（电力系统及其自动化专业论文）鹤壁配电网合环电流计算、分析及决策系统研究.pdf

华北电力人学硕士学位论文 目录 中文摘要 英文摘要 第一章引言1 1 1l o k v 配电网合环简介1 1 2l o k v 配电网合环研究现状2 1 2 1 实用计算方法的研究2 1 2 2 配电网合环辅助决策软件的研究2 1 2 3 考虑复杂分支的配电网合环电流计算研究3 1 3 论文的主要工作3 第二章鹤壁配电网合环仿真4 2 1 实际合环网络4 2 1 1 变压器参数6 2 1 2 线路参数7 2 2 仿真工具p s c a d e m t d c 软件简介7 2 2 1 系统仿真图的搭建8 2 2 2 线路模型1 0 2 2 3 变压器模型1 0 2 2 4 负荷模型1 0 2 2 5 电源模型1 0 2 2 6 测量表计模型1 1 2 2 7 断路器模型1 1 2 3 仿真结果1 l 2 3 1 合环前电压仿真值与实测值的比较1 2 2 3 2 合环前功率仿真值与实测值的比较1 6 2 3 3 结论2 4 2 4 计算模型及过程2 5 2 5 具体计算过程2 6 2 6 合环馈线建模2 7 华北电力大学硕士学位论文 2 7 仿真结果与计算结果比较2 9 2 8 影响合环电流的因素分析3 6 2 8 1 调整变压器分接头位置3 6 2 8 2 调整无功补偿容量3 7 2 8 3 投入串联电抗器3 7 第三章基于仿真与实用计算模型的合环电流计算软件3 8 3 1 合环电流计算软件理论基础3 8 3 2 合环电流计算软件的潮流计算3 8 3 3 合环电流计算软件的实现4 0 3 3 1 合环电流计算软件设计方案4 1 3 3 2 合环电流计算软件工作流程4 3 3 3 3 合环电流计算软件适用范围4 4 3 4 合环电流计算软件的算例4 4 第四章考虑配网复杂馈线的合环决策系统研究4 5 4 1 决策系统总体架构4 5 4 1 1 架构的概念4 5 4 1 2m v c 模式4 6 4 1 3 实现平台4 7 4 2 合环决策软件的整体构架4 7 4 2 1 合环决策软件的需求分析4 7 4 2 2 合环决策软件的整体架构4 8 4 3 合环决策软件 & d e l 实现4 8 4 3 1 潮流计算4 8 4 3 2 数据库4 9 4 4 合环决策软件v i e w 实现5 0 4 5 合环决策软件c o n t r o l 实现5 0 4 6 本章小结5 1 第五章结论和展望5 2 参考资料5 3 致谢5 6 在学期间发表的学术论文和参加科研情况5 7 摘要 采用不停电合环操作不但使配电线路运行方式( 分段、转供) 更趋灵活，而 且显著提高了供电可靠性。因此对合环系统进行建模、仿真、计算和分析具有 很高的实用价值。论文的主要内容和成果有： 利用p s c a d e m t d c 仿真软件对鹤壁配电网多级合环系统进行建模、分析。 建立了五种馈线模型，得到合环电流最大值、最小值以及近似值。建立了合环 电流实用计算模型，详细分析了合环后稳态电流和冲击电流。将仿真与计算模 型所得结果进行比较，验证了计算模型的准确性。编写合环电流计算软件，该 软件操作起来简单容易。研究了合环电流决策系统软件。 关键字：配电网，合环，p s c a d ，系统开发 a b s t r a c t t h ec l o s e d l o o po p e r a t i o nn o to n l yi m p r o v e t h e f l e x i b i l i t yb u ta l s ot h e r e l i a b i l i t yo ft h en e t w o r k ，i th a sh i g hp r a c t i c a lv a l u et oa n a l y z et h eo p e r a t i o n m a i n c o n t e n ta n dc o n c l u s i o no ft h i st h e s i sa r ea sb e l o w at y p i c a lc l o s e dl o o po p e r a t i o no fh e b id i s t r i b u t i o nn e t w o r ki ss e tu pf o r a n a l y s i s t h em a x i u m ，t h em i n i m u ma n dt h ea p p r o x i m a t eo fc l o s e dl o o pc u r r e n ti s g e tb ys e t t i n gf i v e f e e d e rm o d e l s am a t h m