10kV配网自动化标准网架线路仿真培训系统潮流计算方法
2022-09-09黄超强王佳佳刘晓松李阳陈韦男
黄超强 王佳佳 刘晓松 李阳 陈韦男
(深圳供电局有限公司 广东省深圳市 518000)
1 现状
当前配电自动化系统培训主要有两种形式:一种是建设真实若干条架空线路和电缆线路,配置真空断路器、环网柜和箱变搭建系统网架线路,培训比较完善,但建设费用较高,对场地需求大,培训周期长,效率低;另一种是利用虚拟现实技术的纯软件仿真,该形式实训系统建设成本低,工位扩展灵活,培训周期短,但受限于当前虚拟现实技术的技术水平,用于参观、演示效果较好,在操作方式和操作习惯上与真实生产实际操作有很大的区别。
本系统采用虚实结合的形式,通过模拟10kV 配网自动化标准网架线路,进行配网运行工况模拟,模拟系统生产运行中的潮流计算数据,自动控制、灵活切换各种工况,通过智能电源进行监测、保护、控制回路的电气量模拟,结合配电终端开展智能配网馈线自动化动作过程的培训,使得学员对10kV 配网自动化标准网架线路有了更直观的认识和理解。
2 整体设计方案
2.1 系统组成
系统一次接线如图1 所示,其中变电站出线开关采用虚拟开关的形式,默认处于合闸状态,其余7 套环网柜采用与真实一致的开关柜,一次系统接线模拟真实运行环境中常用的两供一备线路;仿真系统并不真实供应10kV 高压电源,也不作为配电设备向用户负载供电,通过系统运行的潮流计算结果,采用模拟加载电源为环网柜提供动作电源及信号电源。
2.2 潮流计算方法
系统运行界面实时显示各开关状态以及电压电流数据,开关闭合为红色,开关断开为绿色,线路带电着色,不带电为白色;实时显示潮流传输方向以及开关分合位状态,如图1 所示。
图1 :系统一次架构图
2.2.1 带电状态计算
每套环网柜母线及出线带电状态分别用X1—X5 以及PT 表示,如图2 所示;对应不同环网柜前面加数字1#-7#予以区分;当母线带电时,X1=1;当母线不带电时,X1=0;当602 开关合闸时,602QF=1;当602 开关分闸时,602QF=0;依此类推;
图2 :环网柜带电示意图
分别以2#环网柜和5#环网柜(联络开关)带电分析为例,其他环网柜不再一一列举
【当(F01QF*1#QF602*1#QF603*2#QF602=1)
或(2#QF604*3#QF602*3#QF603*4#QF602*4#QF604*5#QF602*5#X1=1)时,
2#X1=1;否则2#X1=0;】
【2#X2=1#X3;】
【当(2#X1*2#QF603=1)时,2#X3=1; 否则2#X3=0;】
【当(F01QF*1#QF602*1#QF603*2#QF602*2#QF604=1)
或(3#QF602*3#QF603*4#QF602*4#QF604*5#QF602*5#X1=1)时,
2#X4=1;否则2#X4=0;】
【当(2#X1*2#QF604=1)时,2#X5=1; 否则2#X5=0;】
【当(2#X1*2#QF601=1)时,2#PT=1; 否则2#PT=0;】
【当(F01QF*1#QF602*1#QF603*2#QF602*2#QF604*3#QF602*3#QF603*4#QF602*4#QF604
*5#QF602=1)时,5#X11=1;否则5#X11=0;
当(F02QF*6#QF602*6#QF603*7#QF602*7#QF604*5#QF603=1)时,5#X12=1;否则5#X12=0;
当(创业线F03QF*5#QF604=1)时,5#X13=1;否则5#X13=0;
当(5#X11=1 或5#X12=1 或5#X13=1)时,5#X1=1;否则5#X1=0;】
【5#X2=4#X4;】
【5#X3=7#X4;】
【当(5#X1=1 且5#QF601=1)时,5#PT=1;否 则5#PT=0;】
分别定义9 条线路为d01-d09,当d01=1 时,潮流方向从左至右;当d01=2 时,当d01=1 时,潮流方向从右至左;当d01=0 时,则代表线路不带电;
以d03 线路带电分析为例,
【当(F01QF*1#QF602*1#QF603*2#QF602*2#QF604=1)时,d03=1;
当(3#QF602*3#QF603*4#QF602*4#QF604*5#QF602*5#X1=1)时,d03=2;
当2#X4=0 时,d03=0;】
当不同位置带电时,分别让对应智能电源输出二次电压至保护终端,模拟系统带电状态;
2.2.2 潮流负荷计算
每个环网柜开关对应进出线电流潮流计算逻辑,根据计算结果使智能电源输出相应的电压电流,仅以A 相为例,不论正常运行还是故障,均满足以下条件
d07 d08 7#QF602 7#QF604 潮流计算结果0 2 1/0 0 7#G02IA=7#G04IA=0 7#G04IA=7#G03IA*7#X3*7#QF603+7#G05IA*7#X 5*7#QF605;1 2 0 0 7#G02IA=7#G04IA=0 0 2 1/0 1 1 2 1 0 7#G02IA=7#G03IA*7#X3*7#QF603+7#G05IA*7#X 5*7#QF605;1 2 0 1 7#G04IA=7#G03IA*7#X3*7#QF603+7#G05IA*7#X 5*7#QF605;2 2 1 1 7#G04IA=7#G02IA+7#G0 3IA*7#X3*7#QF603+7#G 05IA*7#X5*7#QF605;d06 d07 6#QF602 6#QF603 电流计算结果0 0 1/0 1/0 6#G02IA=6#G03IA=0 0 2 1/0 0 6#G02IA=6#G03IA=0 6#G03IA=6#G04IA*6#X4*6#QF604+6#G05IA*6#X 5*6#QF605;1 0 0 0 6#G02IA=6#G03IA=0 0 2 1/0 1 6#G02IA=6#G04IA*6#X4*6#QF604+6#G05IA*6#X 5*6#QF605;1 0 0 1 6#G02IA=6#G03IA=0 1 0 1 0 6#G02IA=6#G03IA+6#G0 4IA*6#X4*6#QF604+6#G 05IA*6#X5*6#QF605;1 2 0 0 6#G02IA=6#G03IA=0 1 1 1 1 6#G02IA=6#G04IA*6#X4*6#QF604+6#G05IA*6#X 5*6#QF605;1 2 0 1 1 2 1 0 6#G03IA=6#G04IA*6#X4*6#QF604+6#G05IA*6#X 5*6#QF605;
