不同负荷水平下电网运行方式策略

张兴良 崔伦

摘 要：在不同电压等级下，根据不同负荷的重要水平，对供电能力和供电可靠性有着不同的要求，最终导致电网运行采取不同的运行方式。《电力系统安全稳定导则》要求在其适用的220千伏及以上电网应满足“N-1”要求，而 220千伏以下电网参照执行。在我国220千伏及以上电网大多采用电磁环网运行方式，110千伏及以下大多采用辐射式馈供方式，也有部分电网为提高供电可靠性，将 110千伏及以下电网采取并列或环式供电方式运行的。本文对 110 千伏及以下电网运行策略的分析，根据实际负荷波动情况来不断调整运行方式，从而最大程度上满足供电能力和供电可靠性的双重要求。

关键词：电网运行方式；继电保护；电流水平；电压等级

电网运行方式的确定需要考虑到诸多方面的因素，比如：电网运行的安全性、供电可靠性、设备承受短路电流水平的能力、继电保护配置的合理性、电网运行经济性等等。本文主要探讨不同负荷水平下电网运行方式策略及相关安全自动装置的投退策略，为优化电网运行方式提供一定的指导意见。

一、 一种典型环式电网运行分析

在实际电网规划和建设中，110 千伏电网常见一种以下的网络结构。220 千伏 A 变电站通过两条 110 千伏线路分别供 110 千伏 B 变电站和 110 千伏 C 变电站负荷，为提高供电可靠性，再修建一条连接 B 变和 C 变的线路，如图 1-1 所示。本文主要针对以下两种运行方式进行分析：一是馈电网运行，线路 AB 和线路 AC 處于运行状态，线路 BC 处于热备用状态，或一侧运行另一侧热备用；二是环网运行，线路 AB、AC 和BC 均处于运行状态。

通过计算不同方式下，线路故障导致损失负荷的期望值来确定电网运行策略。

假设线路 AB 发生故障的概率为 PAB，线路 AC 发生故障的概率为 PAC。为优化计算公式此处不考虑线路 BC 故障时损失负荷情况，理由为馈供方式下，线路 BC 故障，不会导致损失负荷；环网运行方式下，线路 BC 故障 B 站和 C 站均有另一回线路供电，通常情况下，不会出现单个 110kV 变电站负荷超过线路供电能力的情况。

则在馈供方式下，线路故障导致电网损失负荷的期望值为：

而在环网方式下，则需要考虑以下几种情况：

第 1 种：在负荷水平较低时，线路 AB 或线路 AC 任一回线路均能带 BC 两站负荷时，线路故障导致电网损失负荷的期望值为

第 2 种：在负荷水平较高时，BC 两站负荷之和超过线路 AB 和线路 AC 的供电能力时，若 AB 或 AC 任一线路故障，都导致另一回线路过载。从运行经验可以看出，线路过载后短时间内线路弧垂下降很容易导致线路跳闸。这种情况下线路故障导致电网损失负荷的期望值为

第 3 种：当线路 AB 和线路 AC 供电能力不同，且 BC 两站负荷之和介于两条线路供电能力之间时，（此处假定线路AB 供电能力强于 AC，相反的情况结论基本一致）仅线路 AB

故障时才会损失负荷，其损失负荷的期望值为：

对比公式 1-1、1-2、1-3，不难发现 PH1 < PK < PH 2，而 PH 3与PK 的大小则取决于线路 AB 与线路 AC 的故障概率。从运行经验来看，供电能力强的线路往往较新，投运年限短，运行状况好，故障率低，通常来说线路 AB 故障率低于线路 AC，所以PH 3 < PK 。

通过上述线路故障后损失负荷期望值的对比，很容易得出一个运行策略：在第一种情况和第三种情况下，即两站负荷水平低于最大线路供电能力时，应采取环网运行，获得较高的供电可靠性；而在第二种情况下，即两站负荷水平高于最大线路供电能力时，应采取馈供运行，以获得足够的供电能力。

二、分析结论的扩展

部分电网受继电保护配置及短路电流影响，未采用环网运行方式，但为了提升供电可靠性，采用馈供运行并加用进线备自投的运行方式，进线备自投的压板加用策略则与上述环网运行策略类似，应该在负荷较低时加用，负荷较高时停用，具体分析过程，此处不再赘述。

同样具备双主变的变电站运行方式策略确定，其结论与结论基本一致，负荷较低时采用并列运行方式，负荷较高时则应分列运行，只是负荷水平应考虑主变的过载能力，具体分析过程，此处不再赘述。

三、负荷波动对运行策略的冲击

从上述分析结论中，可以得出非常明确的电网运行策略。当电网参数给定之后，则能得出明确的临界负荷值，使不同的负荷水平下，采用不同的运行方式以取得更优化的运行效果。但是由于电网负荷并不是固定不变的，而是随时间和人们作息变化而不断波动的。当负荷在一天内多次跨越临界值时则给电网运行带来非常大的冲击，电网运行虽然有了明确的运行策略，若是根据负荷的反复波动来调整运行方式，将会给电网运行人员增加非常大的劳动强度。

这种情况下，电网稳控装置则很好地平衡了负荷波动带来的电网运行方式频繁调整的麻烦。电网稳控装置通过检测设备运行工况，在设备故障后，通过检测设备过载状况来切除部分负荷，有效避免了负荷损失量。

四、结束语

以上是对于 110 千伏及以下电网运行策略的分析，希望能够抛砖引玉，让更多广大电力行业专家提出整改意见。我们都知道合理的电网结构才是电网安全稳定运行的基础，最终解决运行方式的冲突还是依靠不断建设和加强电网结构。目前电网在 110 千伏及以下电网稳控装置的使用并不常见，这就给电网实际运行带来较大困惑和冲击，运行人员只能够、根据实际负荷波动情况来不断调整运行方式，从而最大程度上满足供电能力和供电可靠性的双重要求。