38．一种变电站负荷转供方案快速确定的方法

专利号：ZL201610505641．1；授权公告号：CN106099917B

（1）说明书摘要

本发明涉及一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，包括以下步骤：根据变电站类型设置初始负荷转供方案；针对220kV变电站，获取最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率；针对110kV变电站，获取最高负荷率下的10kV损失负荷率；针对220kV变电站，根据最高负荷率下的损失负荷率调整220kV变电站的初始负荷转供方案；针对110kV变电站，根据最高负荷率下的转移负荷率调整110kV变电站的初始负荷转供方案。与现有技术相比，本发明利用专用互馈线对变电站负荷转供能力的影响，结合变电站自身的参数，自适应生成优选的负荷转供方案，从而保证不同变电站主变检修的稳定性。

（2）权利要求书

①一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，包括以下步骤。

a．根据变电站类型设置初始负荷转供方案，所述变电站的类型分为220kV变电站和110kV变电站。

所述220kV变电站的初始负荷转供方案分为初始110kV负荷转供方案和初始35kV负荷转供方案，所述220kV变电站的初始110kV负荷转供方案包括设置110kV专用互馈线和与其他220kV变电站联络通道，所述220kV变电站的初始35kV负荷转供方案包括设置35kV专用互馈线和与双电源35kV变电站联络线。

所述110kV变电站的初始负荷转供方案包括设置10kV专用互馈线和10kV联络线。

b．针对220kV变电站，根据采集的与220kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数获取最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率。

针对110kV变电站，根据采集的与110kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数获取最高负荷率下的10kV损失负荷率。

c．针对220kV变电站，根据最高负荷率下的损失负荷率调整220kV变电站的初始负荷转供方案，并输出相应的调整负荷转供方案，使得最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率均为0。

针对110kV变电站，根据最高负荷率下的转移负荷率调整110kV变电站的初始负荷转供方案，并输出相应的调整负荷转供方案，使得最高负荷率下的10kV损失负荷率为0。

②根据权利要求①所述的一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，所述与220kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数包括与初始110kV负荷转供方案有关的第一变电站参数和与初始35kV负荷转供方案有关的第二变电站参数。

所述第一变电站参数包括220kV变电站的主变数量、主变容量、最高负载率、110kV与35kV负荷比、与其他220kV变电站联络通道的个数、与其他220kV变电站联络通道的转移容量、110kV专用互馈线的个数和110kV专用互馈线的转移容量。

所述第二变电站参数包括220kV变电站的主变数量、主变容量、最高负载率、110kV与35kV负荷比、35kV专用互馈线的转移容量、35kV专用互馈线的个数和35kV变电站双电源比例。

③根据权利要求②所述的一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，所述最高负荷率下的110kV损失负荷率α满足以下公式：

式中，A为220kV变电站的主变容量；B为220kV变电站的最高负载率；D为由110kV与35kV负荷比获得的110kV占220kV变电站总负荷比例；n为220kV变电站与其他220kV变电站联络通道的个数；F1为与其他220kV变电站联络通道的转移容量；m为220kV变电站的110kV专用互馈线的个数；F2为110kV专用互馈线的转移容量；N为220kV变电站的主变数量。

④根据权利要求②所述的一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，所述最高负荷率下的35kV损失负荷率β满足以下公式：

式中，A为220kV变电站的主变容量；B为220kV变电站的最高负载率；E为由110kV与35kV负荷比获得的35kV占220kV变电站总负荷比例；p为35kV专用互馈线的个数；F3为35kV专用互馈线的转移容量；δ为35kV变电站双电源比例；N为220kV变电站的主变数量。

⑤根据权利要求①所述的一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，所述与110kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数包括110kV变电站的主变数量、主变容量、最高负载率、10kV专用互馈线的转移容量、10kV专用互馈线的个数和10kV变电站双电源比例。

⑥根据权利要求⑤所述的一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，所述最高负荷率下的10kV转移负荷率γ满足以下公式：

式中，A′为110kV变电站的主变容量；B′为110kV变电站的最高负载率；q为10kV专用互馈线的个数；F4为10kV专用互馈线的转移容量；φ为10kV变电站双电源比例；N′为110kV变电站的主变数量。