a t i c a lm o d e li se s t a b l i s h e dt oa n a l y s i z e t h es t e a d y - s t a t el o o pc u r r e n ta n dt h et r a n s i e n ts u r g ec u r r e n t b yc o m p a r i n gt h e s i m u l a t e da n dt h e o r e t i c a lr e s u l t s i ti sp r o v e dt h a tt h em e t h o df o rt h ec a l c u l a t i o no f c l o s e dl o o pc u r r e n ti ss u i t a b l e t h i sp a p e ra l s od e s i g n e da n dd e v e l o p e dac l o s i n g l o o pc a l c u l a t i o n s o f t w a r eb a s e do nt h ea b o v et h e o r yw h i c hi sv e r y e a s ya n d c o n v e n i e n c e f i n a l y ，t h i sp a p e rs t u d y e d o nt h ew h o l ef r a m e w o r ko ft h ed e c i s i o n s y s t e mo ft h ec l o s e dl o o pc u r r e n t f e n gj i n g ( e l e c t r i cp o w e rs y s t e m sa n da u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gj i a n h u a k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，c l o s e d l o o po p e r a t i o n ，p s c a d ，s y s t e m d e v e l o p 华北电力大学硕士学位论文 1 11o k v 配电网合环简介 第一章引言 随着科技的发展，用户负荷对电能质量越来越敏感，对供电可靠性要求越来越 高。随着节能减排理念的提出，网络运行的经济性也成为一项重要准则。为了给用 户提供优质的电能质量，为了进一步降低网损，提高网络的负载能力和利用效率， 城市供电网络需进一步加强和完善电网结构，使调度运行方式更趋灵活，互供能力 更强，形成环网供电为主的网络结构，使l o k v 网络能满足各种运行方式的需要。 当任何一个中压馈电开关因检修或故障停运时，应进行合环操作，通过其他线 路继续供电。当变电站一台主变或一条中压母线检修或故障时，应能使其馈出的负 荷通过配电网转移，继续供电。如遇有特殊需要时，不同低压配电网之间也可设联 络点用于转移负荷。 输电主干网( 2 2 0 k v 和5 0 0 k v ) 都是环状结构运行，1 l o k v 母线以及配电网都 是闭环设计开环运行。当l o k v 母线或者其馈线需要检修或出现故障时，需闭合联 络开关，将故障或检修馈线的负荷转移到另一条馈线上去，从而保证不间断供电。 这种对联络开关进行闭合的操作就称为合环操作。 配网台环点1配网台环点2 配网合环点3 图1 - 1 配电网合环的种类 华北电力人学硕士学位论文 合环后会产生冲击电流和循环电流叠加在合环馈线上，循环电流的出现将会改 变网络潮流，因此两条合环馈线的电流可能会发生很大变化。为了了解配网潮流的 变化情况，避免不必要的过负荷或者意外事故，需要对冲击电流和循环电流进行详 细的分析和计算。 从合环网络的结构来看，合环归纳为以下四种模式： ( 1 ) 同一变电站同一1 0 k v 母线的不同出线( 直接合环) 。 ( 2 ) 同一变电站两台变压器高压侧并列运行，1 0 k v 母线分列运行( 直接合环) 。 ( 3 ) 不同变电站的两台变压器其高压侧接于同一个变电站的高压母线( 直接 合环) 。 ( 4 ) 多级合环操作，不同变电站的两台变压器其高压侧接于不同2 2 0 k v 变电 站的母线。( 不可直接合环) 。 多级合环网络较为复杂，合环后潮流变化较大。论文将对多级合环进行详细的 分析总结。 1 21 0 k v 配电网合环研究现状 1 2 1 实用计算方法的研究 事实上合环过程对参与合环馈线的电流影响较大，对其它馈线影响不大。这是 因为用户负荷基本保持不变，且1 0 k v 母线电压在合环前后变化也不是很大。