基于变电站全停场景的负荷转移能力评估方法研究及应用

人类社会的进步离不开电力供应，电力供应的可靠性离不开电力设备的安全稳定运行，电力设备的安全稳定运行又离不开对各类电力设备的维护。对电力设备的维护好坏与否对电网电力的可靠供应具有举足轻重的作用，因此变电站全停负荷转移能力的评估变得尤为重要。

文章介绍的这种基于变电站全停场景的负荷转移能力评估方法，以“变电站全停(故障或检修)”作为预想场景，建立一套有效的评估模型及评估算法，对复杂的负荷转移能力评估问题进行量化的分析评价，以便更直观地判断全停变电站下级负荷的转移能力，更清晰地反映电网网架现存的结构性问题，为电网建设改造及可靠性提升提供现实依据。

选取天峻气象站1961-2017年3-5月的月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温、月降水量、月平均日照时数和月平均相对湿度等基础资料和2005-2017年牧草观测场自然牧草返青期观测数据。

1 基本概念

变电站全停负荷转移能力分析是假想正常运行方式下某一变电站因故障或检修全所停电时，下级线路负荷可实际转移到其它变电站延续供电的供电能力分析(包括线路联络分析及电网设备传输能力评估两个方面)，是对包括主网及配网在内的全网网架结构的系统性分析，其评价结果能更精确地反映电网的实际供电可靠性水平，也能清晰地反映电网网架现存的结构性问题，是电网建设改造及可靠性提升规划的现实依据。同时，“变电站全停全转”作为一项比“线路(或主变)N-1”更高的供电安全水平标准，可实际作为A+(或A)类供电区域的供电可靠性规划目标来应用。

3组仿真后获得的光照度数据显示，目标面的最大光照度分别为 1 364 240 lx、696 141 lx和 2 928 830 lx，平均光照度分别1097210lx、583446lx和2 283 010 lx。由此可见，LED间的距离影响着目标面照度的强弱与分布，距离越近的LED阵列其目标面上的照度越强，采用模拟退火粒子群算法优化后的照度最强。之后，利用Matlab对以上3组数据进行处理，可得到矩形LED阵列的照度均匀度分别为80.4%、83.8%和77.9%，使用粒子群算法对LED阵列优化的均匀度较高，相对其他算法均匀度可提高3.4%～5.9%。

(1)全停变电站：站内所有主变、母线停运，即停电评估对象，供电能力不可恢复；

朱俊玲《中国戏曲学院京剧经典剧目的传承与创新研究初探》[10]一文对中国戏曲学院对京剧经典剧目的传承与创新进行了简单总结：（1）基本保持原型，改动甚微的经典剧目；（2）融入新时代特色，改动较大的传统剧目；（3）贴近现代生活，完全新创的剧目。以上三类也是目前京剧剧目的创作现状。对于经典剧目与新创剧目，笔者就徐州民众对于京剧现代剧与传统剧的喜好进行了调查，有效问卷198份。其中有149位民众选择传统京剧，可见人们更偏爱经典故事。

(2)失电变电站：正常运行方式下，按输变电单元供电层级关系，受停电变电站影响的下级各层级变电站。通过高压母线联络开关操作，失电主变可全部(或部分)恢复供电能力；

(3)正常站：正常运行方式下，按输变电单元供电层级关系，不受停电变电站影响的变电站。正常变电站是失电变电站负荷转移的目标站，可承担的转供负荷，受变电站供电能力限制；

(4)负荷转移：负荷转移是指供电公司方案人员详细勘测用电客户周围配电线路状况，掌握用电区域电网规划，并详细了解客户用电情况、工程进度、结合实际情况，综合考虑资金、施工、正式用电时间等因素，利用负荷转移手段，制定远期、近期、临时过渡供电方案，以达到满足不同客户、增强配电网供电能力的目的。

(3)转供设备供电能力校验：根据前述负荷转移方案，对承担转供负荷的正常输变电设备(传输线、主变)的供电能力进行校验。若设备出现过载情况，则应相应调整可转移负荷数量。转供设备供电能力校验方案(示意)如图7所示。