⑦根据权利要求①所述的一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，所述步骤c，220kV变电站的调整负荷转供方案中初始110kV负荷转供方案优先调整是否设置与其他220kV变电站联络通道以及与其他220kV变电站联络通道的个数。

初始35kV负荷转供方案针对主变数量为3台的220kV变电站优先调整与双电源35kV变电站联络线，针对主变数量为2台的220kV变电站优先调整是否设置35kV专用互馈线。

110kV变电站的初始负荷转供方案针对主变数量为3台的220kV变电站优先调整10kV联络线的比例，针对主变数量为2台的220kV变电站优先调整是否设置10kV专用互馈线。

⑧根据权利要求①所述的一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，在调整负荷转供方案中加入变电站主接线的约束。

⑨根据权利要求⑧所述的一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，其特征在于，所述变电站主接线的约束为：对于220kV变电站，若其下级35kV站的电源进线均来自此220kV变电站，则其进线来自接入不同220kV变压器并且没有通过联络开关相连的母线。对于110kV变电站，若其下级10kV站进线均来自此110kV变电站，则其进线来自接入不同110kV变压器并且没有通过联络开关相连的母线。

（3）说明书

①技术领域：本发明涉及一种电力电子技术领域，尤其是涉及一种变电站负荷转供方案快速确定的方法。

②背景技术。

随着社会经济和城市建设的发展，各地区配电系统已显示出负荷密度大、配电网络密集、电缆化率高、通道站址困难和投资费用大等国际化大都市城市电网的特点。近年来各地区电网用电增长呈现趋缓态势，但随着城市经济社会的发展，对电力供应安全可靠的要求日益提高，为了保证各地区电网对供电的可靠性，需要对专用互馈线进行合理的规划设计，以提高各地区电网的转供能力。互馈线具有防止全站停电、使变电站满足检修方式“N-1”（不存在短时失负荷）以及使变电站满足检修方式“N-1”（短时失少量负荷）的作用。

检修方式“N-1”（即“N-1-1”）：1台主变或1回线路计划停运情况下，同级电网中相关联的任一元件（不含母线）无故障或因故障断开。计划停运宜安排在不超过70%最高负荷期间。

转供能力：某一供电区域内，当电网元件或变电站停运时，电网转移负荷的能力，一般量化为可转移的负荷占区域总负荷的比例。

互馈线：为保障变电站全站失电后站用电源的恢复供电，连接变配电站中、低压侧，两侧均可送对端终端负荷的电力线路。

③发明内容。(www.daowen.com)

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，利用专用互馈线对变电站负荷转供能力的影响，结合变电站自身的参数，自适应生成优选的负荷转供方案，从而保证不同变电站主变检修的稳定性。

对于220kV变电站，若其下级35kV站的电源进线均来自此220kV变电站，则其进线来自接入不同220kV变压器并且没有通过联络开关相连的母线。

对于110kV变电站，若其下级10kV站进线均来自此110kV变电站，则其进线来自接入不同110kV变压器并且没有通过联络开关相连的母线。

与现有技术相比，本发明具有以下优点。

a．利用专用互馈线对变电站负荷转供能力的影响，结合变电站自身的参数，自适应生成优选的负荷转供方案，从而保证不同变电站主变检修的稳定性。

b．将110kV损失负荷率作为评价220kV变电站的110kV负荷转供能力的指标，进而提出相应的优选方案，从而提高220kV变电站的110kV负荷转供能力。

c．将35kV损失负荷率作为评价220kV变电站的35kV负荷转供能力的指标，进而提出相应的优选方案，从而提高220kV变电站的35kV负荷转供能力。

d．将10kV转移负荷率作为评价110kV变电站的10kV负荷转供能力的指标，进而提出相应的优选方案，从而提高110kV变电站的10kV负荷转供能力。

e．除了专用互馈线对电网负荷转供能力的影响，还考虑到变电站主接线对转供的限制，使得调整负荷转供方案更加全面完善。

一种变电站负荷转供方案快速确定的方法如图38-1所示。

图38-1　一种变电站负荷转供方案快速确定的方法

④具体实施方式：下面结合图38-1和具体实例对本发明进行详细说明。本实例以本发明技术方案为前提实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实例。

