南沙配電網(wǎng)合環(huán)運行應用軟件開發(fā)

南沙配電網(wǎng)合環(huán)運行應用軟件開發(fā)本科畢業(yè)設計〔論文〕

題目：南沙配電網(wǎng)合環(huán)運行應用軟件開發(fā)

學院

專業(yè)

學生姓名

學生學號

指導教師

提交日期2022年6月10日

摘要

合環(huán)運行可以解決配電網(wǎng)在倒負荷或設備檢修時出現(xiàn)的停電問題，但是在這個過程中系統(tǒng)可能會產(chǎn)生較大的合環(huán)電流而導致愛護動作,進而給電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運行帶來相應的影響。針對這一特征，開發(fā)配電網(wǎng)合環(huán)運行軟件對于配電網(wǎng)操作人員具有很大的指導作用，可以提高配電網(wǎng)合環(huán)運行的成功率，減少因為配電網(wǎng)合環(huán)電流過大而帶來的危險。

本文通過建立配電網(wǎng)合環(huán)運行的等值模型，通過前推回代法及區(qū)間原理對模型的潮流進行了詳細的計算。通過精確的辦法計算出配電網(wǎng)合環(huán)線路兩側的電壓差，運用歐姆定理跟疊加原理計算出合環(huán)電流。通過分析合環(huán)電流產(chǎn)生的原因，對于系統(tǒng)中越限的線路還提供了合環(huán)電流的調節(jié)措施，主要是通過電容器補償去改變合環(huán)電流，使得合環(huán)電流可以在規(guī)定范圍內合環(huán)。

本文以VB6.0及Access2022數(shù)據(jù)庫為平臺，立足于為用戶提供實用、精確的工具，開發(fā)了配電網(wǎng)合環(huán)運行軟件。通過快捷、可靠的潮流計算，從而給運行人員的合環(huán)決策提供參考依據(jù)，提高了配電網(wǎng)合環(huán)運行的可靠性。

關鍵詞：配電網(wǎng)合環(huán)；區(qū)間算法；前推回代法；穩(wěn)態(tài)電流

Abstract

Intheclosedloopoperationcansolvedistributionnetworkloadthatoccurwhenapoweroutageorequipmentmaintenance/repairproblem,butintheprocessofthissystemmayproducelargercausedbyclosedloopcurrentprotectionaction,therebyaffectthesafeandstableoperationofpowersystem.Accordingtothecharacteristics,developmentdistributionnetworkclosedloopoperationsoftwarefordistributionnetworkoperatorhasagreatguidingrole,canimprovethesuccessrateofthedistributionnetworkclosedloopoperationtoreducebecauseofthedangeroftoomuchelectricitydistributionnetworkclosedloop.

Inthispaper,throughtheestablishmentofdistributionnetworkequivalentmodelofclosedloopoperation,bythepowergenerationmethodandintervalprincipletrendhascarriedonthedetailedcalculationforthemodel.Throughtheaccuratemethodtocalculatethedistributionnetworkvoltagedifferenceonbothsidesoftheclosedloopcircuit,usingohmtheoremandsuperpositiontheoremtocalculatetheclosedloopcurrent.Byanalyzingthereasonsoftheclosedloopcurrent,inthelimitofthecircuitforsystemalsoprovidesaclosedloopcurrentadjustmentmeasures,mainlythroughthecapacitorcurrentcompensationtochangeclosedloop,canmaketheclosedloopcurrentclosedloopwithinthespecifiedscope.

BasedonVB6.0byuseandAccess2022databaseplatform,basedonprovidinguserswithpractical,precisiontools,developasoftwarefordistributionnetworkclosedloopoperation.Fastandreliablebypowerflowcalculation,thustoprovidereferencefordecision-makingoftheclosedloopoperationpersonnel,improvethereliabilityofthedistributionnetworkclosedloopoperation.

Keywords:powerclosedloop;Intervalalgorithm;Powergenerationmethod;Thesteadystatecurrent

目錄

摘要I

AbstractII

第一章緒論1

1.1選題背景1

1.2國內外研究現(xiàn)狀2

1.3本文的研究意義及主要內容3

1.3.1本文研究意義3

1.3.2本文研究的主要內容4

1.4本文安頓4

第二章配電網(wǎng)合環(huán)軟件的理論根底5

2.1基于區(qū)間算法的前推回代5

2.2合環(huán)點選擇原理7

2.3短路電流計算原理8

2.4電氣設備校驗10

2.4.1校驗的主要設備11

2.4.2電氣設備校驗工程11

電抗器校驗11

導線校驗11

斷路器校驗12

負荷開關校驗12

2.5本章小結12

第三章配電網(wǎng)合環(huán)軟件的設計13

3.1系統(tǒng)設計思路13

3.2軟件結構設計計劃15

3.3系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理16

3.3.1數(shù)據(jù)庫特點16

3.3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結構17

3.4系統(tǒng)使用流程圖17

3.5本章小結19

第四章算例分析20

4.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理20

4.1.1合環(huán)線路參數(shù)20

4.1.2變壓器型號21

4.1.3線路型號22

4.2區(qū)間電流計算23

4.3短路電流計算26

4.4本章小結27

第五章結論28

參考文獻29

致謝30

第一章緒論

1.1選題背景

電力系統(tǒng)主要由發(fā)電、輸電、變電、配電及用電五重要環(huán)節(jié)組成。其中配電環(huán)節(jié)直接影響著用戶的電能質量，與人們的生產(chǎn)與生活息息相關[1-2]。隨著經(jīng)濟社會的不斷開展與進步，我國的用電量不斷增加。與此同時，配電網(wǎng)的結構也越來越復雜。所以，為了滿足人們對供電質量及供電可靠性的要求，供電企業(yè)需要不斷加強配電網(wǎng)的建設、提高配電網(wǎng)的管理水平。

我國的配電網(wǎng)主要采用閉環(huán)設計、開環(huán)運行的模式[3]。為了實現(xiàn)配網(wǎng)優(yōu)化運行，提高供電質量和可靠性，減少用戶停電時間，提升客戶稱心程度，配電網(wǎng)合環(huán)運行是實現(xiàn)該目標的一種有效方式。然而在進行合環(huán)運行后，配電網(wǎng)原來的拓撲結構將發(fā)生改變，網(wǎng)絡潮流也會重新分布，可能會引起難以控制的網(wǎng)絡循環(huán)功率，導致配電網(wǎng)中的愛護誤動作、線路存在過負荷、電氣設備損壞損害的現(xiàn)象，危及人身平安與社會生產(chǎn)生活的事故發(fā)生。也就是說，配電網(wǎng)合環(huán)運行在減少用戶的停電時間、提高系統(tǒng)供電可靠性的同時，又隱存著一定的危險性。從電力系統(tǒng)的平安出發(fā)，運行人員在進行配電網(wǎng)合環(huán)操作時，要控制配電網(wǎng)合環(huán)兩端的電壓差。盡量使得合環(huán)兩端的電壓差不能過大，否那么會形成較大的合環(huán)電流，導致線路上的愛護動作而帶來停電事故，從而擴大停電范圍。

正處于開發(fā)階段的南沙區(qū)擁有廣州市大量的工業(yè)區(qū)，與此同時，用電負荷也不斷增加，他們對供電可靠性的要求也越來越高。所以在經(jīng)濟不斷開展的同時，我們需要不斷的提高配電網(wǎng)供電的可靠性，以滿足用戶不斷增長的需求。為此，配電網(wǎng)合環(huán)運行是解決這個問題的最正確途徑。