因此， 研究时，主要分析参与合环的馈线的负荷变化情况【1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 1 。 文献【7 】利用分布系数法和叠加原理，假设各点电压相等，计算环网各条线路的 潮流分布，该方法需要手工计算，只适合简单网络的合环潮流。文献【8 】将合环网络 进行简化，先计算合环前的简化网络的潮流，然后用合环两侧的电压差和环网阻抗 计算出循环电流，最后利用叠加原理计算出合环后的潮流。这种方法是目前合环电 流计算时普遍采用的方法。 1 2 2 配电网合环辅助决策软件的研究 文献旧1 0 1 研究图形化的电网合环辅助决策软件系统，是以通用的关系数据库为 后台，图形化界面为人机接口，面向对象的计算为内核的电网合环辅助决策软件， 采用编译器v i s u a l c + + 和m i c r o s o f ta c e s s 数据库实现软件功能。 文献 9 提出的软件有两种运行模式。在网络结构设计模式下，用户在系统中 添加、更新和删除设备、设备类型、节点名，编辑网络图形。在计算模式下，对网 络结构拓扑分析并根据用户输入的实时数据进行潮流计算，或根据输入故障位置、 故障类型等信息进行复杂故障计算。软件采用多文档界面作为前台，将网络结构在 2 华北电力人学硕士学位论文 窗口中显示出来，用户可以方便地修改网络结构和输入实时数据。 文献 1 0 针对苏州电网开发了合环分析系统，它针对实际合环操作的需要，对 苏州地区的部分线路和厂站进行了适当的简化，对可能的合环路径进行分析，从潮 流的角度给运行人员以依据，从而快速、准确地找出最佳合环路径。软件引入合环 模板的概念，用户操作十分方便。 1 2 3 考虑复杂分支的配电网合环电流计算研究 文献1 提出了以支路功率为变量的基于叠加原理和前推回代法的两阶段算法， 用于计算配电网合环潮流。通过断开合环开关解环，形成两个网络，开环运行的网 络即纯辐射状网络和仅保留环状支路和合环点处电压源的纯环状网络。通过两阶段 迭代来求解潮流问题。第一阶段迭代计算开环运行的网络潮流，得出合环开关两端 电压差，而第二阶段迭代不断修正合环开关两侧负荷功率达到整体收敛，从而得出 配电网合环潮流。目前的文献对环网的处理，普遍采用先计算开环潮流然后利用叠 加原理计算环网潮流。 1 3 论文的主要工作 论文在充分查阅合环研究现状的基础上，从河南省鹤壁供电公司的合环现状出 发，对配电网l o k v 合环进行了建模仿真，并且在此基础上开发了合环电流决策软 件。论文的主要工作如下： 一 a ) 建立鹤壁配电网多级合环仿真模型，并且证明了模型的合理性。 b ) 为l o k v 复杂馈线建立五种模型，从而求得合环电流的极值和近似值。 c ) 建立了合环电流实用计算模型，详细分析了合环稳态电流和冲击电流的数值 大小，并且用仿真模型验证了计算模型的准确性。 d ) 开发合环电流计算软件。 e ) 研究合环决策系统。 华北电力人学硕士学位论文 第二章鹤壁配电网合环仿真 鹤壁配电网双向供电模式多，用户对电网的供电可靠性要求较高，合环操作频 繁。针对目前鹤壁配电网这一情况，有必要对其配电网进行合环倒闸的冲击电流进 行计算。论文将会对指定的合环点及合环断面进行详细的仿真、计算与分析，提出 减小合环电流的措施和方案，为调度运行人员准确判断合环方案可行性提出有力的 依据，从而提高合环的成功率并最大限度的保证负荷的不间断供电，减少因合环失 败而导致的各种损失。 2 1 实际合环网络 选择淇滨变电站出线滨# 2 6 与卫河变电站出线卫# 2 3 两条线路的合环操作进行 详细的分析与计算。淇滨变电站与卫河变电站分别为鹤壁的两座不同的l l o k v 变电 站。两站的1 0 k v 出线合环操作是十分典型的多级合环操作，对其进行计算与分析 是十分有意义的，所得结果对于其它变电站的类似操作也同样具有积极的指导意 义。 通过对鹤壁地区运行方式的分析，可以得出滨# 2 6 与卫# 2 3 两条合环线路的送 电方式： ( 1 ) 滨# 2 6 ，由鹤壁电厂变压器( 鹤撑5 联变) 经鹤高线至高村桥变电站，再由 高村桥变电站经高淇线至淇滨变电站，最终由淇滨站为l o k v 馈线滨# 2 6 供电。 ( 2 ) 卫# 2 3 ，由灵山2 2 0 k v 变电站变压器( 灵山撑l 变) 经灵卫线至卫河变电站， 最终由卫河站为l o k v 馈线卫撑2 3 供电。 图2 1 所示即为合环操作的路径。由此图我们可以清楚看出合环馈线的出线变 电站与其上级电源的联络关系。 4 华北电力人学硕士学位论文 * 一 幽 图2 1 合环操作路径图 基于合环操作的路径图，再结合实际运行情况，我们可以得到上述合环系统的 接线图，如下图2 2 所示。 