基于10kv配网线路潮流模拟工具的实用性改善

基于10kv配网线路潮流模拟工具的实用性改善

蔡齐陈

贵州电网有限责任公司安顺平坝供电局 贵州安顺561100

摘要：随着配电网建设规模的不断扩大，配网线路故障停电事件频发。对频繁停电导致用户设备损坏的问题，以往需要依靠人工巡线、记录数据并绘制故障图来分析停电原因是较为繁琐和耗时的工作，而且由于线路故障时线路处于断路状态无法查找故障点，导致故障数据无法进行分析汇总、统计分析，对配电线路的运行管理造成一定影响。在实际应用中，很多时候需要借助潮流模拟工具进行相关设备巡线工作，而潮流模拟工具作为一种可以有效模拟配电线路故障情况的仿真工具，已经被广泛应用于实际生产中。为此，本文通过对10 kv配网设备及相关设备潮流模拟工具的使用介绍进行详细说明后，为进一步提高配电线路自动化水平提供参考。

关键词：10kv配网线路；潮流模拟工具；实用性

引言：随着配电网建设的不断发展，配电网故障情况也随之不断变化。在实际工作中，由于配电线路的运行环境存在一定的不稳定因素和隐患，导致部分线路故障时的处理难度加大。因此，要想及时发现和处理配网故障，就需要对配网线路进行一系列的维护和检查工作。这也是为什么在故障发生后要进行一系列的调试、维护活动，来确保电网正常运行。然而由于配电线路故障情况多种多样、设备存在一定隐患，因此对其进行定期检修以及进行维护是十分必要的。

一、概述

目前，在贵州电网大部分区域10kV线路配网自动化程度还不高，10kV线路的分段、分支线T接点自动化开关或计量装置未完全覆盖，不能准确监控10kV线路分段支线的潮流分布，不能准确判断10kV线路分段、分支线的重过载情况，对线路精准运维、规划建设缺乏准确数据支撑。在实际的生产中，经常会遇到一些需要测量配电室内电缆及设备是否正常运行的情况，如果不能正确地测量电缆及设备的实际运行状况，将会影响到配电线路以及配电室对供电可靠性的评价。根据配电网的负荷特性，需要对线路进行巡线测试。而潮流模拟工具能够实现对配电线路进行测量，从而为线路故障的查找提供一定的依据。而10 kv配电线路和配电室通常采用电缆敷设的方式，通过电缆与设备之间连接完成供电业务。通过潮流模拟工具可以模拟故障环境下电缆及设备在正常运行中所出现过的电压、电流以及温度等物理变化情况。可以真实反映出供电设施及设备在故障情况下所受到的影响。此外该工具还能够用于模拟10 kv配电室内电缆故障，实现对故障进行分析和判断。同时对于线路正常运行也有一定指导作用。但随着现代配电网络技术不断发展，该工具使用效率低、实用性差等问题也日益突出。针对以上问题需采用新方式进行改善。为此，本文以10 kv配电室内部为例，通过对潮流模拟工具中配网线路数据进行分析、利用该工具可以有效地检测配电网中设备运行状态，从而提高配电网对设备运行控制水平和检修维护能力，从而为电网发展提供支持和保障。本文主要阐述该工具应用原理、设计方案及主要功能实现等。

二、潮流模拟工具原理

本设计工具是针对10 kV馈线潮流分析而设计，设计流程图如图1所示，该工具的设计思路文字表述为： （1）在已有潮流模型基础上，利用已有计算软件实现电网负荷控制和配电负荷控制功能，以满足工程需要； （2）基于 GIS系统，实现潮流模拟分析算法并通过编程实现不同线路、不同负荷下的潮流模拟仿真分析，进而可实现对不同线路拟分析； （3）在进行潮流仿真分析时，采用模块化编程方法，以实现一次二次潮流模拟和二次设备控制功能； （4）利用编程方式进行数据采集并采用模块化计算方式实现计算结果可视化； （5）通过编程可实现不同控制方式下的控制参数设置、电流电压调整值设置以及系统电压平衡调整值，从而可满足工程实际需要。

2.1数据采集

潮流模拟工具主要通过两种方式来采集数据，一是通过电流采集模块来采集相关的测量值，二是通过电压采集模块来对相关的测量值进行处理。利用这两种方式进行数据采集均可保证潮流模拟工具中实时监测出的电流和电压可以直接记录下来，同时可对该工具中所产生的时钟同步时间数据进行处理。其中在对配电网线路进行潮流模拟过程当中，可使用电压信号和电流信号进行相互转换。首先将10 kv配电设备中的220 V电压接入到交流电流电压采样管当中进行电压、电流信号的测量和处理；其次在该线路发生故障时，可通过该工具中实时监测出的电流和电压来对当前时间信号及波形进行采样。同时将采集到的实时数据输入到 SCADA系统软件当中，以供分析人员查看。通过对采集到的实时数据进行处理后，则可计算出10 kv配电设备出现故障时相应电流、电压曲线。同时若存在异常情况需要及时进行处理时可利用该工具中实时监测出来的测量值来进行分析和判断。对于不属于实时监测范围内的异常情况无需考虑。