目前在我國很多城市中雖然有成功合環(huán)操作的例子，但是卻不足有力的理論與使用的軟件來指導。而是全靠運行人員的經(jīng)驗來進行合環(huán)操作決策，這樣就很容易出現(xiàn)因為合環(huán)電流過大而導致配電網(wǎng)合環(huán)失敗，從而給電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運行帶來危險。所以，如何最大程度的提高配電網(wǎng)合環(huán)操作的成功率就顯得越來越重要。本文立足于為配電網(wǎng)的合環(huán)運行提供相應的參考依據(jù)，為用戶提供舒適、實用的仿真軟件。

1.2國內外研究現(xiàn)狀

由于國外配電網(wǎng)的接線方式與繼電愛護裝置與我國的配電網(wǎng)之間存在著較大的不同，且國外配電網(wǎng)合環(huán)的愛護系統(tǒng)已經(jīng)相當成熟，并可以通過隔離開關解決所有問題。所以外國對雙端供電網(wǎng)絡進行配電網(wǎng)合環(huán)的研究極少。示例：負責紐約城區(qū)與其他地區(qū)供電的美國電力公司---愛迪公司。90%以上地區(qū)采用環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，兩端電源由不同的線路供給，所以采用隔離器與真空重合閘。如果饋線或用戶發(fā)生故障時就可以動作將故障自動隔離，而開環(huán)點的斷路器就會自動動作，從而恢復正常供電，減少停電時間[4-6]。

目前國內的配電網(wǎng)合環(huán)技術還不成熟，我國對合環(huán)運行的報道比擬少。楊志棟等主要對合環(huán)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)過程進行了相關研究,最終總結出了比擬形象的合環(huán)仿真模型和計算辦法，合理的計算配電網(wǎng)合環(huán)過程中的穩(wěn)態(tài)電流和瞬時最大沖擊電流。與此同時，他們還研究了影響配電網(wǎng)合環(huán)的主要因素，并得出限制合環(huán)電流的有效措施,得出了對配電網(wǎng)合環(huán)運行具有指導意義的結論[7]。阮永麗從建立等值電路入手，通過分析10kV配電網(wǎng)合環(huán)瞬間的沖擊短路電流、合環(huán)后穩(wěn)態(tài)電流對愛護的影響；以及合環(huán)中、解環(huán)運行時，線路長度、阻抗參數(shù)變化對愛護的影響[8]。張少杰等對電網(wǎng)合環(huán)計算中的合環(huán)網(wǎng)絡模型建立、負荷模型建立以及潮流計算、合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流計算和合環(huán)沖擊電流計算的根底理論進行了分析和研究，為合環(huán)操作輔助決策系統(tǒng)設計和開發(fā)給予理論支持和指導。在VC++系統(tǒng)平臺上設計并開發(fā)了電網(wǎng)合環(huán)計算分析系統(tǒng)，著重對系統(tǒng)總體設計思想、數(shù)據(jù)庫設計及其功能和系統(tǒng)各模塊的功能進行了詳細介紹[9]。

蔡瑩等提出了基于極端方式和典型方式的電磁合環(huán)操作平安性分析模型，評估了合環(huán)轉電的平安風險，并提出了應對措施，最后總結出10kV電磁合環(huán)操作的根本原那么。對于提高合環(huán)轉電成功率，降低電網(wǎng)操作風險具有積極的意義[10]。哲林等對復雜配電網(wǎng)絡的合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流與合環(huán)沖擊電流的計算進行了詳細分析，改良了快速解耦法以適應于輸配一體化的合環(huán)電流求解。同時，應用了靈敏度分析的根本理論，最終得出了調整配電網(wǎng)合環(huán)電流的主要措施：調整變壓器變比、調整電容器補償量、網(wǎng)絡重構等等。并用數(shù)學的方式定量地闡述了不同調節(jié)措施的調節(jié)效果。運用數(shù)學辦法對合環(huán)電流的綜合調控進行了建模，提出了基于遺傳算法的合環(huán)電流綜合調控策略,最后提出了綜合調節(jié)的效果更佳的結論。李家睿等結合系統(tǒng)實際情況，對典型的各類合環(huán)情況進行了合環(huán)試驗和校驗，全面總結配電網(wǎng)合解環(huán)熱翻負荷的適用范圍和條件，提供調度員熱翻負荷時負荷轉移的操作條件，提升熱翻負荷率和成功率，減少用戶的停電時間，提高供電的可靠性，保證系統(tǒng)的供電質量[11]。

為了提高配電網(wǎng)合的供電可靠性，保證配電網(wǎng)合環(huán)操作的順利進行，在進行軟件編程時需要解決下列問題：

〔1〕建立合理的配電網(wǎng)合環(huán)模型

由于配電網(wǎng)的結構非常復雜，且隨著經(jīng)濟的開展而不斷發(fā)生變化。與此同時，調度中心難以獲得外部系統(tǒng)中完整的信息，所以就無法進行準確的潮流計算?；谶@種情況，就必須建立適宜的配電網(wǎng)的等值模型，為配電網(wǎng)的潮流計算提供方便，提高配電網(wǎng)合環(huán)軟件的精度。

〔2〕配電網(wǎng)負荷的處理

配電網(wǎng)中的負荷結構比擬復雜，節(jié)點眾多，且負荷一般是分散、變化的，所以很難獲得實時準確的負荷參數(shù)，所以需要將饋線上的負荷進行一定的處理。

〔3〕配電網(wǎng)的潮流計算

由于配電網(wǎng)在進行合環(huán)操作時，配電網(wǎng)的潮流會發(fā)生較大的變化，在合環(huán)開關的兩側也會形成電壓差，由此便會產(chǎn)生合環(huán)電流。如果該合環(huán)電流過大，就會導致兩側線路過載，從而造成大面積的停電事故，影響配電網(wǎng)的正常運行。所以采用正確的潮流計算辦法就顯得非常重要。

1.3本文的研究意義及主要內容

1.3.1本文研究意義

隨著國民經(jīng)濟的開展，配電網(wǎng)的管理水平也需要不斷的提高。在這種情況下，擁有準確、實用的配電網(wǎng)合環(huán)軟件就顯得十分重要。廣州市南沙地區(qū)的電力負荷密度大,電網(wǎng)結構復雜,用戶對電網(wǎng)供電可靠性的要求也越來越高。對于還處于開發(fā)階段的南沙區(qū)，還有很多問題需要進行規(guī)劃解決，防止出現(xiàn)不必要的損失。針對這一特點,我們開發(fā)了南沙配電網(wǎng)合環(huán)運行分析應用軟件。它立足于實際配電網(wǎng)合環(huán)操作的需要,對南沙地區(qū)的局部線路和負荷進行了適當?shù)暮喕?對可能的合環(huán)路徑進行分析。針對現(xiàn)實中可能存在的一些問題，運用區(qū)間算法、前推回代等辦法，從潮流的角度給運行人員以合環(huán)依據(jù),快速、準確地找出配電網(wǎng)最正確的合環(huán)路徑,到達平安與經(jīng)濟的最終目標?？梢?系統(tǒng)的開發(fā)有重要的實際意義。