图2 21 0 k v 配网合环接线图 要想准确对图2 2 进行仿真，首先就要了解该系统相关设备参数，本文对现场 5 华北电力人学硕士学位论文 获得的数据进行整理归类，列表于下。 2 1 1 变压器参数 表2 1 主变压器参数 变压器额定容量 名称 型号 额定电压( k v ) 联结方式 抽头铭牌参数 ( m v a ) a p s l 一2 = 3 2 7 7 k w p s l - 3 = 2 1 3 k w p s 2 3 = 2 2 2 6 k w 鹤 o s f p s 7 1 2 0 1 2 0高压侧： u s l 一2 = 8 8 5 1 2 0 0 0 02 2 0 11 0 3 8 5y n a 0 d 1 1 # 5 联变6 02 * 2 5 u s l 3 = 3 2 5 2 2 0 u s 2 3 = 2 1 1 p 0 = 5 5 k w 1 0 = 1 2 3 p s l 2 = 5 3 4 1 k w a p s l 一3 = 1 7 6 2 k w p s 2 3 = 1 4 0 4 k w 灵山 s f p s z 9 一l y n y n 0 d l 高压侧： u s l 一2 = 1 3 1 8 0 0 0 0 1 8 0 1 8 0 2 3 0 1 2 1 1 0 5 l # 变9 0 1 8 1 2 5 u sl 一3 = 2 3 5 2 2 0 u s 2 3 = 7 9 6 p 0 = 1 0 7 2 k w 1 0 = 0 1 8 p s l 一2 = 5 8 5 2 k w p s l 一3 = 1 8 9 8 k w 灵山 s f p s z 9 a p s 2 3 = i1 6 1 k w 1 2 0 0 0 0 1 2 0 1 2 0 2 2 0 1 2 1 1ly 0 y 0 d 1 1 高压侧： u s l 一2 = 1 3 3 8 2 # 变6 0 2 2 5 u s l 一3 = 2 3 5 7 2 2 0 u s 2 3 = 7 9 2 a p 0 = 1 3 9 5 k w 1 0 = 0 5 3 8 9 6 u s l 2 = l l 淇滨 s f z 9 高压侧： 1 0 = 0 5 3 8 3 1 5 0 03 1 51 1 0 1 0 5y n d l l l # 变4 2 5 p 0 = 2 8 1 3 9 k w l l o p s = 1 2 5 8 6 k w 淇滨 s f z 9 - u s l 一2 = 1 0 5 5 3 1 5 0 03 1 5 1 1 0 1 0 5 y n d l l 高压侧： 1 0 = 0 1 2 # 变 8 x1 2 5 p 0 = 2 5 6 3 k w 1 1 0 p s = 1 3 5 4 k w s z l 0 u s l 一2 喁l = 1 4 3 卫河变 4 0 0 0 04 0 1 i o i o 5 y n d l i 高压侧：1 0 9 6 ：o 0 8 9 b 8 1 2 5 p 0 = 2 3 5 8 k w 1 1 0 p s = 1 2 5 1 3 k w 6 华北电力人学硕士学位论文 图2 2 系统中每台变压器的主要参数与型号如上表2 1 所示。 2 1 2 线路参数 此部分参数包括两部分内容，一部分为系统输电网线路参数，另一部分为系统 配电网线路参数。其中滨# 2 6 一段，滨# 2 6 二段，卫# 2 3 一段，卫# 2 3 二段四条线路 为系统配电网线路，鹤高线，高淇线和灵卫线为系统输电网线路参数。 表2 2 线路参数 线路阻抗 线路名称正序电阻有正序电抗有零序电阻有零序电抗有长度导线型号 名值( q )名值( q )名值( q )名值( q ) ( k m ) 鹤高线 2 1 4 28 2 2 66 4 2 62 4 6 7 82 0 3 9 l g j q - - 3 0 0 高淇线 i 5 8 63 9 8 44 7 5 8l i 9 5 49 7 3 n r h 5 8 g j 。1 8 5 灵卫线 0 4 8 9 31 7 5 4 1 4 6 7 95 2 6 4 1 4 5 6 5 l g j x 3 0 0 灵淇线 0 4 8 9 31 7 5 41 4 6 7 95 2 6 4 14 5 6 5 l g j x 3 0 0 灵高线0 4 9 2 7 31 8 4 21 4 7 8 2 0 55 5 2 64 6 0 5 l g j 3 0 0 滨# 2 6 一段 o 0 1 9 2 60 0 2 4 3 60 3 y j 、，2 2 3 * 4 0 0 滨# 2 6 二段0 3 8 0 4 8 0 8 8 1 62 3 2 j k l y j 一1 8 5 卫# 2 3 一段 0 0 9 6 3o 1 2 1 81 5 、t 2 2 3 * 4 0 0 卫# 2 3 二段 o 3 11 60 7 2 21 9 j k l y j 。