电磁环网中环流的分析及控制

电磁环网

（河北电力调度通信中心，河北石家庄050021）

摘要：介绍了河北省南部电网电磁环网运行方式对电网安全稳定的影响及采取的相应措施，分析了电网安全自动装置对保障电网稳定运行的重要意义，提出了500 kV网架发展成熟后解环运行的建议。

关键词：电磁环网；电网稳定；自动装置；解环

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Abstract:This paper introduces the influence of the operating mode

of electromagnetic loop network in southern Hebei power system on the

power system stability,the countermeasures are also put forward.The

author analyzes the significance of automation devices for the stability

of the power system ,and proposessuggestions to break out the

electromagnetic loop after the 500 kV power systemis developed.

Keywords:electromagnetic loop network；power system stability；automation devices；break out loop

高低压电磁环网是指两组不同电压等级的输电线路，通过两端变压器磁或电磁耦合回路连接所构成的环形电网。河北省南部电网(以下简称河北南网)目前处于500 kV高压输电网发展的初期，500 kV网架比较薄弱，为了合理利用输变电资源，满足用户的要求，电网只能采取500/220 kV高、低压电磁环网的运行方式。

河北南网110 kV系统与220 kV系统在正常方式下采用分裂运行方式，但在特殊情况下,为提高供电可靠性和经济性,不因方式的改变降低用户的电能品质，需短时间低压合环运行，形成220/110 kV电磁环网运行的方式，但这种方式必须经计算验证，在不影响系统正常运行方式、不影响继电保护及安全自动装置正常动作、不造成系统局部过电压、过负荷的前提下方可环网运行。高低压电磁环网给系统安全运行带来很大的威胁。据统计，我国1970～1990年共发生与电网结构相关的功角和电压稳定破坏事故187次，其中与高低压网络结构有关的事故达55次，占20．2％。国外与电磁环网相关的大停电事故也屡见不鲜，如1996-07-02美国西部大停电事故，由于3条500 kV线路跳闸，引起低压线路电压崩溃，导致电网大面积瘫痪，造成了极大的损失。

柔性直流技术解决电磁合环运行问题的方案设想

摘要：在电网规划中，要保证不同高电压等级电网的协调发展，需要妥善处理电磁环网问题，电磁环网运行与开环运行均不能同时兼顾到系统的可靠性和经济性，本文提出在开环的电磁环网通过背靠背柔性直流连接的技术方法，该方案可以同时保证系统运行的经济性、可靠性。文章通过案例说明了背靠背柔直解决电磁环网问题的优越性和实用性。

关键词：柔性直流；电磁环网；可靠性；开环运行

1 前言

在电网建设的初期阶段，为保证电网的输电能力或保重要负荷，电网不得不采取电磁环网运行，在我国电网发展过程中。220/110kV电磁环网已陆续解开，但随着500kV系统的建立，新的500/220kV电磁环网又在不断形成。有很多地区存在电磁环网运行的情况，电磁环网的运行在一定程度上可以增强系统运行的可靠性[1]，但电磁环网运行存在以下几个弊端：

(1)容易造成系统故障后热稳定破坏，如果在主要的受端负荷中心，用高低压电磁环网供电而又带重负荷时，当高一级电压线路断开后，所有原来带的全部负荷将通过低一级电压线路送出，容易出现超过导线热稳定电流的问题。

(2)潮流分配不合理，不利于经济运行。如500kV与220kV线路的自然功率相差极大，同时500kV线路的电阻与远小于220kV线路的电阻值。在500/220kV环网运行情况下，许多系统潮流分配难于达到最经济。

(3)容易造成系统的暂态稳定破坏，易造成系统动稳定破坏。正常情况下，两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻抗。而一旦高压线路因故障断开，系统间的联络阻抗将突然显著地增大(突变为两端变压器阻抗与低压线路阻抗之和，而线路阻抗的标么值又与运行电压的平方成正比)，因而极易超过该联络线的暂态稳定极限，可能发生系统振荡。

一般情况中，往往在高一级电压线路投入运行初期，由于高一级电压网络尚未形成或网络尚不坚强，需要保证输电能力或为保重要负荷而又不得不电磁环网运行。而环网开环运行则会带来供电可靠性、供电安全性的降低、巨额投资的浪费等问题。