通常情況下,運行人員沒有實用的軟件指導，只能憑經(jīng)驗決定線路是否可以進行合環(huán)操作,這種辦法不僅較為保守，而且還不可靠。如果由于錯誤合環(huán)就可能引起更大的線路故障，從而擴大停電范圍，降低電力系統(tǒng)供電的可靠性和平安性。因此,開發(fā)一套擁有精確潮流計算辦法的合環(huán)決策軟件,為運行人員的合環(huán)操作提供依據(jù)。不僅可以自動判斷合環(huán)電流是否越限,還可以顯示出電力系統(tǒng)的損耗，為用戶合環(huán)點的選擇提供參考依據(jù)[12]。與此同時，還可以為降低合環(huán)電流提供調整措施,從而減少停電損失。所以說，南沙配電網(wǎng)合環(huán)運行應用軟件具有很好的開發(fā)價值。

1.3.2本文研究的主要內容

本論文的主要工作有：

〔1〕選擇適宜配電網(wǎng)潮流的計算辦法，本文主要采用了收斂性較好的前推回代法?？紤]負荷等其他因素的影響，本文還采用了區(qū)間算法，為用戶提供了精確、使用的仿真系統(tǒng)軟件。

〔2〕通過建立配電網(wǎng)合環(huán)的簡化模型，為配電網(wǎng)合環(huán)電流的計算提供方便。

〔3〕立足于為用戶提供精確、實用的軟件，進行配電網(wǎng)合環(huán)軟件的設計。

〔4〕根據(jù)現(xiàn)有的南沙局的數(shù)據(jù)資料整理出南沙局現(xiàn)有設備的型號跟參數(shù)，并構建出相應的數(shù)據(jù)庫，方便接下來的設計及以后用戶的使用。

〔5〕運用南沙局的實際數(shù)據(jù)進行計算并分析，察看計算的結果是否合理準確，并不斷提高程序的實用性與便捷性。

〔6〕不斷修改程序的主界面，為用戶提供舒適及方便使用的界面。

1.4本文安頓

本文按照從背景到現(xiàn)狀、從簡單到復雜、從理論到實驗的方式層層深入，論文共包括中英文摘要、目錄、主體局部、參考文獻和致謝五個局部。其中的正文主體包含5章和結束語，其具體結構安頓如下：

第一章為緒論局部，主要介紹配電網(wǎng)合環(huán)運行的根本情況，包括研究背景、研究現(xiàn)狀以及本文的主要工作內容。本章分為4個小節(jié)；第二章配電網(wǎng)合環(huán)軟件的根本理論介紹，主要的理論包括：區(qū)間算法、疊加原理、前推回代法、正序等效原那么等等。本章分為8個小節(jié)；第三章為配電網(wǎng)合環(huán)軟件設計思路及各個模塊的介紹，首先介紹了配電網(wǎng)合環(huán)軟件的主要功能及其特點，接著對配電網(wǎng)合環(huán)軟件各個模塊的功能進行一一表明。本章分為5個小節(jié)；第四章為實例分析，主要運用了南沙供電局提供的數(shù)據(jù)選擇其中一條線路進行了合環(huán)電流計算，并得出了相應的結論。本章主要分為4個小節(jié)；第五章為結論，主要對全文進行總結，得出了配電網(wǎng)合環(huán)運行的一些結論。論文最后附上感激語，向整個畢業(yè)設計過程中給予我指導和幫忙的朱建全老師致謝，向所有的電力工作者及學者致謝！

第二章配電網(wǎng)合環(huán)軟件的理論根底

本章主要對配電網(wǎng)合環(huán)軟件所應用到的理論知識進行簡單的描述，讓讀者對配電網(wǎng)合環(huán)軟件中的潮流計算有一定的認識。首先是介紹軟件的潮流計算的主要辦法：基于區(qū)間算法的前推回代法，然后依次對其他原理進行一一表明。

2.1基于區(qū)間算法的前推回代

合環(huán)電流計算是一種復數(shù)運算，其參數(shù)區(qū)間在運算過程中表現(xiàn)為一種復數(shù)區(qū)間的形式。在這種情況下，實數(shù)域的區(qū)間計算法那么并不適用，必須采用新的計算法那么。

定義2：對于實數(shù)域中的任意區(qū)間、，稱為復區(qū)間。

對于復區(qū)間和，其四那么運算法那么為：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

基于上述原那么，在配電網(wǎng)的潮流計算過程中，我們主要應用四那么運算進行，包括一下幾個主要步驟：

步驟1：輸入合環(huán)電流計算的相關參數(shù)，包括合環(huán)節(jié)兩側變壓器高壓側的電壓區(qū)間，兩側支線和合環(huán)饋線的功率區(qū)間，以及兩側變壓器的阻抗參數(shù)和線路阻抗參數(shù)。

步驟2：由合環(huán)點兩側線路的功率區(qū)間，并結合各節(jié)點的額定電壓，計算合環(huán)點兩側線路和變壓器的功率損耗區(qū)間。

(6)

(7)

上式中、分別為側線路的第個元件的有功功率損耗區(qū)間和無功功率損耗區(qū)間；、分別為流經(jīng)側線路的第個元件的有功功率區(qū)間和無功功率區(qū)間；、分別為側線路的第個元件的電阻和電抗；為側線路的第個元件的額定電壓。

步驟3：由合環(huán)點兩側線路的功率區(qū)間，結合線路和變壓器的功率損耗區(qū)間，計算合環(huán)點兩側各元件的功率區(qū)間。

(8)

(9)

步驟4：由合環(huán)點兩側變壓器高壓側的電壓區(qū)間和功率區(qū)間，計算各節(jié)點的電壓下降區(qū)間〔含幅值下降區(qū)間和相角下降區(qū)間〕。

(10)

(11)

式中、分別為側線路的第個元件的電壓降落的實局部量區(qū)間和虛局部量區(qū)間；為側線路的第個元件的電壓區(qū)間。

步驟5：由合環(huán)點兩側變壓器高壓側的電壓區(qū)間，結合各節(jié)點的電壓下降區(qū)間，計算各節(jié)點的電壓區(qū)間。

(12)

式中為側線路的第個元件的電壓相角區(qū)間。

步驟6：重復步驟2至步驟5〔其中，步驟2采用電壓區(qū)間〕，直至各個節(jié)點的電壓區(qū)間和功率區(qū)間小于某一設定值。

步驟7：計算合環(huán)點兩側的電壓差區(qū)間。

(13)

式中、分別為合環(huán)點左右兩側的電壓(合環(huán)點的電壓)。

步驟8：計算合環(huán)電流區(qū)間。

(14)

步驟9：計算合環(huán)前合環(huán)點兩側饋線的電流區(qū)間。

(15)

式中為合環(huán)點側待合環(huán)饋線的電流區(qū)間；、分別為合環(huán)點側待合環(huán)饋線的有功功率區(qū)間和無功功率區(qū)間。

步驟10：計算合環(huán)后合環(huán)點兩側的電流區(qū)間。

(16)

式中為合環(huán)點側的電流區(qū)間。當與同向時，式(16)取正；反之取負。

在進行潮流計算時可采用收斂性比擬強的前推回代法。該辦法包括前推與回代兩個過程，前推主要是由線路末端向始端推算時，全網(wǎng)電壓均假定為其額定電壓，僅計算各元件中的功率損耗而不考慮電壓降落；等到求得配電網(wǎng)的始端功率后，再運用給定的始端電壓和求得的始端功率由始端向末端逐段推算電壓降落。反復進行前推與回代計算，直至誤差小于某一給定值。