2 变电站全停场景

(1)负荷转移有序：线路停电影响及负荷转移过程是有序的。

某变电站全停(评估对象)→按层级正常运行方式，最终导致终端变电站低压母线失压→当母线失压时，断开所带接的所有馈线出口开关→根据线路(联络)组的备用能力，把失电馈线负荷优先(自动或人工)转移至其它变电站(即馈线可转移组负荷)→通过本站母线分段联络开关或不同变电站同电压等级母线之间的线路联络开关，自下而上地对各级变电站的失电母线进行充电→根据母线的应急备用供电能力，必要的话，通过人工操作，切除仍未恢复供电的馈线的部分次要负荷→通过人工操作，依次恢复相应馈线重要负荷的送电(即馈线转供负荷)。

(2)负荷转移方式：正常运行方式 & 特殊运行方式(调度措施)。

(3)负荷联络模型。由负荷组及配电线路组成，其中联络开关是常开的，系统是开环运行的。当线路发生停电时，各配电线路及相关设备将根据预先设定的定值(或预案)发生相应的动作(自动或人工)，完成相关负荷到正常带电线路的转移(可转移负荷)；对于不能转移的负荷(不可转移负荷)，将通过人工调度操作，在失电母线恢复供电能力时，再根据母线的负载能力，恢复相应线路的供电。

正常运行方式下可转移负荷：正常运行方式下，可直接通过联络开关单一操作即可实现的、并能确保电网安全运行的负荷转移(能保证电网开环运行)。

为保证评估结果具有足够的可信度，为规划、调度运行人员提供有效的决策依据，同时，也为了简化计算，本评估方案负荷取值方法如下：

特殊运行方式后(调度措施)可转移负荷：可能会影响电网运行安全的(例合环)、需要通过复杂操作才能完成的负荷转移。

(1)失电配电线路组负荷可转移能力分析：在正常运行方式下，以失电直配线所在的线路(联络)组为基本分析单位，分析计算可通过联络转移到其它正常线路的总负荷。在多联络方式下，主联络的负荷转移路径是确定的，转供负荷可以精确计算到具体的线路，而次联络线路的复杂倒闸操作需要人工调度处理。直配线组负荷转移方案如图5所示。

(2)失电主变可恢复供电能力分析：在正常运行方式下，失电主变可以通过高压母线分段联络开关操作从转供线路(高压联络线路或高压补强线路中备用裕度最大的线路)恢复全部或部分供电能力；当无高压转供线路恢复失电主变供电时，若存在低压补强线路，则尚可通过低压母线分段联络开关操作从低压补强线路(站内低压母线分段联络或低压补强线路中备用裕度最大的线路)恢复全部或部分供电能力，以补偿失电传输线供电能力的丢失。失电主变恢复供电方案如图6所示。

勃列日涅夫时期，政治体制倒退，使得苏联在斯大林时期就存在的“特权阶层”进一步扩大与稳定，这一阶层的人思想更趋僵化，这也成为阻碍整个体制改革的一个重要因素。

扦插育苗是常用的一种方式，最佳扦插育苗时间在夏季。在扦插育苗中，选择已经木质化和叶片完整没有病虫的枝条，把枝条截成4cm左右的插穗，在扦插的时候要保持直立，防止倒斜。

(1)评估取值方案：由于“保守”评估结论不具有参考意义，故本方案仅给出“安全、可靠、最大”三种评估结论。

(2)负荷平衡校验：在前述所列的6中负荷转移方式中，“直配线多联络”方式的转移方向具有不确定性(但数量非常有限)，其它转移方式下负荷的转移路径是确定的，转供负荷可以精确计算到具体的线路，可对变电站的供电能力进行校验[注1：为简化计算并同时保持评估结果具有足够的安全裕度，传递到正常输变电设备需转供(需承担转供负荷)的线路负荷(转供平衡负荷)取单一值(变电站年最大负荷时刻负荷)，是适度的、安全的；注2：多联络方式的转移方向是分散而不确定的，但数量非常有限，因此，多联络负荷转移仅作为本站调度增补转移能力的一种评价，对转移目标线路及变电站的影响不作评价]。

3 评估模型

本文的变电站全停负荷转移能力评估，是对500/220 kV主网及110/35 kV配网变电站及其出线进行逐站逐线分析，分别评价在正常运行方式或通过调度措施两种情况下，当发生变电站全停或主变N-1事件时，电网对负荷的转供能力。

为简化计算，在本评估模型中，电气设备联络关系采用“高压传输线-高压母线(主变高压侧)-低压母线(主变低压侧)-直配线”的简化结构，即认为母线(高、低)与主变之间存在一一对应关系(无分段)，网络所具有的负荷转供能力评估模型如图1所示。

图1 负荷转供能力评估模型 Fig.1 Load transfer capacity assessment model

3.1 电源(变电站)