实例1：以110kV专用互馈线提高上海220kV变电站转供能力为例，采用本发明方法进行研究：

上海220kV变电站110kV侧一般无专用互馈线，上海110kV变电站规划按照手拉手方式接线，本身具有较强的转供能力。因此，利用本发明方法主要研究手拉手联络线对于220kV变电站110kV侧负荷的转供能力的影响，同时研究有无必要设专用110kV互馈线。

根据《上海电网规划设计技术导则（试行）》相关规定，110kV架空线路一般采用LGJ-240或LGJ-400型号导线，电缆线路一般为YJLW-1×400，YJLW-1×630，YJLW-1×800和YJLW-1×1000等截面电缆，并采用排管敷设方式。对于手拉手接线的110kV变电站，首段线路一般采用1000mm2电缆或400mm2架空线，因此对于满足“N-1”的首段线路，最多可以转移76MV·A的负荷。根据《上海电网规划设计技术导则（试行）》中关于主变负载率的规定，2台主变时，平均最高负载率为50%，3台主变时，平均最高负载率为67%。

对于2台主变的220kV变压器，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70%，此时，当1台主变检修，1台主变失电时，2台主变共需转移2×A×B×0．7的负荷，110kV负荷占220kV变电站总负荷比例为D，则共需转移的110kV负荷为1．4×A×B×D。

对于3台主变的220kV变压器，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70%，此时，当1台主变检修，1台主变失电时，2台主变共需转移2×A×B×0．7的负荷，剩余1台主变还可以承担A－0．7×A×B，剩余2．1×A×B－A需要转移。110kV负荷占220kV变电站总负荷比例为D，则共需转移的110kV侧负荷为2．1×A×B×D－A×D。

实例2：以35kV专用互馈线提高上海220kV变电站转供能力为例，采用本发明方法进行研究。

目前，上海市220kV变电站之间35kV专用互馈线一般采用双并3×400mm2电缆，输送容量为43．4MV·A。因此，采用本发明方法主要研究在220kV变电站主变检修“N-1”时，220kV变电站最高负载率、35kV侧负荷占总负荷比例和35kV专用互馈线转移35kV负荷率的关系，其中，35kV专用互馈线转移35kV负荷率是指35kV专用互馈线能够输送的容量占35kV侧总负荷的比例。对于35kV专用互馈线无法转移的负荷，需要由双电源的35kV变电站转移，上海35kV变电站双电源比例约为60%。对于以110kV为主的高压配电网，220kV变电站110kV负荷比例应高于35kV负荷比例，但由于上海高压配电网过去以发展35kV为主，目前上海220kV变电站35kV负荷比例高于110kV负荷比例，35kV侧负荷与110kV侧负荷比例约为2∶1，因此对于35kV负荷占总负荷比例从0．3～0．7都分别进行了分析。

对于2台主变的220kV变压器，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70%，此时，当1台主变检修，1台主变失电时，2台主变共需转移2×A×B×0．7的负荷，35kV负荷占220kV变电站总负荷比例为E，则共需转移的35kV负荷为1．4×A×B×E。

根据《上海电网规划设计技术导则（试行）》，2台主变的220kV变电站平均最高负载率为50%。当220kV变电站最高负载率为50%时，若35kV负荷占比40%左右，对于主变为240MV·A的220kV变电站主变检修“N-1”时，有35．42%的负荷需要双电源35kV变电站转移；对于主变为300MV·A的220kV变电站主变检修“N-1”时，有48．33%的负荷需要由双电源35kV变电站转移。

2台主变的220kV变电站主变检修“N-1”时，由于目前35kV变电站双电源比例已经达到60%，所以若今后220kV变电站35kV侧负荷比例降低到50%以下，35kV互馈线无法转移的35kV侧负荷均可以通过双电源35kV变电站转移。