本設計主要通過疊加原理求得合環(huán)后流過線路的電流，并與線路的載流量進行比擬，以區(qū)分該線路是否可以合環(huán)運行。

2.2合環(huán)點選擇原理

合環(huán)點選擇是配電網(wǎng)合環(huán)運行的一個關鍵問題。合環(huán)點的選擇直接影響到配電網(wǎng)線路的結構及其參數(shù)，對電力系統(tǒng)的潮流計算具有很大的影響，也是影響合環(huán)電流的主要因素之一。對于同一線路，可能在某一點下進行配電網(wǎng)合環(huán)，該線路的合環(huán)電流會越限，而在其他合環(huán)點下那么不會。與此同時，不同合環(huán)點下系統(tǒng)產(chǎn)生的損耗可能也不同。所以，選擇一個最正確的合環(huán)點，既可以提高配電網(wǎng)供電的可靠性，又可以降低電力系統(tǒng)的損耗，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。

在進行配電網(wǎng)合環(huán)點的選擇時，我們主要考慮平安與經(jīng)濟兩個重要因素。從平安方面考慮，我們主要通過計算該點下的合環(huán)電流是否會超過線路的載流量，是否會對配電網(wǎng)的平安穩(wěn)定運行帶來一定的沖擊。在進行合環(huán)電流計算時，考慮到運行方式等因素的影響，我們主要應用了區(qū)間算法，對不同合環(huán)點下產(chǎn)生的合環(huán)電流進行區(qū)間比擬。從經(jīng)濟性方面考慮，設備投資問題不是合環(huán)點選擇的所需要考慮的主要問題，我們主要是考慮在這一合環(huán)點下系統(tǒng)所產(chǎn)生的損耗，主要包括線路損耗與變壓器損耗等。我們這里主要也引進了區(qū)間算法，方便用戶進行比照。

基于每個合環(huán)點的選擇都與平安性和經(jīng)濟性有關，而且每個合環(huán)點的平安性與經(jīng)濟性往往存在著較大的區(qū)別。所以通過對配電網(wǎng)中每個合環(huán)點的平安性與經(jīng)濟性進行綜合的比擬，就能最終確定配電網(wǎng)的最正確合環(huán)點。

由于配電網(wǎng)合環(huán)軟件是基于區(qū)間算法下進行的，所以得到的合環(huán)電流與系統(tǒng)損耗都是區(qū)間。為了方便用戶對不同區(qū)間進行比擬，本文引進了信度的概念，方便用戶對合環(huán)電流結果與系統(tǒng)損耗結果進行比擬。其主要內容如下。

定義4：對于區(qū)間數(shù)，那么其中點為。

對于兩個區(qū)間數(shù)、，區(qū)間與區(qū)間的大小關系可通過可信度來度量：

(17)

根據(jù)上述的規(guī)那么，便可從信度的角度對合環(huán)電流區(qū)間和網(wǎng)損區(qū)間進行比擬，假設，那么區(qū)間數(shù)小于間數(shù)是可信的；反之那么認為區(qū)間數(shù)小于間數(shù)并不可信。通過這種方式，便可實現(xiàn)對不同合環(huán)點下的平安性和經(jīng)濟性的有效評估。

基于電力系統(tǒng)平安第一的原那么，我們主要以平安為首要考慮因素。在系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運行不受影響的前提下，我們從經(jīng)濟性方面考慮選擇最正確合環(huán)點。如果系統(tǒng)的平安性都存在問題，也是從經(jīng)濟性對合環(huán)點進行選擇。根據(jù)上述原那么，本文提出了一種基于平安性與經(jīng)濟性的配電網(wǎng)合環(huán)點選擇的評估辦法，其流程圖如下所示：

圖2-1配電網(wǎng)合環(huán)點的平安性與經(jīng)濟性雙層評估流程

通過對不同合環(huán)點的平安性與經(jīng)濟性進行比擬，系統(tǒng)最終就可以自動選擇出配電網(wǎng)模型下的最正確合環(huán)點。在這個計算過程中，主要以平安性為主要原那么，又考慮到了經(jīng)濟問題，為配電網(wǎng)的合環(huán)運行提供了最正確的選擇依據(jù)。

2.3短路電流計算原理

短路電流超標是限制配電網(wǎng)合環(huán)運行的一個重要問題。配電網(wǎng)在合環(huán)運行下，由于提供短路電流的支路數(shù)增加，短路電流也會隨之增大，從而導致配電網(wǎng)環(huán)路內與環(huán)路外的設備都面臨更大的短路電流沖擊問題。一旦系統(tǒng)中的設備不能承受這些沖擊，必然會給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來很大的影響。

所以為了給用戶的選型及校驗提供參考依據(jù)，本設計中添加了短路電流計算模塊。在進行配電網(wǎng)合環(huán)運行的短路電流計算時，我們主要是應用了正序等效原那么。根據(jù)所建立的模型我們可以模擬在任何點處發(fā)生不同短路故障類型時的各種情況。本設計首先根據(jù)需要畫出在各點短路時的等效電路圖，由于模型已經(jīng)建立，所以各短路點的等效電路圖都可以畫出來，這樣就可以分別計算出其正序阻抗、負序阻抗與零序阻抗。根據(jù)正序等效原那么可以寫成：即短路的正序電流為：

(27)

式中代表短路的類型，為類型的短路電流的正序分量，為短路故障前短路點的電壓，為正序電抗，為附加阻抗，其值可通過表2-1進行計算。

表2-1簡單短路時的

短路類型

三相短路

0

兩相短路接地

兩相短路

單相短路

正序等效原那么：在簡單不對稱短路的情況下，短路點的正序分量，與在短路點的每一相中參加附加電抗而發(fā)生三相短路的情況相等。主要包括：單相短路、兩相短路、兩相接地短路以及三相接地短路。

由上述情況可知短路電流的絕對值與他的正序分量的絕對值成正比，即

(28)

式中為類型的短路電流的比例系數(shù)，其值可通過表2-2的公式進行計算。

表2-2短路電流比例系數(shù)

短路類型

三相短路

1

兩相短路接地

兩相短路

單相短路

3

對于短路電流超標的線路，應該采取相應的措施去限制短路電流，以確保配電網(wǎng)可以平安穩(wěn)定的合環(huán)運行。目前配電網(wǎng)限制短路電流的主要措施有：串聯(lián)電抗器、變壓器中性點結小電抗等等。目前串聯(lián)電抗器的技術相比照較成熟，在10-35KV的配電網(wǎng)中已經(jīng)得到了廣泛的應用。其限制短路電流的效果也比擬好，但是在這個過程中會產(chǎn)生一定的損耗。系統(tǒng)中主要通過加裝限流電抗器來解決短路電流超標的問題。

2.4電氣設備校驗

在配電網(wǎng)進行合環(huán)操作的過程中，系統(tǒng)會產(chǎn)生較大的沖擊電流，該電流可能會給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和系統(tǒng)設備的平安帶來一定的沖擊，導致配電網(wǎng)中的愛護誤動作，從而危害系統(tǒng)的穩(wěn)定，嚴重時可能會危害人民的生產(chǎn)與生活。主要可能會帶來下列方面的影響：