1 8 5 2 2 仿真工具p s c a d e m t d c 软件简介 本节将根据前一节提供的系统设备参数以及测得的线路潮流等数据，利用 p s c a d e m t d c 软件平台搭建2 0 0 8 年8 月1 3 日局部系统仿真模型，并验证仿真模型 的准确性。为下面计算合环电流的大小以及分析影响合环电流增大的原因，探索减 小合环电流的措施做好准备。 e m t d c ( e l e c t r om a g n e t i ct r a n s i e n ti nd cs y s t e m ) 一种世界各国广泛使用 的电力系统仿真软件。最初的e m t d c 代表直流暂态，由d e n n i sw o o d f o r d 博士于1 9 7 6 年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了e m t d c 的初版。自此之后该程序被不断开发， 至今已被广泛地应用在电力系统许多类型的模拟研究，其中包括对复杂非线性元件 ( 如直流输电设备) 的大型电力系统进行全三相的精确模拟、进行电力系统时域或频 域计算仿真、发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压、电力系统谐波 分析及电力电子领域的仿真计算、实现高压直流输电，f a c t s 控制器的设计等研究。 p s c a d ( p o w e rs y s t e mc o m p u t e ra i dd e s i g n ) 代表电力系统计算机辅助设计， 是e m t d c 的图形化用户界面。p s c a d 的开发成功，使得用户能更方便地通过p s c a d 7 华北电力人学硕+ 学位论文 来调用e m t d c 进行电力系统分析，并可以较为简单地模拟复杂电力系统，使电力系 统复杂部分可视化成为可能。 由于p s c a d 是图形化的用户界面，因此电路的绘制、数据的入口、参数的设置、 仿真的控制及结果都是以图形化的方式实现，非常直观方便；通过p s c a d 图形界面， 能够在线调参数和设置，这使得用户能够方便地修改电路元件而无需重新运行例 子。 2 2 1 系统仿真图的搭建 利用p s c a d 中提供的模型，搭建如图2 3 所示的系统模型图，此图来自鹤壁实 际配电网，如下所示。图中各元件均来自软件内部模型库。 8 p ：t 4 2 0 o = 5 2b 5 v = 2 3 1 4 善晕 p = 1 2 q ：4 54 1 v = 1 1 6 1 8 00 嗍v a l 2 3 2 8 7 5b v l 门o 5 耻v y l 2 1 0l w p = 0 0 = 2 1 v = 2 3 t 嘤 固一一 0 = i i 1 2 00 i m v a l 2 2 0b v p 85 t v l 11 0 0i w l p = 8 08 2 0 = 1 4 3 5 v = 3 7 逐一 p = 77 3 7 q = 11 2 1 v = 1 1 8 1 p ：9 3 8 q = 3 0 1 9 v = 1 1 6 p = 77 3 4 圈 p = 3 44 6 o = 20 1 8 v = 3 7 p = 9 3 7 7 q = 32 3 v = 1 1 5 9 呼乎习v o 州：1 ? 2 8 。3 伊i 阁 i 上l d 上i ? - f 上i d l t a 弋3 1 d 一舻n o oj卜。一嘤憧031。a俨nqo卜j-3 00 l _ 9虿=1234凄 奏耋 量2 p = 77 0 3 o = 3 7 7 v = 1 03 7 p = 8 1 5 6 q = 1 7 4 v = 1 1 2 7 削 p = 9 3 7 7 o = 32 3 v = 1 1 5 9 p ；8 5 6 a = 1 7 1 4 v t l l 2 7 以铬黔 毒 v 落c 垂 逐一莎羞喜 p = 26 1 i q = 09 4 0 1 v = 103 7 1 w q o 6 l o k 0 、 o 0 0 2 7 嗍 p = 82 6 q = 25 9 1 v = 1 04 p = 8 1 1 8 p = 82 1 6 q = 25 9 1 v = 1 04 p = 10 3 4 q = 03 3 9 7 v = 104 1 饕 【山q o lk l 6 6 e 0i h l 口z o o 0 1 ， 一 p = 10 3 q ：0 3 3 0 1 v = 1 03 4 一哪 ce一譬差n矗o 盟譬苦i_莺 ce一鼍6 n l ： 毒妻一：荨 a 一+ d h 0 8 口 一 3 8 一 竹”，m多憾，咚 ce一叱每善n口qo 毒军喜。