2.2工具故障预测

使用潮流模拟工具主要可以对配网设备及相关设备的潮流模拟工具进行故障分析，并通过时钟同步功能将实时监测出来的信号记录下来以供参考。另外使用潮流模拟工具还可用于对配网线路故障的预测，利用该工具在不同时刻可对配路电流变化情况进行预测分析，并对软件执行行动步骤，如下表1所示。其中通过使用该工具可对10 kv线路中各设备所产生的电流变化进行实时监测，从而实现对设备运行状态、电流变化情况的分析。通过利用潮流模拟工具进行10 kv配网线路时，根据不同阶段的故障原因，采用相应的时间参数和运行方式进行模拟分析。当某一时刻发生故障时，该工具中实时监测出来的电流会随着时间变化而出现波动规律，同时利用该工具可以对10 kv配网线路各个运行参数所产生的电流和电压变化进行仿真分析。

2.3仿真分析

该仿真中所使用的软件为 MATLAB软件。根据实际运行需求，可将其与实际10 kv线路进行仿真分析。通过对上述分析结果进行对比可以发现，在发生故障时该工具实时监测出来的电流和电压都是不稳定且变化较快的，同时其波动曲线也呈现出一定的规律性。在该故障发生后，潮流模拟工具中实时监测出来的电流随着时间变化速度很慢、变化较快；同时其电流和电压的波动曲线也呈现出一定变化规律，但整体上均处于较为稳定的状态。该故障发生后对该工具进行分析后发现，通过实时监测出来的信号和时间数据可以发现该线路故障后在运行时其运行状态是较为稳定的。因此该软件可以通过对其进行相应分析进而预测线路的故障现象、判断故障类型等。同时利用此工具还可对相关设备潮流模拟工具在出现故障之后其运行状态及运行趋势进行预测。根据该仿真结果可知，在整个线路发生故障时潮流模拟工具可以对线路运行参数及状态变化趋势做出预测；同时还可针对某一时刻具体故障情况进行分析从而准确地计算出相关数据。

三、应用案例

此应用案例主要以某10 kv线路设备为研究对象，在仿真工具的辅助下，通过线路潮流模拟工具对该线路故障进行分析，进而发现故障点及线路分布情况。该10 kv配电线路设备编号为：GF01、GF02、SF03/YF04，均为单相三相配电变压器，其中GN01、GN02为双端交流变压器，采用两次投切保护方式。该配电设备具有运行时间长、负荷大等特点，运行一段时间后发生单机故障时，其保护方式不能准确判断造成的影响。通过使用仿真工具进行故障分析时发现：

该10 kv设备在运行期间多次出现单机故障，每次都会发生两次单机故障后引起的单侧停电情况，而两次单机复电后均会立即恢复供电。在多次复电过程中，可以得出该设备发生单机故障都是由于自身原因造成的双母线短路导致的。

同时，在配电系统中应用该工具对配电网中两个电源点（线路）及其他接地设备（接地装置）进行模拟仿真，可结合配电系统的潮流数据、电压参数等信息通过软件计算出故障点及相关区域范围内的电流及电压值。实现对10kV线路分段、支线负荷潮流监视，准确判断10kV线路分段、分支线的重过载情况。

四、结语

总之，本文结合GIS系统10kV线路分段支线参数，考虑线损，从而对10kV线路分段支线潮流进行模拟，弥补10kV线路分段支线潮流监视空白，准确判断10kV线路分段、分支线的重过载，为线路精准运维、规划建设提供准确数据支撑。可达到快速计算出线路电流、电压、功率等潮流参数的目的，为电网调度和电力工程建设提供参考依据。

参考文献

[1] 陆伟聪. 10kV配网线路常见施工,运维故障及改善措施探讨[J]. 大科技, 2019.

[2] 陈小乔. 10Kv多电源配网线路信息收集方法和对配网接地故障精确定位,实时配网潮流方向分布方式的研究[J]. 数字技术与应用, 2014(9):2.

[3] 闫春临, 李旭东. 10kV配网线路带电作业工具的研究和应用[J]. 中国战略新兴产业, 2019.