〔1〕配電網(wǎng)合環(huán)時會產(chǎn)生較大的沖擊電流，該電流可能超過系統(tǒng)愛護的整定值，導致線路上的愛護誤動作，擴大停電范圍；

〔2〕合環(huán)時，配電網(wǎng)的潮流重新分配，可能會形成電磁環(huán)網(wǎng)，影響設備的平安。

〔3〕合環(huán)后產(chǎn)生的合環(huán)電流可能使線路某一側的電流值忽然增大而超過線路的最大電流，從而給該線路帶來不穩(wěn)定因素；

〔4〕合環(huán)后有可能造成某些線路重載的情況。

所以，為了保證電網(wǎng)與設備的平安穩(wěn)定運行，我們必須進行電氣校驗。

2.4.1校驗的主要設備

配電網(wǎng)合環(huán)后，由于配電網(wǎng)系統(tǒng)中的潮流發(fā)生了變化，所以對于環(huán)內的某些設備可能會存在過載問題，而對于環(huán)外的設備，由于其功率根本不變，所以不存在過載問題。對于短路問題，由于環(huán)內設備受到的短路沖擊根本與未合環(huán)時一樣，所以不用考慮。而對于環(huán)外的設備，其受到的沖擊可能更加嚴重。

基于上述情況，我們在對合環(huán)線路的電氣設備進行校驗時，主要考慮下列情況：檢測合環(huán)線路中的設備是否存在過負荷問題；檢測系統(tǒng)中的節(jié)點電壓損耗是否過大；檢測合環(huán)線路外的設備能否接受更大的短路沖擊；變電站母線的出線設備能否承受短路沖擊。其主要設備有：斷路器、負荷開關、導線、限流電抗器等。

2.4.2電氣設備校驗工程

電抗器校驗

〔1〕電壓損失校驗

也就是說電抗器正常運行是電壓損失不能超過額定值的5%，且電壓損失值主要由于電流的無功分量產(chǎn)生。為電抗器的額定值，按發(fā)電機或變壓器額定電流的70%進行選取。

〔2〕短路時的母線殘壓校驗

是指系統(tǒng)要求電抗器將短路電流限制到的值

〔3〕熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定

其中指電抗器允許的最大發(fā)熱量；指三相短路沖擊電流的有效值；指電抗器動穩(wěn)定電流值。

導線校驗

〔1〕過負荷校驗：

其中指流過導線的最大負荷電流,導線最大允許值。

〔2〕電壓損失校驗：

導線電壓損失值：

〔3〕熱穩(wěn)定校驗：

導線截面積：

其中：指最小熱穩(wěn)定臨界面積；指穩(wěn)態(tài)短路電流有效值；t指短路時間；C為系數(shù)，與導線的材料與溫度有關。

斷路器校驗

〔1〕過負荷校驗：

其中指最大負荷電流；指長期運行所允許的電流值；

〔2〕開斷能力校驗：

其中指次暫態(tài)短路電流；指斷路器的極限開斷電流；

〔3〕熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定校驗：

其中Q指實際發(fā)熱量；指斷路器允許的最大發(fā)熱量；指三相短路沖擊電流的有效值；指斷路器動穩(wěn)定電流值。

負荷開關校驗

〔1〕過負荷校驗：

其中指流過導線的最大負荷電流；

〔2〕動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定校驗

其中Q指實際發(fā)熱量；指斷路器允許的最大發(fā)熱量；指三相短路沖擊電流的有效值；指負荷開關動穩(wěn)定電流值。

2.5本章小結

本章首先建立了配電網(wǎng)合環(huán)的等值模型，為配電網(wǎng)的潮流計算奠定了根底。接下來對系統(tǒng)中應用到的各種理論進行了一一表明，包括：考慮配電網(wǎng)特點的區(qū)間算法的根本原理、電力系統(tǒng)潮流計算的前推回代法、以及與合環(huán)電流計算有關的疊加原理，接著還簡要介紹了與短路電流計算相關的正序等效原那么，最后考慮到電流對系統(tǒng)及設備平安造成的影響，本章還簡單表明了有關電氣設備校驗的相關問題。本章是系統(tǒng)的理論根底。

第三章配電網(wǎng)合環(huán)軟件的設計

配電網(wǎng)合環(huán)軟件主要以第三章的理論作為根底，運用VisualBasic6.0作為工具開發(fā)出來的應用軟件。本系統(tǒng)通過設計出良好的人機界面，主要立足于為用戶提供方便、實用的軟件為根底，從而進行配電網(wǎng)的合環(huán)計算。本章主要對系統(tǒng)的設計思路、系統(tǒng)模塊進行一一表明。

3.1系統(tǒng)設計思路

隨著經(jīng)濟社會的開展，人們對供電可靠性的要求越來越高。為此，電力系統(tǒng)的管理水平需要不斷提高，使我國的電力系統(tǒng)不斷走向簡捷化、自動化、智能化。電力系統(tǒng)中的配電環(huán)節(jié)與用戶息息相關，為了保證對用戶的高效、可靠供電，提高配電自動化水平也顯得越來越重要。在經(jīng)濟全球化的社會里，作為供電企業(yè)，我們在考慮平安性的前提下，需要不斷提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，也就是通過不斷改良配電網(wǎng)的管理水平，不斷降低配電網(wǎng)的損耗，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

我國多數(shù)配電網(wǎng)采用閉環(huán)接線、開環(huán)運行。但在線路檢修與倒負荷時，為了保證對用戶的正常供電，我們通常會采取合環(huán)操作。但是在合環(huán)的過程中，電力系統(tǒng)會產(chǎn)生較大的合環(huán)電流與沖擊電流，如果這些電流超過電力設備所允許的最大電流，就有可能對電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運行帶來危險。所以在進行配電網(wǎng)合環(huán)操作時，運行人員出于平安考慮，常常采取保守的方法，就是在保證正常供電的情況下，盡量減少合環(huán)操作的次數(shù)，以提高電力系統(tǒng)的可靠性。

為了滿足配電網(wǎng)合環(huán)的需要，給用戶提供平安可靠的配電網(wǎng)合環(huán)系統(tǒng)，我們制定了下列目標：

〔1〕開發(fā)一個實用的配電網(wǎng)合環(huán)軟件，既能為用戶的合環(huán)操作提供參考依據(jù)，又能給用戶提供友好、簡潔的人機界面，以滿足用戶的需求；

〔2〕通過建立簡化配電網(wǎng)模型，運用可靠的區(qū)間算法對配電網(wǎng)的電壓、電流進行可靠的潮流計算。本文主要選擇了收斂性比擬好的前推回代法。還考慮了配電網(wǎng)設備的損耗，為配電網(wǎng)的合環(huán)運行提供了可靠的依據(jù)；

〔3〕既能夠計算出配電網(wǎng)合環(huán)運行時的合環(huán)電流，還可以區(qū)分系統(tǒng)的合環(huán)電流是否超過設備的最大電流。與此同時，又可以對不可合環(huán)線路提供相應的調節(jié)措施，提供配電網(wǎng)合環(huán)成功的概率；

〔4〕對于一個合環(huán)線路上擁有很多待合環(huán)的線路，系統(tǒng)可以為用戶提供平安、經(jīng)濟合環(huán)點的參考依據(jù)。

〔5〕該軟件還可以與數(shù)據(jù)庫等辦公軟件對接，為用戶方便、快捷的使用環(huán)境；用戶既可以很方便的將數(shù)據(jù)輸入、修改，又可以很方便的將結果進行保留。

