳闸。

图2 算法完善后梅林站10 kV线路量测状态估计结果图

当天的运行方式为220 kV梅林站和220 kV祥和站在220 kV系统侧合环运行，110 kV系统侧解环运行。其中，农科站#2主变串供于“祥竹I线1453—竹农线1180—祥和站#2主变”供电路径。当天，220 kV美视电厂未开机，110 kV美视B厂出力18×104kW并在220 kV梅林站110 kV系统侧上网。合环路径为梅林站F14香蜜三线→梅林站#2主变→梅祥甲线2280→祥和站#2主变→祥竹I线1453→竹农线1180→农科站#2主变→农科站F02香域线→梅林站F14香蜜三线。合环当天系统运行安全平稳，系统侧不存在明显不具备合环的因素[7]。合环两侧电流变化如图3和图4所示。

合环操作记录如表1所示。

图3 农科站#2主变变低502A开关合环瞬间电流突变

图4 梅林站#2主变变低502开关合环瞬间电流突变

表1 合环操作记录表

表1中，香蜜三线F14的合环操作潮流计算稳态电流为1 086.25 A，实际操作中故障录波测得实际电流为812 A，合环操作计算电流相比实际合环操作电流偏大。

EMS系统合环潮流计算主要受3个因素影响，即合环点两侧馈线所在母线电压幅值差、相角差以及环路等值阻抗3个因素。其中，合环点两侧10 kV母线电压幅值与相角为EMS系统状态估计计算结果，环路等值阻抗则由环路上的线路、主变的归一化阻抗决定[8]。

（1）对比10 kV母线电压幅值SCADA与状态估计结果表明，此次合环点两侧母线电压幅值的状态估计结果与SCADA相同，合环误差不是由母线电压幅值差引起。

（2）SCADA无法采集母线电压相角，状态估计程序根据流入母线的有功与无功计算母线电压相角，由于SCADA无功的采集存在误差，且SCADA只采集10 kV线路电流，未采集有功、无功，冗余量测不足，使得EMS系统状态估计很难准确计算合环点两侧母线电压相角，可能造成合环潮流偏差[9]。

（3）环路上等值阻抗对合环潮流计算存在较大影响。由合环拓扑展示可知，本次合环经过1座220 kV主变、1条220 kV馈线、2座110 kV主变、2条110 kV线路以及2条10 kV馈线，环路上任何一个设备的参数不准确都将造成合环潮流计算不准确。经与安全生产管理系统PMS台账参数核对，110 kV及以上环路设备参数均与PMS一致，EMS系统参数维护准确[10]。

4 提高配网合环潮流计算的建议

4.1 提高主网设备参数的准确性

一方面，早期投产的输电线路未进行阻抗等参数实测，只提供了线路类型和长度，在EMS系统中按照典型参数进行折算，存在一定的误差，这种误差反映在配网合环潮流时显得较大；另一方面，线路投产前的静态实测参数与线路运行时的动态参数存在一定误差，线路空载、满载及多回线路同时运行时的互感等因素均会影响到线路的动态阻抗参数[4]。

因此，一方面，建议结合线路停电等工作，对早期投产的输电线路进行参数实测，使得EMS系统建立相对准确的计算模型；另一方面，建议设备管理部门及电力技术研究部门开展输电线路参数在线动态测量的相关研究，使得SCADA采集的电网实时量测与电网设备实时动态参数相匹配。

4.2 提高EMS系统配网线路量测的冗余度

在具备条件的变电站或新建变电站中，增加10 kV线路有功、无功的采集与上送，使得EMS系统状态估计具备充足的冗余量测，提高10 kV母线电压相角的计算结果准确性。

4.3 推进输配网协同潮流计算的实用化

随着配网自动化建设逐步推进，配网自动化的覆盖面越来越广，为配网潮流计算等高级应用功能的建设提供了可能。建议在前期“输配网协同的潮流计算关键技术研究”科技项目的基础上，推进算法的实用化，利用配网自动化系统的数据与模型、计量自动化系统的数据等建立比较完整的电网模型和数据断面，实现较为精确的配网合环潮流计算[6]。