潘凱巖 譚大帥 李俊格 鄧穎奇

（1. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺 264000；2. 廣東電網(wǎng)廣州供電局，廣州 510620）

備自投裝置（BATS）對于保證可靠供電具有重要的作用[1]。為避免備自投動作后出現(xiàn)設(shè)備過載情況，文獻[2-5]從不同角度提出了消除設(shè)備過載的處理方法。文獻[6]通過N-1校核給出了備自投壓板的投退策略，但由于一些特殊的備自投存在諸如時序及負荷均分等特性，這都使備自投的壓板投退策略變得相對復雜，如果對這些特性考慮不充分，則給出的壓板投退策略與現(xiàn)場的實際情況會有比較大的差別，因此，有必要對備自投的時序性及負荷均分特性進行深入地分析以使給出的備自投壓板投退策略能更符合電網(wǎng)的實際運行情況。

1 智能備自投建模

文獻[6]給出了智能備自投的通用建模方法（如圖1），內(nèi)容包括備自投模型、包括備自投類型（母聯(lián)備投或設(shè)備備投）、設(shè)備信息（線路、變壓器、開關(guān)、母線）、投退設(shè)置（就地退出、就地投入、自動控制）、投退調(diào)節(jié)模式（停止、開環(huán)執(zhí)行、閉環(huán)）及壓板信號點等。另外，這里只對備自投的負荷均分及時序特性進行近一步說明。

圖1 備自投通用模型

1.1 時序性

當電網(wǎng)發(fā)生故障后，可能造成許多母線停電，一般來說，發(fā)生故障的設(shè)備的電壓等級越高，造成停電的母線數(shù)越多。如果BATS之間不考慮動作時間的配合，就可能引起許多BATS動作，實際上，并非所有這些 BATS動作都是必要的。因此，在BATS建模及壓板投退策略中必須考慮備自投的時序性。

如圖2所示，圖中分別給出了同一電壓等級及不同電壓等級的時序特性。本文后面章節(jié)對基于供電路徑搜索的方法來確定備自投的相對時序參數(shù)及要進行投退備自投的關(guān)系進行進一步描述。

1.2 負荷均分性

備自投均分性指當某備自投動作后，為避免備用電源過載而觸發(fā)相關(guān)聯(lián)的備自投從而使負荷在備用電源間分攤，這樣使過載的可能性比單個備用電源帶全部負荷有所降低。如圖3所示，假設(shè)變#1變壓器發(fā)生故障，在無均分的情況下，#2變壓器將帶母線Ⅰ母，ⅡA母，ⅡB三個母線的負荷，如果考慮均分，則#2變壓器與#3變壓器之間的備自投也會動作，最終的結(jié)果是#2變壓器帶母線Ⅰ母和ⅡA母，#3變壓器帶母線ⅡB母和Ⅲ母，從而降低了#2變壓器過載的可能性。

圖3 備自投負荷均分性

在處理中，可以對備自投信息進行擴展，增加備自投是否含有負荷均分特性的標志，如果含有負荷均分，則在建模中根據(jù)備自投包含的母線關(guān)系自動搜索其對應(yīng)的負荷均分備自投。如針對圖 3，如果備自投開關(guān)500A備開關(guān)501含有負荷均分，則因備自投開關(guān) 500A備開關(guān) 501的備用母線為ⅡA母，而備自投500B備開關(guān)502B的工作母線為IIB母，母線ⅡB母與母線ⅡA母為同一計算節(jié)點，從而可以得出當備自投開關(guān)500A備開關(guān)501動作時，也會同時觸發(fā)其負荷均分備自投（備自投開關(guān)500B備開關(guān)502B）動作，這里將備自投開關(guān)500A備開關(guān) 501做為主備自投，將備自投開關(guān) 500B備開關(guān)502B作為從備自投，含有負荷均分特性的備自投動作即可轉(zhuǎn)換為主備自投加從備自投一起動作。