〔6〕配電網(wǎng)合環(huán)運行軟件還具有實時更新功能，可以根據(jù)配電網(wǎng)的開展情況更新軟件里面的變壓器及線路參數(shù)；

〔7〕該軟件還可以保留仿真結果，方便用戶查看及比照不同仿真結果，選出最適宜的計劃；

〔8〕軟件可以計算出模型中不同節(jié)點、不同短路類型的短路電流情況，為用戶的設備選型提供相應的措施。

為了實現(xiàn)以上目標，系統(tǒng)總體具有下列特點：

〔1〕模塊化

將系統(tǒng)根據(jù)功能分解成幾個模塊，他們之間既相互獨立，又有關聯(lián)。如果沒有將系統(tǒng)模塊化，系統(tǒng)就難以管理與使用。所以將系統(tǒng)模塊就便于用戶使用，提高系統(tǒng)的便捷性。不同模塊之間相互獨立是指模塊之間的功能相互獨立，沒有過多的相互影響，這樣可以減少錯誤的擴張，提高準確性。各個模塊在原理之間又有相互聯(lián)系。

〔2〕簡潔化

為了讓系統(tǒng)各個模塊看起來更加簡潔，降低系統(tǒng)的冗余性，軟件將一些模塊隱藏起來，便于用戶使用。這些隱藏起來的模塊是不可查看的，但是可以方便系統(tǒng)的潮流計算。為了讓用戶更加直觀的看清數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的標幺化模塊、潮流計算模塊是內藏的，用戶在系統(tǒng)中察看到的數(shù)據(jù)都是有銘值。

〔3〕實用化

為了讓運行人員可以更加方便、簡單、快捷的使用軟件，軟件在設計時盡量簡單明了，便于用戶直接使用。其次考慮到電力系統(tǒng)的實際情況，為用戶提供更多方便。示例軟件在輸入時添加了變壓器選型及線路選型環(huán)節(jié)，這樣就可以顯示出所選型號的全部參數(shù)，為用戶的輸入帶來方便，從而減少多余的輸入。用戶也可以將結果用Excel格式導出，便于用戶對結果進行應用。

〔4〕多樣化

為了使軟件使用起來更加靈活方便，軟件控件的顏色會隨著鼠標的移動而改變，這樣用戶可以很快捷的輸入?yún)?shù)信息。與此同時，在短路電流的計算模塊中，如果短路電流超過了設備的額定電流值，系統(tǒng)輸出的顏色會自動改變，方便用戶區(qū)分。

〔5〕更新功能

隨著配電網(wǎng)的不斷建設與開展，配電網(wǎng)合環(huán)運行是必然趨勢。在這個過程中設備必然是不斷更新進步，所建造的線路也是不斷變化的，所以系統(tǒng)也是可以不斷更新的。用戶隨時可以根據(jù)需要在系統(tǒng)中添加或刪除已建線路，也可以根據(jù)現(xiàn)實情況不斷更新變壓器及線路的數(shù)據(jù)庫。用戶既可以在系統(tǒng)文件里的數(shù)據(jù)庫修改，也可以直接在系統(tǒng)中直接更新數(shù)據(jù)。

3.2軟件結構設計計劃

根據(jù)前面的目標及軟件特點，系統(tǒng)應該由下列幾個模塊構成：〔1〕系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模塊；〔2〕合環(huán)電流計算模塊；〔3〕合環(huán)點選擇模塊〔4〕短路電流計算模塊。系統(tǒng)的分塊如圖3-1所示

圖3-1配電網(wǎng)合環(huán)系統(tǒng)模塊結構圖

如上圖所示，系統(tǒng)主要分為三個模塊，對于新用戶來說系統(tǒng)，只需要在系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模塊中輸入想要合環(huán)線路參數(shù)的信息，就可以在合環(huán)電流計算模塊中進行相應的計算，短路電流計算模塊可以計算出各點在不同短路情況下的短路電流，并提供相對應的電抗器選擇計劃。

下面將對各個模塊進行簡單的表明：

〔1〕系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模塊

用戶在這個模塊中主要進行合環(huán)線路參數(shù)的輸入。對于系統(tǒng)中已經(jīng)存在的線路參數(shù)信息，用戶也可以根據(jù)需要不斷地進行修改或刪除。在這個模塊中，主要包括：合環(huán)線路參數(shù)模塊、變壓器型號模塊與線路型號模塊。用戶在這里既可以不斷更新變壓器與線路型號的數(shù)據(jù)庫，也可以更新合環(huán)線路的參數(shù)信息。

〔2〕合環(huán)電流計算模塊

合環(huán)電流計算模塊是配電網(wǎng)合環(huán)軟件的主要內容。它以前推回代法與區(qū)間原理為根底，通過電力系統(tǒng)的潮流計算，得出配電網(wǎng)模型中的網(wǎng)絡參數(shù)。示例模型中各節(jié)點電壓、合環(huán)電流、變壓器損耗及線路損耗等。軟件還可以根據(jù)計算出來的穩(wěn)態(tài)合環(huán)電流與線路的載流量進行比擬，判別合環(huán)電流是否越限，即該線路是否可以合環(huán)運行。對于合環(huán)電流越限的線路，軟件還可以提供相應的調節(jié)措施，目前主要是通過投入電容器調節(jié)。

〔3〕合環(huán)點選擇模塊

合環(huán)點選擇模塊是基于平安、經(jīng)濟的原那么，為用戶提供最正確合環(huán)點的參考計劃。通過對用戶輸入的全部參數(shù)進行合環(huán)計算并進行比擬，最終選出最平安、最經(jīng)濟的合環(huán)點。系統(tǒng)自動輸出最正確合環(huán)點的線路編號、合環(huán)線路名稱、合環(huán)電流的最大值、合環(huán)電流的最小值、線路載流量、系統(tǒng)的最大有功損耗、系統(tǒng)的最小有功損耗。

〔4〕短路電流計算模塊

根據(jù)所建立的模型，用戶可以在模型當選擇不同的短路點進行短路模擬，軟件可就以計算出不同短路類型的短路電流。與此同時，系統(tǒng)還給限流提供相應的電抗器選擇措施。對于不同情況的短路電流計算，系統(tǒng)還可以提供相應設備的動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定等相關校驗。

3.3系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理

與數(shù)據(jù)庫鏈接是本軟件的另外一個重要特點。通過數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)不僅可以提高系統(tǒng)的運算速度，擴大系統(tǒng)的存儲量，還可以優(yōu)化程序設計，并具有實時更新功能。用戶隨時可以根據(jù)需要訪問數(shù)據(jù)庫里的內容。軟件采用的是MicrosoftAccess2022數(shù)據(jù)庫。

3.3.1數(shù)據(jù)庫特點

Access數(shù)據(jù)庫可以存儲大量的數(shù)據(jù)，其通用性比擬強。所以配電網(wǎng)合環(huán)軟件與Access數(shù)據(jù)庫鏈接擁有很多優(yōu)點：

〔1〕便于使用。由于數(shù)據(jù)庫為ODBC，其具有良好的兼容性。所以用戶即使在沒有安裝MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫的前提下，系統(tǒng)仍然可以應用數(shù)據(jù)庫的鏈接功能。其次，由于數(shù)據(jù)庫占用的內存很小，所以使用起來也比擬快捷。數(shù)據(jù)庫的存儲量還比擬大，可以適應各種設備的存儲要求。

〔2〕功能更加完善。由于數(shù)據(jù)庫同時可以撐持OLE與DDE技術，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫內容多樣及便捷。用戶可以利用這個特點實現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新功能。

〔3〕實時更新。用戶可以通過修改數(shù)據(jù)庫的內容而改變系統(tǒng)中的參數(shù)，不用在系統(tǒng)中進行修改。隨著系統(tǒng)參數(shù)的不斷增加，數(shù)據(jù)庫的內容也可以隨時更改。