对于3台主变的220kV变压器，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70%，此时，当1台主变检修，1台主变失电时，第三台主变所能带的负荷总计为A（不考虑过载），220kV变电站负荷总计为3×A×B×0．7，35kV负荷占220kV变电站总负荷比例为E，35kV专用互馈线所能转移的35kV侧负荷为F3，则专用互馈线和剩余1台主变共可以承担的35kV侧负荷为A×E＋F3，占35kV总负荷比例为（A×E＋F3）／（2．1×A×B×E）。此处对主变容量240MV·A和300MV·A的220kV变电站分别进行讨论35kV专用互馈线及剩余1台主变所能转移的负荷占35kV总负荷的比例。

3台主变的220kV变电站主变检修“N-1”时，由于目前35kV变电站双电源比例已经达到60%，35kV互馈线无法转移的35kV侧负荷均可以通过双电源35kV变电站转移。

若无专用互馈线，仅考虑剩余1台主变的作用，第三台主变所能带的负荷占总负荷比例为A／（3×A×B×0．7），即为1／（B×2．1），与主变容量无关，若不考虑35kV专用互馈线及双电源35kV变电站的作用，35kV侧负荷损失率如表38-1所示。

表38-1　不考虑互馈线时220kV变电站检修下“N 1”35kV负荷损失率　（%）

目前上海35kV变电站双电源比例已达60%，根据表38-1所得结果，对于3主变的220kV变电站，无须35kV专用互馈线便可以转移全部35kV侧负荷。

实例3：以110／35kV专用互馈线提高上海110kV变电站转供能力为例，采用本发明方法进行研究。

目前，上海市110kV变电站之间的10kV专用互馈线一般采用3×400mm2电缆，输送容量为6．24MV·A，但原互馈线功能主要是保障站用变供电，此处考虑电网对转供能力的要求，需要较大的输送容量满足主变检修“N-1”时的负荷转供需求，因此本节研究的专用互馈线为双并3×400mm2电缆，输送容量为12．48MV·A。利用本发明方法分析在110kV变电站主变检修“N-1”状态下，此10kV互馈线对110kV变电站10kV负荷转供能力的影响。10kV互馈线无法转移的负荷需要通过10kV站间联络线转移，目前上海10kV联络线比例约为30%。

对于2台主变的110kV变压器，主变容量为A′，最高负载率为B′，主变检修时负载率为最高负荷的70%，此时，当1台主变检修，1台主变失电时，2台主变共需转移2×A′×B′×0．7的负荷。

对于3台主变的110kV变压器，主变容量为A′，最高负载率为B′，主变检修时负载率为最高负荷的70%，此时，当1台主变检修，1台主变失电时，第三台主变所能带的负荷总计为A′（不考虑过载），110kV变电站负荷总计为3×A′×B′×0．7，剩余1台主变无法承担的35kV侧负荷为2．1×A′×B′－A′，此部分负荷由10kV联络线或10kV专用互馈线转移。10kV专用互馈线所能转移的10kV侧负荷为F4，则专用互馈线和剩余一台主变共可以承担的10kV侧负荷为A′＋F4，占10kV总负荷比例为（A′＋F4）／（2．1×A′×B′）。此处对主变容量31．5MV·A，50MV·A和110MV·A的110kV变电站分别进行讨论10kV专用互馈线及第三台主变所能转移的负荷占10kV总负荷的比例。

若3台主变的110kV变电站主变检修“N-1”时，在变电站投运初期，负载率较低在50%左右时，10kV互馈线便可以满足负荷转供的需求。但随着110kV变电站负载率的提高，仍需10kV联络线转移负荷，才可以保证10kV负荷在110kV变电站主变检修“N-1”时不失电。

第三台主变所能带的负荷占总负荷比例为A′／（3×A′×B′×0．7），即为1／（B′×2．1），与主变容量无关，若无10kV专用互馈线及10kV联络线，10kV侧负荷损失率如表38-2所示。

表38-2　不考虑互馈线时110kV变电站检修下“N-1”10kV负荷损失率　（%）

目前上海10kV站双电源比例已达30%，根据表38-2所得结果，对于3主变的110kV变电站，仅依靠10kV联络线便可以转移全部负荷。