畸o a + 山 毋旷 卜y 3 2 8 1 3 ， 眩剞吧。譬 =l p o v 截辎慷8螺瞵酶如式函 一堑萼拿晷最一 一餐警薹i：圣倒霉一 一馨避螽甚最一 一馨蓄蠡一 钗秘堪扑书隧扑kr印爿斟 ；皂一茎；o e差n，o o i + 山 c拿一薹n露o 毒iv芑。嚣n 一 衢，旷黜也嘤 格印制蝼撼 莎 锶峪霉 p ：= l q v 餐世愀塔靶馆 华北电力人学硕十学位论文 2 2 2 线路模型 所用线路模型如图2 4 所示，其中一些基本参数从上一节表2 2 中即可得到。 2 2 3 变压器模型 图2 4 线路模型 变压器模型分为两种类型，一种是三绕组类型，一种是双绕组类型，其模型如 图2 5 所示。 ( a ) 三绕组变压器模型( b ) 双绕组变压器模型 图2 5 变压器模型 2 2 4 负荷模型 负荷模型如图2 6 所示。 2 2 5 电源模型 电力系统仿真需要设定一个平衡节点，该节点的电压是给定的，指定其电压相 位为零，作为计算各节点电压相位的参考。因为对于l o k v 系统来说2 2 0 k v 系统可 以看作无穷大系统来对待，所以该l o k v 配电网合环系统平衡点取为鹤壁电厂2 2 0 k v 侧东母线与灵山变电站2 2 0 k v 侧东母线，并且设这两个地方电压相位为零。例如， 电压幅值按2 0 0 8 年8 月1 3 同17 ：0 0 ( 负荷断面) 数据为准，分别为2 3 1 6 3 k v 和 1 0 型模占叩贿 乙 图 华北电力大学硕七学位论文 2 3 1 3 7 k v 。仿真系统中电源模型如图2 7 所示。 2 2 6 测量表计模型 图2 7 电源模型 除了上述元件外，还需要测量表计模型来记录系统的电压、电流、有功和无功 等数据量。本报告采用的表计如图2 8 所示，其中包括电压表、电流表以及万用表。 舀， ，k 粤i ；， 垃 ( a ) 电压测量模型 2 2 7 断路器模型 ( b ) 电流测量模型( c ) 万能表模型 图2 8 测量表计模型 断路器模型如图2 9 所示，通过调节断路器模型可以确定联络开关的关断时间， 从而控制仿真过程。 2 3 仿真结果 旦坠 b t 阳i m 。e k e r d 卡8 酞一麟l 图2 9 断路器模型 搭建好系统的仿真模型，还需要检验模型的正确性，即通过测量仿真系统中的 线路电流、母线电压，观察其是否与给定值吻合或接近；只有较为真实地模拟合环 前的系统状态，用该仿真系统模拟合环后的系统状态才具有说服力，并能够较为正 确的解释合环产生的各种问题。 本报告采用2 0 0 8 年8 月1 3 日负荷数据建立模型，以1 7 点进行仿真。现分别 将仿真结果与实测结果比较如下。 华北电力大学硕士学位论文 2 3 1 合环前电压仿真值与实测值的比较 ( 1 ) 负荷断面取2 0 0 8 年8 月1 3 日1 7 点时 由下表2 3 可知部分母线2 0 0 8 年8 月1 3 日1 7 点的实际测量值，这些母线的 仿真电压波形如图2 1 0 至图2 1 7 所示。图中的横坐标表示仿真的时间，单位s ； 纵坐标表示电压值，单位k v ( 这里只取一相电压的波形) 。 图2 1 0 灵山站2 2 0 k v 侧东母线相电压 如图2 1 0 所示，灵山站2 2 0 k v 东母线相电压幅值为1 8 8 8 9 k v ，对应的线电压 为2 3 1 3 7 k v 。 1 7 5 5 0 为 o 2 5 渤 - 7 5 1 图2 1 1 灵山站1 l o k v 倾0 东母线相电压 如图2 1 1 所示，灵山站l l o k v 东母线相电压幅值为9 4 8 7 k v ，对应的线电压为 1 1 6 2 0 k v 。 1 2 =io卜h0 fjliflifljljiflj 6n=：1 i 、1、二二i0 fflflifiijiijfljfi， i l l 0j川叭。 一，i - -抛懦伽o罚伽珊瑚 华北电力大学硕十学位论文 图2 1 2 鹤壁电厂2 2 0 k v 俱i j 东母线相电压 如图2 1 2 所示，鹤壁电厂2 2 0 k v 侧东母线相电压幅值为1 8 9 1 0 k v ，对应的线 电压为2 3 1 6 3 k v 。 图2 1 3 鹤壁电厂1 l o k v 儇o 东母线相电压 如图2 1 3 所示，鹤壁电厂l l o k v 侧东母线相电压幅值为9 2 8 2 k v ，对应的线电 压为1 1 3 7 0 k v 。 图2 1 4 淇滨变电站ll o k v 侧北母线相电压 如图2 1 4 所示，淇滨站l l o k v 侧北母线相电压幅值为9 2 0 9 k v ，对应的线电压 为1 1 2 8k v 。 