3.3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結構

系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫主要包括下列內容：〔1〕配電網(wǎng)模型中合環(huán)線路的參數(shù)信息數(shù)據(jù)庫，包含了配電網(wǎng)模型的全部參數(shù)?！?〕區(qū)間電流計算結果數(shù)據(jù)庫，包含了配電網(wǎng)潮流計算的全部結果〔其中還有一個數(shù)據(jù)庫專門保留區(qū)間潮流計算的過程數(shù)據(jù)〕?！?〕變壓器數(shù)據(jù)庫〔4〕線路數(shù)據(jù)庫?！?〕合環(huán)點選擇結果數(shù)據(jù)庫，包括了用戶存儲的所有合環(huán)點的選擇結果〔其中還包括合環(huán)點選擇計算過程中的一些數(shù)據(jù)〕。

〔1〕合環(huán)線路參數(shù)數(shù)據(jù)庫

它主要包括配電網(wǎng)模型中所有的參數(shù)信息，是配電網(wǎng)潮流計算的根底。其數(shù)據(jù)內容主要有：模型首端節(jié)點電壓的幅值與相角、變壓器的變比、電阻、電抗、線路的有功與無功負荷、線路電阻、線路電抗、電納等等。由于本系統(tǒng)應用的是區(qū)間算法，所以除設備參數(shù)外，其他參數(shù)都是區(qū)間數(shù)據(jù)，用戶也可以根據(jù)需要輸入點數(shù)據(jù)。為了便于計算，全部數(shù)據(jù)都存儲在一張表中。

〔2〕區(qū)間電流計算結果數(shù)據(jù)庫

為了給用戶的合環(huán)操作提供參考依據(jù)，通過用戶輸入的數(shù)據(jù)進行潮流計算，系統(tǒng)將全部的結果保留起來。其主要數(shù)據(jù)包括：合環(huán)電流的幅值與相角、變壓器有功和無功損耗、線路的有功損耗及無功損耗、節(jié)點電壓的幅值與相角等。對于用戶不想保留的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動將其保留在一張臨時的數(shù)據(jù)庫中，待用戶關閉后系統(tǒng)自動去除。對于用戶想保存的結果，系統(tǒng)會用另外一個數(shù)據(jù)庫保留起來，方便用戶調用。

〔3〕變壓器數(shù)據(jù)庫

變壓器數(shù)據(jù)庫主要包含了南沙供電局所提供的全部變壓器的型號、變比、電阻、電抗等。用戶可以在系統(tǒng)中隨時查看、更新這些數(shù)據(jù)。

〔4〕線路數(shù)據(jù)庫

線路數(shù)據(jù)庫主要包含了南沙供電局提供的線路型號、電阻率、電抗率、電納率、載流量等。用戶可以在系統(tǒng)中隨時進行查看與修改。

〔5〕合環(huán)點選擇結果數(shù)據(jù)庫

為了方便用戶對合環(huán)點選擇結果進行查看，讓用戶更好的了解合環(huán)后系統(tǒng)的合環(huán)電流與系統(tǒng)損耗，系統(tǒng)可以將結果全部保留下來。其數(shù)據(jù)包括：各側線路名稱、合環(huán)各側線路載流量、合環(huán)電流以及系統(tǒng)的有功損耗。

3.4系統(tǒng)使用流程圖

用戶的使用流程圖如圖3-2所示，其主要內容有：

〔1〕根據(jù)所建立的配電網(wǎng)模型在界面中輸入完整的線路參數(shù)信息，并在數(shù)據(jù)庫中添加該記錄。

〔2〕進行配電網(wǎng)合環(huán)的潮流計算，從而計算出配電網(wǎng)合環(huán)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)電流以及變壓器與線路的損耗。

〔3〕如果因為合環(huán)電流過大而出現(xiàn)越限，系統(tǒng)會自動提醒，并提供相應的調節(jié)措施〔主要是通過投入電容器〕。

〔4〕如果投入電容器都無法調節(jié)至合理值，系統(tǒng)會顯示無法合環(huán)。

〔5〕系統(tǒng)還可以模擬四種短路故障類型，計算出不同短路點的短路電流。

圖3-2配電網(wǎng)合環(huán)軟件系統(tǒng)圖

3.5本章小結

本章主要闡述了系統(tǒng)的總體設計思路，主要有下列內容：

〔1〕系統(tǒng)的設計思路。主要包括系統(tǒng)的設計目標以及系統(tǒng)的特點。系統(tǒng)的特點主要包括：模塊化、簡潔化、實用化、更新功能。

〔2〕系統(tǒng)的結構設計。主要有下列模塊：系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模塊、合環(huán)電流計算模

塊、合環(huán)點選擇模塊、短路電流計算模塊。

〔3〕系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理。為了方便用戶的使用，提高系統(tǒng)的運行效率，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)庫分為下列局部：合環(huán)線路的參數(shù)信息數(shù)據(jù)庫、區(qū)間電流計算結果數(shù)據(jù)庫、變壓器數(shù)據(jù)庫、線路數(shù)據(jù)庫。

〔4〕系統(tǒng)的使用流程，方便用戶對系統(tǒng)的使用有一定的認識。

第四章算例分析

本章主要以南沙供電局某一條待合環(huán)線路為依據(jù)進行計算分析。其數(shù)據(jù)來源全部來自南沙供電局。

4.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理

4.1.1合環(huán)線路參數(shù)

進入“系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理〞界面后單擊“合環(huán)線路參數(shù)〞如圖4-1所示，在輸入框中輸入相應的信息。用戶單擊“新建線路〞就可以實現(xiàn)將輸入框中的全部信息保留到數(shù)據(jù)庫中，方便接下來的合環(huán)電流計算。在這個界面輸入兩側的合環(huán)線路參數(shù)后就可以進行合環(huán)電流計算。

圖4-1配電網(wǎng)合環(huán)參數(shù)界面圖

為了給用戶使用提供方便。變壓器輸入可以點開下拉菜單，選擇適宜的型號并按“確定〞，這樣相應的變壓器的參數(shù)就會顯示出來如圖4-2所示。

圖4-2變壓器型號選擇界面

對于線路的選擇也是一樣的，點開下拉后選擇線路型號后單擊“確定〞后會彈出窗口要求輸入線路長度，這樣就可以顯示出線路的參數(shù)，如圖4-3。

圖4-3線路參數(shù)輸入界面圖

如果配電網(wǎng)線路由多種型號的架空線組成，用戶可以通過不斷選擇型號和輸入線路長度進行疊加計算，最后輸出的結果為累計后的參數(shù)，載流量為最小數(shù)值的導線,如圖4-4。

圖4-4線路參數(shù)確定界面

4.1.2變壓器型號

“變壓器型號〞模塊主要是為了方便用戶方便快捷的查看已有變壓器型號的參數(shù)，包括型號、變比、電抗、電阻。目前系統(tǒng)中只有南沙供電局提供的一些變壓器信息，用戶還可以在這里添加新的變壓器型號，方便以后的使用。

用戶可以單擊主界面上“側邊框〞的“系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理〞中的“變壓器型號〞，會出現(xiàn)“變壓器型號〞界面，如圖4-5所示。