2 考慮負荷均分的備自投壓板最優(yōu)投退策略

在基于N-1校核進行的智能備自投的壓板投退策略中，要對有負荷均分特性的備自投進行拆分，即改為主備自投加從備自投同時動作的方法，但由于備自投投入閉環(huán)時間點不同，從而導致有的備自投是自動控制的，有的是非自動控制的，帶負荷均分且為自動控制的備自投與帶負荷均分且為非自動控制的備自投的策略在校核中是不一樣的。一般來說，對非自動控制且?guī)ж摵删值膫渥酝兜牟呗?，用戶要求在N-1校核完成后再進行專門針對非自動控制且有負荷均分的備自投進行二次校核。

2.1 考慮負荷均分的故障綜合排序處理

由于備自投的均分特性，在進行N-1校核時如果完全按文獻[6]進行故障排序，則會出現(xiàn)可能含有負荷均分的備自投的故障先進行校核，而對其中的從備自投在后面又進行了校核并且經(jīng)校核相應(yīng)的備自投是需要退出的，這樣前面已經(jīng)校核的含有負荷均分備自投的故障必須重新校核，對于大量的故障，這樣處理必然會導致整體策略異常及效率低下。為此，在對故障進行排序時，不能簡單的按引起備自投動作的個數(shù)進行排序，而是應(yīng)考慮負荷均分特性，本文中處理改為：如果某個備自投含有負荷均分，則給其一個較大的權(quán)重K（例如100），而普通的備自投的權(quán)重可以設(shè)置為 1。最終可以得到故障的綜合權(quán)重值如下：

式中，m為故障引起的動作的備自投的總數(shù)，Kj為相應(yīng)備自投的權(quán)重。如圖3所示，故障與指標值如下表（表中502A備501及502B備503都帶有負荷均分特性）。

表1 考慮負荷均分的備自投排序

由表1可見，故障的最終排序順序為#2變、#1變及#3變。這樣在校核時可以對不含均分備自投的故障先校核，含有均分備自投的故障后校核。從而避免了負荷均分的備自投與普通備自投的相應(yīng)交叉影響的情況。

2.2 綜合考慮帶負荷均分且自動控制及帶負荷均

分且為非自動控制的備自投在線投退策略

綜合考慮帶負荷均分且為自動控制及帶負荷均分且為非自動控制的整體投退策略流程如圖4所示。

圖4 含帶負荷均分備自投的綜合投退策略

從圖4中可以看出，在壓板投退策略中，是按普通備自投、帶負荷均分且為自動控制、帶負荷均分且為非自動控制3種類型進行校核的。首先對類型1、2、3進行校核，在最后一輪中，再對帶負荷均分且為非自動控制的備自投進行校核，其目的是給用戶指導意見，即非自動控制且?guī)ж摵删值膫渥酝妒欠窨梢詭?段母線，以便用戶可以人工對非自動控制的備自投進行相應(yīng)的投退操作。

2.3 帶負荷均分且為自動控制模式的壓板投退策略

帶負荷均分且為自動控制處理詳細流程圖如圖5所示，這里以圖 2中的備自投為例進行說明，從圖中可以看出，在校核500A備501時，分別考慮了其均分備自投動作時是否會造成相應(yīng)的主變（這里為#3變）及更上一級線路過載，如果過載，則單獨將500B備502B退出。其他處理如圖5所示。

圖5 含帶負荷均分備自投投退策略

2.4 帶負荷均分且為非自動控制模式的壓板投退策略

帶負荷均分且為非自動控制的備自投的壓板投退策略在非最后一輪N-1校核中的處理與帶負荷均分且為自動控制的主要區(qū)別為（以500A備501為例）：在處理中如果引起#3或上級線路過載，則先不將相應(yīng)的均分備自投退出，只是在N-1校核全部完成后，再補充一輪針對帶負荷均分且為非自動控制的備自投的校核，如果在最后一輪校核中，仍然出現(xiàn)#3主變或上級線路過載，則給出相應(yīng)的均分備自投退出的策略。

