徐大勇，李孟杰

（广东电网惠州供电局，广东 惠州 516001）

配电线路承担着向城镇提供可靠供电的功能，随着社会的不断进步，电力用户用电需求及分类将更加细化，电网企业的配电网增量也在逐年呈几何式增长，用户对供电可靠性的要求越来越高。为优化配电网运行方式，提高每条馈电线路的利用率，本文探索一种基于电网实际情况的电网直供配电线路可开放容量进行评估方法，并自动实现可开放容量预警功能。

1 考虑N - 1安全准则的配电网最大供电能力评估

提出综合考虑主变N- 1、母线N- 1 及馈线N- 1等安全约束并仿真自动装置动作逻辑及中压配电网转供的配电网最大供电能力评估的优化模型及求解方法，实现了配电网可开放容量的智能评估及预警[1]。

配电网最大供电能力评估事实上为寻找满足供、配电网各类安全性约束的最大供电负荷[2]。其基本思路为：在配电馈线上安排负荷，在上级供电变电站发生主变或母线N- 1 预想开断或馈线出口开关预想跳闸时，在自动装置（主要为备自投及切负荷装置）的作用下或配电网转供电时，配电网各馈线不过负荷，上级供电变电站的主变潮流不超过短时过载能力[3-7]。

配电网最大供电能力评估时采用有功功率作为评估量。由于馈线的最大允许载流量为电流，考虑到变电站10 kV 母线的供电电压要求为1.0～1.07 额定电压，实用中，根据额定电压将最大允许电流折算为供电容量，并取一定功率因数（如0.95）将供电容量折算为最大允许有功功率。主变的最大允许供电能力为容量，可直接按一定功率因数（如0.95）来折算最大允许有功功率。

1.1 配电网约束

首先，馈线所能带的最大负荷不能超过馈线的长期载流能力，即

式中：PLi和分别为馈线i分配的有功负荷和长期运行有功载流能力。实用中，馈线的最大允许载流能力一般为允许电流，须按下式将其归算为允许有功上限。

式中：Pf为功率因数，实用中一般取为0.95；Vi,nom表示馈线i的额定电压；表示馈线i的长期允许电流。

在配电馈线上安排负荷，在上级供电变电站发生主变或母线N- 1 预想开断或馈线出口开关预想跳闸时，在自动装置（ 主要为备自投及切负荷装置）的作用下或配电网转供电时，配电网各馈线不过负荷，上级供电变电站的主变潮流不超过短时过载能力。

将经开关联络在一起的馈线定义为一个配电子系统。显然，各配电子系统之间仅通过供电网发生联系。从配电网本身的角度看，各配电子系统之间是独立的，因而在供电能力评估中可以独立考虑。

对于单辐射结构配电网，馈线上任一位置故障均将导致其负荷侧馈线区段失电，故馈线的最大供电能力为馈线自身的容量约束。

对于带联络开关的多馈线配电子系统，实用中要求满足N- 1 安全准则，即任一馈线出口开关偷跳时，馈线上的负荷能够全部由相邻的馈线转供而不发生过载。以馈线i开断为例，有：

式中：SNi为馈线i相邻馈线的集合，即与馈线i有联络的馈线的集合。

1.2 供电网约束

配电网最大供电能力评估时，本文仅考虑配电网供电变电站主变的安全性约束，不考虑更高电压等级主变及线路的安全性约束。

供电网约束包括：正常运行方式下的潮流平衡约束；正常运行方式下所有主变不过载约束；主变N- 1 预想开断后的潮流平衡约束；主变N- 1 预想开断后，电网各主变的供电负荷不超过短时允许供电能力约束[8]。

1.2.1 正常运行方式下的潮流平衡约束

1.2.2 正常运行方式下变电站主变长期载流能力约束

1.2.3 主变N- 1预想开断后各节点的潮流平衡约束主变N- 1 预想开断后，需仿真备自投等自动装置的动作逻辑，更新预想开断及自动装置动作后的网络拓扑结构，进而确定各节点的潮流平衡约束：