由不同电压等级的各级变电站组成。在正常运行方式下，当变电站发生全停事故时，其部分或全部出线将失电，其中，直配线路将直接引起线路负荷发生转移，传输线路则会造成下级变电站供电能力不足问题。

3.2 网络(纵横模型)

由各层级变电站及输电线路组成。由于输电网是开环运行的，故当发生部分进线(电源)失电时，按当前运行方式，相应设备或线路将会发生自动的或人工的连锁动作，运行方式及系统潮流发生相应变化。由于低压不同站间母线联络(低压补强)传输的容量一般有限，是补充或备用性质的，这类转供操作一般都是后期由人工调度操作完成的，即系统将首先根据正常层级输变电关系(纵向)，优先通过高压母线联络从其它输电线路或站内母线操作获得备用电能，如图2四种转供方式。

图2 变电站负荷转供方式 Fig.2 Load transfer mode of substation

在上图典型接线方式中，当上级变电站全停时，一般采取的调度方案如下。

(1)若存在高压备用方式及容量，则根据正常传输进线(转移1)或高压补强线(补强1)的备用容量，选择最大备用容量的线路恢复1号主变供电。(转移方式2供电能力小于转移方式1，仅用于1号主变检修)。

(2)当不存在高压备用方式时，看是否存在低压补强线(补强2)或低压母线分段联络(转移2)。

小学数学课程改革标准当中要求，教师在对学生进行数学知识教学的过程中，应当注重对学生进行生活化数学意识的培养，而数学核心素养的教学观念中也要求教师培养学生数学知识联系生活实际的能力，因此，在进行小学数学知识教学的过程中，教师应当将生活中的元素融入到教学当中，促进学生在解答生活问题的同时，形成生活化数学意识。

采用SPSS 19.0软件对数据进行分析处理，计量资料以（均数±标准差）表示，采用t检验；教学满意度为计数资料，以（n，%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

4 评估算法

根据以上的基本假设和评估模型，变电站全停负荷转移能力评估算法如下所示。

4.1 评估流程

适用性：可人工设定评估目标(停电对象)，因此本方法可适应于变电站全停、主变N-1等各种情况；

便捷性：除特殊运行方式(调度措施)转供能力分析外，通过计算机软件，本方法可自动完成失电范围分析、设备供电能力分析、失电直配线组负荷转移能力分析、失电主变可恢复供电能力分析、变电站供电能力校验及负荷转移能力评估等计算。

图3 变电站全停负荷转移能力评估流程 Fig.3 Evaluation process of substation full stop loadtransfer capability

4.2 评估方法

图4 负荷转供能力评估算法 Fig.4 Load transfer capability evaluation algorithm

该评估方法主要针对以下3方面的内容。

(3)安全裕度：负荷取值方案与评估安全裕度是相关的。

基于最大负荷出现的同时性不同，从评估结论的安全裕度考虑，变电站、主变、线路等评估分析对象的最大负荷数据可分为“设备、变电站年最大时刻、系统年最大时刻”三种取值，并形成“保守、安全、可靠、最大”四种不同安全裕度的取值方案。

图5 直配线组负荷转移方案 Fig.5 Load transfer scheme for direct distribution line

图6 失电主变恢复供电方案 Fig.6 Power supply scheme for power loss of maintransformer recovery

从行为方式上来看，负面清单模式是相较于政府主动管制行为的一种相对被动的管理方式，单纯依赖于负面清单显然只能助长政府的惰性和社会经济主体的逐利性，也只是一种缺乏互动参与的单方面行为方式。从理论上讲，政府与市场并非市场管理中的单选题,两者能否互动以及如何互动才是问题的关键。在市场与政府间进行选择并不关系到制度完善或者不完善的是非问题，而是通过何种途径将不完善变得更完善，降低缺陷的程度。比较理性的选择并不一定要在完善的市场机制或者完善的政府管制之间二选一,而是要在不完善的政府和不完善的市场之间构建有效的协调互动机制,在博弈中寻求政府与市场的契合点,以保证现代市场经济的规范运行。

陈先生带女儿去商场，人多，走散了，陈先生四处寻找，正着急，听到广播：“陈X X小朋友,你妈妈在1楼服务台等你，听到广播后请……”陈先生纳闷，这孩子名字咋跟自己一样？到一楼一看，女儿在那候着呢！问其：“为何不说陈X X先生，你女儿在一楼等你？”，答曰：“怕有坏人听到，冒充家长把我强行掳走……”