3 考慮時序的備自投壓板最優(yōu)投退策略處理

對地區(qū)電網(wǎng)來說，同一變電站不同電壓等級之間或同一電壓等級之間的備自投通常存在時序特性（如圖1所示），在滿足動作條件的備自投組中，如果其相應(yīng)的時序參數(shù)不同則應(yīng)進一步根據(jù)時序參數(shù)由小到大依次校核，這樣不但軟件處理繁瑣，同時要求用戶對時序參數(shù)要及時維護、及時更新，否則相應(yīng)的邏輯判斷可以與實際情況不符。

本文根據(jù)供電路徑搜索，在備自投壓板投退策略中自動確定同時滿足動作條件的備自投的組合校核順序，如圖6所示。

圖6 含時序特性的備自投組合投退

由于不涉及到拓撲重新計算，從而使N-1計算速度得到了很大的提高。

假設(shè)模擬L1發(fā)生故障，則如果不考慮備自投的時序特性時，備自投C1備B1，C2備B2，F(xiàn)1備E1，F(xiàn)2備E2同時滿足動作條件。

1）根據(jù)供電路徑搜索處理，從電源點（這里為L1）采用深度優(yōu)先搜索方法（DFS）向下搜索，在搜索過程中如果搜索到35kV母線或10kV母線，則記錄相應(yīng)的供電路徑，包括路徑上的支路信息、母線信息等。

2）通過搜索到的母線信息及備自投對應(yīng)的母線信息，確定設(shè)備與備自投的路徑數(shù)序關(guān)系。

3）對不同路徑上的備自投進行組合，得到最終的校核順序。

以圖5為例，L1最終可確定出2條供電路徑，每條路徑上的備自投信息分別為：①備自投 C1備B1，C2備B2；②F1備E1，F(xiàn)2備E2。

對不同路徑上的備自投進行組合，可以得到最終的投退校核順序見表2。

表2 考慮時序特性的備自投投退校核順序

從表2中可以看出，通過組合可以很容易地處理備自投的時序特性的投退策略，首先校核備自投C1備B1，備自投F1備E1的壓板投退，如果這一組中有備自投需要退出，則進行后續(xù)校核，否則不必進行后續(xù)校核。

N-1校核詳細處理：對故障進行排序完成后，需要進行N-1校核計算以檢測當設(shè)備發(fā)生故障后是否會引起備自投動作，如果引起備自投動作，則需要對備自投動作后的電網(wǎng)進行潮流計算，校核備自投動作后是否有設(shè)備過載，如果有設(shè)備過載，則需按一定規(guī)則將部分備自投退出運行以消除設(shè)備的過載情況。

4 應(yīng)用效果分析

通過對備自投進行分類，不但可以處理普通備自投的投退也可以高效地處理現(xiàn)場中含負荷均分的備自投的壓板投退。目前，文中提出考慮負荷均分特性的自動控制的備自投及帶負荷均分的非自動控制的備自投壓板投退策略已經(jīng)在廣州供電局投入閉環(huán)運行?，F(xiàn)場中大量的備自投都含有負荷均分特性，現(xiàn)場運行情況表明，通過對備自投分類進行處理，使得只含普通備自投的故障先進行校核，而含有負荷均分特性的備自投的故障后校核。從而使不同的備自投的投退相互不影響，使得備自投的壓板投退策略可以更高效地運行，進一步提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

本文根據(jù)備自投的負荷均分特性及時序特性在實際壓板投退策略中對備自投進行了分類處理，使最終給出的策略更加符合電網(wǎng)實際運行狀況。本文提出的策略可以高效地處理現(xiàn)場中含有均分的備自投的壓板投退，從而最大限度地保證電網(wǎng)的供電可靠性?，F(xiàn)場運行效果表明該方法具有一定的通用性。

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