式中：上标k为预想故障编号。

1.2.4 主变N- 1预想开断后变电站主变短时允许供电能力约束

主变N- 1 预想开断后，措施后各变电站主变的供电负荷不超过短时允许供电能力约束。

1.3 目标函数

目标函数取为正常运行方式下各馈线分配的负荷之和最大，即

式中：SF为所有馈线的集合。

2 可开放容量评估方案

2.1 可开放容量评估原则

本文提出一种可开放容量的发布原则：最大负载率70% 以下线路免审批；最大负载率70%～85%的线路，供电所审批；最大负载率85%～100% 的线路，运维检修部审批。

以上述原则为基础，可以对配网的任意一条馈线进行可开放容量进行评估，以保证各个负荷水平下配变、馈线、主变等均不越限。

2.2 可开放容量评估方法

理想情况下，配网馈电线路的可开放容量评估可从线路限流值、线路载流量历史峰值两个维度做二元评估，其计算公式为：

式中：Ik为线路可开放容量；Ie为线路限流值；Imax为线路载流量历史峰值。

配网馈线延伸至站外的线路构成较为复杂，既有电缆又有架空线，线路线径亦有所差异，为确保配网馈线各段不过载，其线路限流值应取各段限流值的最小值，上述公式应拓展为：

式中：Ik为线路可开放容量；Ie1、Ie2、Ie3、Ie4······Ien为线路中各线路段的限流值；Imax为线路载流量历史峰值。

2.3 可开放容量的校核

由于配网线路负荷的波动性较大，可预测性较差，而且运行情况较为复杂，上述理想情况下计算的可开放容量需要进行进一步校核并修正以适配线路实际运行情况，校核可从线路负荷波动水平、线路负荷增长预测、线路电压质量等3 个维度进行[9]。

2.3.1 线路负荷波动水平维度

理想的可开放容量评估计算公式中，将线路载流量历史峰值做为线路当前的负荷水平的衡量标准，对于一些平时轻载但在某一时段因特殊原因导致负荷激增而产生负荷尖峰的线路而言，理想公式对于线路的负荷水平评估偏高，限制了线路的可开放容量。实际对于此类线路其开放容量可以适当提升。

2.3.2 线路负荷增长预测维度

配网的发展过程，存在例如新增用户负荷尚未完全接入、配网负荷割接、新建小区入住率低等情况，致使配网线路的实际负荷与报装负荷并不同步，存在负荷差值，这个时段往往实际负荷低于报装负荷，理想公式计算得到的可开放容量偏高，因此在校核可开放容量时，应按照报装负荷进行校正。

2.3.3 线路电压质量维度

供电用户对电压质量要求较高，因此在校核可开放容量时，应将得到的电流值带入配电网的模型进行潮流计算，计算线路电压最低值，并保证其在规定范围内。如果计算的最低电压不符合要求，因当对可开放容量进行调整后再次进行潮流计算，校核最低电压，如此循环迭代直至最低电压满足要求。

3 可开放容量预警与预警软件实现

按照上述评估所得的可开放容量，虽然可以保证各个负荷水平下关键设备均不越限，但一旦发生预想故障后出现了负荷转移，就有可能发生设备越限。

为了防止上述问题，须在可开放容量评估的基础上，考虑安全性约束，进行可开放容量的预警。

对于指定馈线评估得到的可开放容量，需要扫描与该馈线可能成环的所有其他馈线；对于任一相邻馈线，考虑严重故障（即馈线出口开关跳闸）后通过联络开关将其下带负荷转移到本馈线后的负载率。为了保证系统安全，预警的可开发容量需要保证该馈线在任一相邻馈线的故障情况下均不发生越限。

4 结束语

本文通过研究配电线路可开放容量评估方法及预警功能实现策略，为电网企业能够很好满足用电用户需求的同时，保证电网运行的可靠。其基本思路是通过线路限流值及多年线路最高负荷评估可开放容量，并从线路负荷情况、电能质量以及已接入容量3 个方面对可开放容量进行校核。