1 3 丁h 掣n=二=二二 -，4i书_二t-二卜 勰锄 伽o四册榴 锄 一一 一雠一 警川”卜、。 tj1j叶iil，j 华北电力人学硕十学位论文 图2 1 5 淇滨变电站l o k v 侧北母线相电压 如图2 1 5 所示，淇滨站l o k v 侧北母线相电压幅值为8 5 2 k v ，对应的线电压为 1 0 4 3 k v 。 图2 1 6 卫河变电站ll o k y 侧母线相电压 如图2 1 6 所示，卫河站1 l o k v 侧母线相电压幅值为9 4 7 k v ，对应的线电压为 1 1 6k v 。 图2 1 7 卫河变电站l o k y 倾0 南母线相电压 如图2 1 7 所示，卫河站l o k y 侧南母线相电压幅值为8 4 6 k v ，对应的线电压为 1 0 3 6k v 。 为了更好的比较图2 1 0 到图2 1 7 中仿真值与实际测量值的差距，引入相对误 1 4 伽m：；s舢帕伽 - i二=_二=0i二=二y _二=y l0i-二iiv掣洲 仰两 笱 。岱 勋罚 饼 m砖弱舶舶舶m h 华北电力大学硕十学位论文 差作为衡量指标，对比见表2 3 。 表2 3 电压测量值与实际值的比较( 2 0 0 8 年8 月1 3 日1 7 时) 母线 实测电压u a b ( k v )仿真电压u a b ( k v )相对误差绝对值( ) 灵山站2 2 0 k v 东母2 31 3 7 0 7 8 8 62 3 1 3 7 0 0 0 0 3 4 1 灵山站1 l o k v 东母 l1 5 9 4 3 3 2 8 91 1 6 20 2 2 1 3 7 6 鹤鼙电厂2 2 0 k v 尔母 2 3 1 6 32 3 1 6 30 鹤肇电厂1 l o k v 母线 1 1 3 6 21 1 3 70 0 7 0 4 1 洪滨站1l o k v 北母 l1 2 2 6 7 7 0 7 81 1 2 80 4 7 4 1 2 8 淇滨站l o k v 此母 1 0 4 5 8 2 3 1 9 31 0 4 30 2 6 9 9 4 9 卫河站1 l o k v 母线 l1 5 9 0 6 4 9 4 11 1 6 0 0 8 0 6 7 4 卫河站l o k v 南母 1 0 3 5 4 61 9 9 81 0 3 60 0 5 1 9 5 8 为了对上表中数据有更加直观的认识，将电压测量值与实际值绘于图2 1 8 ；将 两者相对误差绘于图2 1 9 。 图2 1 8 实测电压与仿真电压有效值柱状图( 1 7 时) 1 5 华北电力人学硕十学位论文 图2 1 9 实测电压与仿真电压有效值的相对误差柱状图( 1 7 时) 可见仿真电压与实测值的相对误差基本在0 5 以内，仿真的电压基本与实测值 是一致的。 2 3 2 合环前功率仿真值与实测值的比较 ( 1 ) 负荷断面取2 0 0 8 年8 月1 3 日1 7 点时 根据表2 4 和表2 5 可知部分线路在1 7 时传输的功率值( 空白即数据不全) ， 由仿真模型也可得相应部分线路传输功率的仿真值，将实测值与仿真值进行比较。 1 6 华北电力大学硕士学位论文 表2 4 部分线路传输功率以及电流实测值( 2 0 0 8 年8 月1 3 日1 7 时) 传输功率( m v a ) 线路名称电压等级( k v )电流i a ( a ) 传输有功功率传输无功功率 灵牵l 1 1 01 0 63 6 21 9 9 3 灵海1 1 1 0 9 1 93 5 l5 0 7 1 灵冷1 1 1 0 2 2 5 57 1 31 1 7 5 4 灵高l1 1 03 8 4 81 9 2 72 1 1 3 3 灵城1 1 1 02 7 0 78 5 21 3 9 8 1 灵矩1 1 1 0 1 4 3 l4 1 27 5 9 2 灵淇l 1 1 0 9 5 83 4 05 0 7 l 灵甲11 1 07 6 91 1 13 7 8 1 灵稻l1 1 01 2 1 72 3 56 1 5 5 鹤锦l 1 1 0 1 6 2 10 4 54 8 0 0 鹤南l 1 1 0 2 1 5 79 5 6 鹤冷11 1 08 5 52 2 9 鹤高1 1 l o3 4 1 72 0 l i 高袁2 1 1 0 2 6 1 21 1 4 滨# 4 1 0 7 9 4 9 滨# 61 01 5 0 1 滨# 7 1 09 9 8 9 滨# 1 6 1 0 1 5 5 8 2 滨# 1 8 1 0 1 5 9 9 2 滨# 2 11 02 0 2 8 滨# 2 2 1 0 2 1 3 1 5 滨t $ 2 6 1 0 1 0 4 8 2 滨# 2 7 1 0 1 3 9 2 9 滨# 2 8 1 01 0 3 8 8 滨# 3 0 1 0 1 8 6 