d01 d02 1#QF602 1#QF603 电流计算结果0 0 1/0 1/0 1#G02IA=1#G03IA=0 0 2 1/0 0 1#G02IA=1#G03IA=0 1#G03IA=1#G04IA*1#X4*1#QF604+1#G05IA*1#X 5*1#QF605;1 0 0 0 1#G02IA=1#G03IA=0 0 2 1/0 1 1#G02IA=1#G04IA*1#X4*1#QF604+1#G05IA*1#X 5*1#QF605;1 0 0 1 1#G02IA=1#G03IA=0 1 0 1 0 1#G02IA=1#G03IA+1#G0 4IA*1#X4*1#QF604+1#G 05IA*1#X5*1#QF605;1#G03IA=2#G02IA 1 2 0 0 1#G02IA=1#G03IA=0 1 1 1 1 1#G02IA=1#G04IA*1#X4*1#QF604+1#G05IA*1#X 5*1#QF605;1 2 0 1 1 2 1 0 1#G03IA=1#G04IA*1#X4*1#QF604+1#G05IA*1#X 5*1#QF605;
d02 d03 2#QF602 2#QF604 电流计算结果0 0 1/0 1/0 2#G02IA=2#G04IA=0 0 2 1/0 0 2#G02IA=2#G04IA=0 2#G04IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605;1 0 0 0 2#G02IA=2#G04IA=0 0 2 1/0 1 2#G02IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605;1 0 0 1 2#G02IA=2#G04IA=0 1 0 1 0
1 1 1 1 2#G02IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605;2#G04IA=3#G02IA 1 2 0 0 2#G02IA=2#G04IA=0 1 2 1 0 2#G02IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605;1 2 0 1 2#G04IA=2#G03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X 5*2#QF605;2 2 1 1 2#G04IA=2#G02IA+2#G 03IA*2#X3*2#QF603+2#G05IA*2#X5*2#QF605;2#G02IA=1#G03IA
d03 d04 3#QF602 3#QF603 电流计算结果0 0 1/0 1/0 3#G02IA=3#G03IA=0 0 2 1/0 0 3#G02IA=3#G03IA=0 3#G03IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605;1 0 0 0 3#G02IA=3#G03IA=0 0 2 1/0 1 3#G02IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605;1 0 0 1 3#G02IA=3#G03IA=0 1 0 1 0 3#G02IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605;3#G03IA=4#G02IA 1 2 0 0 3#G02IA=3#G03IA=0 1 1 1 1 1 2 1 0 3#G02IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605;1 2 0 1 3#G03IA=3#G04IA*3#X4*3#QF604+3#G05IA*3#X 5*3#QF605;2 2 1 1 3#G03IA=3#G02IA+3#G0 4IA*3#X4*3#QF604+3#G 05IA*3#X5*3#QF605;3#G02IA=2#G04IA
d04 d05 4#QF602 4#QF604 电流计算结果0 2 1/0 0 4#G02IA=4#G04IA=0
4#G04IA=4#G03IA*4#X3*4#QF603+4#G05IA*4#X 5*4#QF605;1 2 0 0 4#G02IA=4#G04IA=0 1 2 1 0 0 2 1/0 1 4#G02IA=4#G03IA*4#X3*4#QF603+4#G05IA*4#X 5*4#QF605;1 2 0 1 4#G04IA=4#G03IA*4#X3*4#QF603+4#G05IA*4#X 5*4#QF605;4#G04IA=4#G02IA+4#G 03IA*4#X3*4#QF603+4#G05IA*4#X5*4#QF605;4#G02IA=3#G03IA 2 2 1 1
3 结束语
电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算,也是最重要的计算。本文所写潮流计算,并非是根据电网的接线方式与参数及运行条件,计算电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损,而是对于仿真运行的电力系统,通过潮流计算使各个智能电源输出各项电压电流数据,使系统能在不带真实高压电的情况下进行系统仿真运行模拟。