圖4-5變壓器型號界面圖

〔1〕用戶只需在界面右邊輸入變壓器的標號就可以看到所選變壓器的型號、變比、電阻、電抗；

〔2〕用戶在相應的輸入框中輸入相應的參數(shù)，單擊“新建〞就可以保留新的變壓器參數(shù)；

〔3〕用戶在相應的輸入框中輸入相應的變壓器的編號，然后輸入相應的參數(shù)，單擊“修改〞就可以修改變壓器參數(shù)；

〔4〕在相應的輸入框中輸入相應的變壓器的編號，單擊“刪除〞就可以刪除變壓器參數(shù)；

4.1.3線路型號

“線路型號〞模塊主要是為了方便用戶方便快捷的查看已有線路型號的參數(shù)，包括型號、電抗、電阻、電導、載流量。用戶還可以在這里添加線路型號，方便接下來的使用。單擊主界面上“側邊框〞的“系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理〞中的“線路型號〞，會出現(xiàn)“線路型號〞界面，如圖4-6所示。

圖4-6線路型號界面

〔1〕用戶在界面左邊可以看到線路的型號、電阻、電抗、電納、載流量；也可以在右邊的線路編號輸入框中輸入線路編號就可以查看該型號的所有參數(shù)。

〔2〕用戶可以在相應的輸入框中輸入相應的參數(shù)，單擊“新建〞就可以保留線路參數(shù)；

〔3〕用戶可以在相應的輸入框中輸入相應的線路的編號，然后輸入相應的參數(shù)，單擊“修改〞就可以修改線路參數(shù)；

〔4〕用戶在相應的輸入框中輸入相應的線路的編號，單擊“刪除〞就可以刪除線路參數(shù)；

4.2區(qū)間電流計算

區(qū)間電流計算模塊主要是為了計算合環(huán)電流，其中還可以顯示出各節(jié)點電壓、變壓器及線路損耗，系統(tǒng)對越限的線路，還會提供相應調節(jié)措施?！材壳跋到y(tǒng)只能提供電容調節(jié)，其他措施還有待開發(fā)〕

區(qū)間電流計算模塊主要是根據(jù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，運用區(qū)間算法，根據(jù)前推回代法求出節(jié)點電壓、系統(tǒng)損耗以及合環(huán)電流。用戶在進行區(qū)間電流計算之前要在“系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理〞中輸入完整的線路參數(shù)信息，也可以在系統(tǒng)自帶的線路參數(shù)當選擇，如果沒有適合用戶仿真的線路參數(shù)，請用戶單擊“新建線路〞進行添加線路信息。

用戶可以單擊主界面上“側邊框〞的“區(qū)間電流計算〞，即進入了區(qū)間電流計算管理界面，如圖4-7所示。

圖4-7廣安4區(qū)間電流計算界面圖

本章主要以廣安4為例進行配電網(wǎng)合環(huán)電流計算。用戶只需在兩側分別選擇廣安4然后單擊“計算“就可以進行配電網(wǎng)合環(huán)電流計算。系統(tǒng)輸入的信息如下：

表4-1廣安4配電網(wǎng)輸入的參數(shù)值

各側線路名稱電壓最大值1電壓最小值1電壓相角最大值1電壓相角最小值1

1側飛沙F4117.7106.70-5

2側虎橋F17117.7106.70-5

變壓器電抗變壓器電抗變比最大有功負荷2最小有功負荷2

0.0075635140.401309909116.702646913865.957908367875

0.0028268650.164594138116.0250166764155.355570379035

最大無功負荷2最小無功負荷2線路電阻線路電抗線路電納

3.2462400613062.885546721161.2388739990.28589399998420

2.9180487584042.5938211185822.3147919990.76943200003420

線路最大有功負荷3線路最小有功負荷3線路最大無功負荷3線路最小無功負荷3線路載流量

1.4894770919690.7447385459840.7213866800.360693340145.364

1.3388925947590.6694462973790.6484552790.324227639823.409

通過配電網(wǎng)合環(huán)系統(tǒng)計算得出下列結果：

表4-2配電網(wǎng)廣安4合環(huán)軟件結果

各側線路名稱電壓最大值3電壓最小值3電壓相角最大值3電壓相角最小值3

1側飛沙F41.0037842990.881678045-1.240849137-7.518001556

2側虎橋F171.002229810.877630711-0.383214891-6.245779514

合環(huán)后電流最大值合環(huán)后電流最小值變壓器最大有功損耗變壓器最小有功損耗變壓器最大無功損耗

0.38760000507.0338E-063.71159E-060.000373204

0.42320001102.08265E-061.11089E-060.000121262

變壓器最小無功損耗線路最大有功損耗線路最小有功損耗線路最大無功損耗線路最小無功損耗

0.0001969323.95922E-057.63643E-069.13666E-061.76225E-06

6.46817E-056.03275E-051.1565E-052.00527E-053.84418E-06

系統(tǒng)輸出的結果界面圖如圖4-8所示。

圖4-8配電網(wǎng)合環(huán)軟件輸出結果

由上述表中數(shù)據(jù)我們可以看出：一側飛沙F4線路的最小載流量為0.364KA，而合環(huán)后產(chǎn)生的最大穩(wěn)態(tài)電流為0.3867KA.二側虎橋F17線路的最小載流量為0.409KA，而合環(huán)后產(chǎn)生的最大穩(wěn)態(tài)電流為0.4232KA。也就是說，如果沒有進行任何調節(jié)措施就進行合環(huán)，該線路可能就會出現(xiàn)電流越限的情況，就可能給配電網(wǎng)的平安、穩(wěn)定運行帶來危險。在這種情況下就必須得進行合環(huán)電流的控制，本軟件合環(huán)電流的主要調節(jié)措施是投入電容控制。通過投入電容器組去限制合環(huán)電流。在本算例中，無法通過投入電容器組使合環(huán)電流在最小載流量的范圍內，結果如圖4-9所示。也就是說，操作人員在這種情況下無法通過投入電容器進行合環(huán)操作。

圖4-9配電網(wǎng)合環(huán)軟件越限控制界面圖

4.3短路電流計算

短路電流計算模塊是模擬根據(jù)模型的實際情況，選擇一些可能出現(xiàn)短路的地點，模擬四種短路故障類型〔單相短路、兩相短路、兩相接地短路、三相短路〕，從而計算出短路電流。用戶可以單擊“邊框〞的“短路電流計算〞，就會彈出一個窗口，如圖4-10.

圖4-10配電網(wǎng)合環(huán)軟件短路電流計算結果

用戶只需要在界面的相關的區(qū)域內輸入配電網(wǎng)的參數(shù)信息，包括外網(wǎng)電壓值，變壓器、外網(wǎng)、線路及負荷的正序、負序、零序阻抗，以便用戶進行電抗器的選擇。輸入數(shù)據(jù)后，用戶需要單擊“環(huán)內短路電流計算〞或“環(huán)外短路電流計算〞，系統(tǒng)就會自動模擬四種短路故障，從而計算出在不同短路點及不同短路故障時的短路電流。

為了避免因電力系統(tǒng)發(fā)生故障時而導致短路電流過大，我們一般會選擇投入電抗器。用戶可以單擊“設備校驗〞，系統(tǒng)就會彈出一個窗口如圖4-11所示。

圖4-11電抗器百分數(shù)選擇界面

用戶單擊“選擇電抗器〞，并在電抗器電抗百分數(shù)選擇框內輸入相應的信息，單擊“確定〞，系統(tǒng)就會計算出結果。由于這里不足相應的數(shù)據(jù)，所以這里就不在加以計算。

4.4本章小結

本章主要是用第三章的根本理論編譯出來的配電網(wǎng)合環(huán)運行軟件進行實際應用的表明。通過南沙供電局提供的數(shù)據(jù)進行配電網(wǎng)合環(huán)計算的模擬仿真，并最終得出了