4 卫# 3 1 000 o 0 0 卫# 51 00 4 60 1 7 卫# 61 01 5 91 0 3 卫# 7 1 01 5 40 8 3 卫# 2 21 01 4 70 7 9 - f f o $ $ 2 31 02 60 9 4 卫# 2 41 0oo 卫# 2 51 0o0 甲# 2 61 0o 0 30 0 l 卫# 2 71 000 1 7 华北电力人学硕士学位论文 表2 5 部分变压器传输功率以及电流实测值( 2 0 0 8 年8 月1 3 日1 7 时) 传输功率( m w ，m y a r ) 变压器名称 电流i h ( a ) 传输有功功率传输无功功率 高压侧输入：8 0 9 高压侧输入：1 7 l高压侧：4 3 0 9 淇滨# 1 变 低压侧输出：8 1 2低压侧输出：1 5 2低压侧：4 5 9 0 1 高压侧输入：9 3 8高压侧输入：3 2 2高压侧：4 9 4 2 淇滨# 2 变 低压侧输出：8 2 1低压侧输出：2 5 9低压侧g5 4 5 1 9 由于现场实测数据有限，所以具有参考价值的数据也不是很多。通过数据分析 与挖掘，得到一些有用的数据以作参考。运行仿真模型，当仿真系统达到稳态的时 候，记录线路的功率即可。仿真功率的获取有两种方式，一种是直接用万能表测量， 另一种是测得相应线路的电压或者电流，然后计算其传输功率。由于后一种计算方 法存在累计误差，所以本报告主要采用前一种方式，但可应用后一种方法计算的结 果来定性估计应用万能表计算出的仿真值的j 下确性。 通过测量所得线路电压、电流幅值，计算线路三相功率如下： 气，厂，气 肚3 啡2 著老2 一u m i m ( 2 _ 1 ) 式( 2 1 ) 中，u p 和分别为母线相电压的有效值和幅值，p 和l 分别为线 路电流的有效值和幅值。 根据电网结构以及表2 4 和表2 5 可以计算出部分主要线路和变压器传输的功 率如下表所示。 表2 6 部分主要线路传输功率实测值( 2 0 0 8 年8 月1 3 日1 7 时) 传输功率( m ，a ) 线路名称电压等级( k v ) 传输有功功率传输无功功率 灵卫 1 1 07 6 9 1 1 l 灵淇 1 1 09 5 83 4 鹤高 1 1 03 4 1 72 0 1 卫# 2 31 0 2 6o 9 4 表2 7 部分变压器传输功率实测值( 2 0 0 8 年8 月1 3 口1 7 时) 传输功率( m w ，m v a r ) 变压器名称 传输有功功率传输无功功率 高压侧输入：8 0 9高压侧输入：1 7 1 洪滨# 1 变 低压侧输出：8 1 2低压侧输出：1 5 2 高乐侧输入：9 3 8高压侧输入：3 2 2 淇滨 1 2 变 低压侧输出：8 2 l低压侧输山：2 5 9 华北电力人学硕士学位论文 图2 2 0 至图2 2 9 为系统仿真模型在1 7 时所得部分线路和变压器传输功率的 曲线图。仿真时间设置为o 5 s 。横坐标为时间，单位为s 。纵坐标为功率，单位m w 或者m v a r 。由图我们不难看出当系统进入稳态之后，其功率保持在一个较为稳定的 数值上，这个数值就是我们所要仿真求得的功率传输值。具体情况如下所示。 图2 2 0 灵卫线传输有功功率曲线( 1 7 时) 由图2 2 0 可知灵卫线传输有功功率为7 7 2 m w 。 图2 2 1 灵卫线传输无功功率曲线( 1 7 时) 由图2 2 1 可知灵卫线传输无功功率为1 1 0 5 m v a r 。 1 9 华北电力火学硕七学位论文 4 0 0 3 5 0 3 0 o 2 5 o 2 0 o h 1 & o 1o 0 5 o o 0 i 帽h ：q 咖 o 0 o 0 0 0 4 00 0 6 00 a o 1 o 1 2 0o 1 4 0o 1 6 0o 1 图2 2 2 鹤高线传输有功功率曲线( 1 7 时) 由图2 2 2 可知鹤高线传输有功功率为3 4 1 7 m w 。 & 2 卯 z 1 ， 1 o 5 0 o 也5 0 如：q 咖 一r _ _ - _ 1 - - - - - _ - _ - - _ _ - - - - - - _ _ _ - - - _ - - - _ 一r - _ _ - _ - - - - 一r 一 o o 1 0啷o 3 00 4 0o 5 0 图2 2 3 鹤高线传输无功功率曲线( 1 7 时) 由图2 2 3 可知鹤高线传输无功功率为2 0 5 m v a r 。 华北电力大学硕十学位论文 r _ _ _ _ - _ 1 - _ _ - _ _ _ _ _ - _ - _ _ - - - _ - r _ _ _ _ _ _ _ r _ - _ _ _ 一锄o 1 0o 0 3 00 4 0o 图2 2 4 卫# 2 3 线