基于站网协调的智能变电站主接线优化研究

华北电力大学电气与电子工程学院、中国电力科学研究院的研究人员黄扬琪、刘念、张建华、秦晓辉，在2015年第4期《电气技术》杂志上撰文，随着智能电网和智能变电站建设的不断推进，变电站主接线对电网可靠性的影响更加明显，因此对主接线的选择和优化应充分考虑其与电网的协调发展。本文将变电站主接线中设备直接纳入电网整体，实现计及变电站主接线的电网状态模拟，然后依次对电网中变电站采用隔离式断路器优化后的方案进行全网指标计算，采用优劣解距离法对方案进行判断决策，实现基于站网协调的主接线方案评估。作为电网中的关键枢纽，变电站的可靠性对整个电网的安全运行具有至关重要的作用。变电站主接线要可靠而经济地满足其所在电网节点的功率传输，确保整个电网连通、安全和稳定的运行。当电网处于发展初期，如链式结构时，任意位置的变电站发生故障可能会导致整个系统解列，对电网影响较为明显；当电网连接不断加强，形成环网运行时，某些位置变电站故障退出电网运行可能对整体影响很小，而某些关键位置变电站故障则可能导致电网中其他元件过负荷，甚至引发电网解列。因此，在对变电站主接线进行定量评估和优化选择时，应充分考虑与电网之间的相互影响。变电站主接线中元件故障，会使得其所在的网络结构发生变化。在现有研究中，对实际电网中的变电站主接线，仅将其等值为简单的母线模型[1-3]，这一母线模型来自于单独的变电站接线可靠性分析结果，在此基础上再进行电网分析。这种方法可以简化计算，但显然不能体现不同位置的变电站主接线元件组合故障对电网产生的影响，并没有实现从电网层面对变电站主接线的评估。针对传统接线中存在的设备配置和空间布置零散等问题，新一代智能变电站[4]通过整体集成设计，提出了设备的功能需求，将逐步采用隔离式断路器[5-7]取代传统断路器和隔离开关的组合，提高变电站整体设计水平。由于新型设备的初期投资相对较高，且运维经验尚且不足，因此设备的投入方式和范围应当基于设备投入对提高电网安全、经济运行的效果，从而实现整体设计方案综合指标最优。本文将变电站主接线中设备直接纳入电网整体元件，实现计及变电站主接线的电网状态模拟，研究变电站与电网之间的相互影响，依次对电网中变电站采用隔离式断路器优化后的方案，进行全网可靠性和经济性指标计算，采用优劣解距离法对方案进行判断决策，实现基于站网协调的主接线方案评估，为电网的发展过程中新型设备的投入替代提供一定的参考依据。图1 变电站主接线连通性分析流程

结论本文采用了计及变电站主接线的全网元件状态模拟，使电网的运行情况分析由两步变成一步，更加真实地再现了电网的运行状态，同时研究了电网中不同位置变电站投入隔离式断路器进行主接线优化后对电网的影响，实现基于站网协调的主接线优化方案评估。算例结果表明，变电站与电网之间存在密切关系，在电网发展初期，即网架结构相对薄弱时，首先要充分保证变电站的可靠，站内主接线应选择一台半断路器接线等高可靠性的接线方式，同时积极投入隔离式断路器等新型设备；在电网发展相对成熟阶段，即电网形成单环甚至多环运行时，对整个电网中的变电站主接线的优化选择应有所侧重，重点关注靠近电源侧、负荷侧位置，与周围联络不够紧密以及站内接线相对简单的变电站，优先考虑高可靠性设备的投入，保证电网安全、经济运行。★★★广而告之①★★★各位读者：2015第四届分布式发电与微电网技术大会的主讲报告PPT文字精要版已在微信订阅号（dggrid）上陆续发表，请感兴趣的读者扫描下方的二维码前往阅读。主讲人及主讲题目中国电力科学研究院配电研究所所长盛万兴：主动配电网关键技术及其发展展望清华大学电机系教授赵争鸣：现代电网中的电力电子装置与系统内蒙古电力集团原副总工程师岳建华：利用可再生能源电解水制氢实现大规模储能与氢能综合利用天津大学电气与自动化工程学院教授贾宏杰：智能电网及能源互联网关键技术内蒙古电力集团调通中心副主任侯佑华：大规模新能源电站并网技术中国电力科学研究院配电研究所博士吴鸣：中国智能微电网的近期发展情况与展望清华大学电机系博士薛小代：非补燃压缩空气储能技术研究北京北变微电网技术有限公司技术总监刘世民：能源互联网环境下的微电网深圳市禾望电气股份有限公司太阳能开发部总经理曾建友：集散式逆变器及其系统设计应用阳光电源股份有限公司储能事业部总监余勇：阳光电源微电网系统解决方案常熟开关制造有限公司副总工程师俞晓峰：分布式电源中的设备应用研究北京人民电器厂有限公司营销技术部部长张书瑞：满足25年寿命使用期的光伏汇流箱的发展现状、问题与解决方案福禄克测试仪器（上海）有限公司产品应用总工程师钱峰：福禄克微电网领域测试解决方案上海良信电器股份有限公司总工程师卜浩民：光伏系统中的低压侧解决方案上海金友金弘电线电缆股份有限公司副总经理管同平：一体化光伏智能变电站的特点及应用★★★广而告之②★★★各位读者：为更好地服务新能源从业者之间的交流和学习，及时传递业内新闻、技术动态及工程项目等信息，《电气技术》杂志社特开设了QQ群“分布式发电与微电网”（QQ群号为245059743）。本群需要实名认证，申请加群时请报单位及姓名，进群后请将本人昵称改为“单位简称+名字”请搜索群号或扫描下方二维码进入！