图7 转供设备供电能力校验方案 Fig.7 Check scheme for power supply capacity of transfer equipment

5 示例

此处选取《金华市变电站全停负荷转移能力评估》中的研究作为为示例。

自1865年以来，ZENITH始终本着真实、勇敢和激情的宗旨，推动卓越、精准和创新。高瞻远瞩的制表师Georges Favre-Jacot在瑞士力洛克创立ZENITH之后不久，就获得了精密时计认证，并在短短一个半世纪的时间内荣获2333个精密时计奖项，创造了无与伦比的纪录。今天，ZENITH在测时方面又出新猷，其中包括测时精确到1/100秒Defy El Primero 21机心；并赋予世界上最精确的腕表21世纪的Defy Lab以全新机械精度。通过加强引以为豪的传统活力和前卫思想之间的纽带，ZENITH正在书写其未来……以及整个瑞士制表业的未来。

5.1 评估目标设置

本次选择220 kV黄村变作为全停对象。

城市人口多且集中，城市发展走的是城区园林的发展模式。在城区内，由于单纯注重景观型和园艺型，人工景点多、高耗水、高投入的草地多，管理成本高的灌木类型多，忽视了整体生态系统的建设，忽略了近自然及以人为本理念的体现，城区内缺少自然度高的大片森林与大树，不能有效的缓解城市热岛效应，难以满足居民的休闲、游憩的需求。

5.2 失电范围分析

根据金华市高压配电网网架结构以及运行方式可知，正常运行方式下，220 kV黄村变所主供的下级变电站13座。220 kV黄村变全停时，下级变电站全失电。

5.3 变电站负荷转供能力评估

依据评估模型及相关算法，经计算可知，黄村变2017年负荷最高负荷约为354.42 MW，当其全停后，本站正常运行方式下，最大负荷可转移率约为70.13%，可靠转移率为70.5%，安全可转移率为55.38%。考虑调度措施参与负荷转移后，黄村变负荷转移率将提高到94.38%。具体转移情况如表1所示。

表1 变电站负荷转移能力评估(220 kV) 单位： kV、MW、%

Tab.1 Load transfer capability evaluation of substation(220 kV)

变电站名称总负荷本站负荷可转移率调度措施正常方式下直配线最大可靠安全计及系统平衡下供电能力总缺额实际最大可转移负荷实际最大负荷可转移率黄村变35442894380701370555381392319527551

当黄村变全停后，由其主供的下级110 kV变电站和35 kV变电站均会失电。从负荷转移结果来看，除了专变及冠山变仅有黄村变这一个上级电源点以外，其余变电站负荷理论最大可转移率均能达到100%，如表2～表4所示。

表2 正常运行方式下下级变电站(失电站)转移能力分析 单位：kV、MW、%

Tab.2 Analysis of transfer capacity of lower grade substation (lost power station) in normal operation mode

变电站失电情况失电负荷直配线失电负荷正常运行方式下直配线可转移负荷主变转供可转移负荷可转移总负荷最大可靠安全最大可靠安全最大可靠安全蒋堂变11691064872872872297297297116911691169………………………………万里扬变2080000000000

表3 计及调度措施下下级变电站(失电站)转移能力分析 单位：kV、MW、%

Tab.3 Analysis of transfer capacity of lower grade substation (lost power station)considering dispatching measures

变电站失电情况计及调度措施下本站负荷可转移率失电负荷直配线失电负荷低压补强增补供电能力多联络增补供电能力调度最大可转移负荷调度措施正常方式下直配线最大可靠安全蒋堂变116910640011691008195100100100……………………………万里扬变208000000000

表4 系统(正常站)供电能力分析 单位：kV、MW、%

Tab.4 Analysis of power supply capability of system in normal station

评估变电站电压等级正常影响情况下负荷转供情况下负荷变电站负荷平衡校验最大负荷最大供电能力负载率需承担转供负荷需承担最大负荷主变供电能力缺额传输线供电能力缺额总缺额过载率黄村变110琅琊变18453951942298214000……………………………黄村变220华金变25441431358115128643830541013010101301

对上述3个表格数据进行详细分析得到：220 kV黄村变全停时的最大负荷转移率仅为55.1%，不能实现全停全转。

6 结语

文章提出的基于变电站全停场景的负荷转移能力评估方法，对复杂的负荷转移能力评估问题进行量化的分析评价，更直观地判断全停变电站下级负荷的转移能力，更清晰地反映电网网架现存的结构性问题。

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