电流内环闭环实验报告(3篇)

第1篇

实验目的

1. 理解电流内环闭环控制的基本原理。

2. 掌握电流内环闭环系统的设计方法。

3. 验证电流内环闭环系统的稳定性和动态性能。

4. 分析电流内环闭环系统在实际应用中的重要性。

实验器材

1. 电流内环闭环实验平台

2. 电流传感器

3. 数据采集卡

4. 电脑及相应软件

5. 电源及负载

实验原理

电流内环闭环控制是一种常见的电力电子控制系统，通过实时监测电流反馈信号，调节功率开关管的占空比，使实际电流跟踪给定电流，从而实现对电流的精确控制。电流内环闭环系统通常采用PI（比例-积分）控制器，其控制结构简单，易于实现。

实验步骤

1. 连接实验平台，确保电流传感器、数据采集卡、电脑等设备正常工作。

2. 设置实验参数，包括给定电流、PI控制器参数等。

3. 启动实验平台，观察电流传感器采集到的电流信号。

4. 分析电流信号，验证电流内环闭环系统的稳定性和动态性能。

5. 逐步调整实验参数，观察系统响应，分析电流内环闭环系统在实际应用中的重要性。

实验结果与分析 1. 电流跟踪性能

实验结果显示，在给定电流变化时，电流内环闭环系统能够快速跟踪给定电流，误差较小。这表明电流内环闭环系统具有良好的电流跟踪性能。

2. 稳定性分析

通过观察电流信号，可以发现电流内环闭环系统在给定电流突变时，能够迅速恢复稳定，说明系统具有较好的稳定性。

3. 动态性能分析

通过对电流信号的分析，可以得出以下结论：

（1）系统响应速度较快，动态性能良好。

（2）系统超调量较小，说明PI控制器参数设置合理。

（3）系统振荡次数较少，说明系统具有良好的动态性能。

4. 实际应用中的重要性

电流内环闭环系统在实际应用中具有重要意义，如：

（1）提高电力电子设备的功率转换效率。

（2）降低系统谐波含量，提高电能质量。

（3）增强系统抗干扰能力，提高系统可靠性。

供电电网回路合环时环流的影响因素

概述：近些年，伴随中国"城镇化"进程加速及经济发展增速提升，国内各大城市的电力需求总量持续增长。从某种程度来说，这也为中国的城市配电系统的配电网提供了更高的供电安全性和稳定性挑战。以确保用电可靠性并维持供电客户的不间断服务，目前，许多配电网采用了双回路供电模式，这种电网架构既能增强供电的可靠性，也能在需要维修或负载过重而导致的停电期间实施环形连接，从而有效地在适当的路径上分配用电负荷，这对保持供电连续性有利且有助于降低线路损失率和改善电压品质。然而，双回路供电体系使得网络参数变得更为复杂，环形连接可能会造成较大的环流，若环流过大，即使继电器保护设定不当，也会触发保护装置跳闸，进而影响到电网的安全和稳定运营。此外，因环形连接引起的环流偏大或是三相不均衡电流等问题，会对电网正常运作带来显著的影响。基于此，本文作者就目前的配电网络中的双线环形接入及其运用分享自己的见解和理解，期望能在配电网络管理方面的问题上给予同行一些启示。

关键词：220kv配电网络；联环操作；环流问题；影响因素；防护策略

目前，大部分电力供应网已经转变为了双源供能的方式，也就是两个进线公司输送至其内部的电力系统。这种方式被广泛运用到配电网络体系内，能够实现在无停电情况下转移负载，从而大大提升了供电的安全性和可靠度。然而，当实施并联连接过程时，可能会出现电压偏移或系统阻抗问题，这会导致环流现象的发生，过大的环流有可能引发电气保护装置启动，使断路器开关关闭，这对内外的电力供应网络的安全与稳定运营是不利的。因此，有效地控制环流形成的原因是增强配电网络安全及稳健性的关键手段。

一、配电网络合环操作产生环流的现象分析

当对配电系统的内网实施环形连接操作时，由于其存在的电压差异和系统阻抗，可能引发环流问题。若环流强度超过一定限度，可能会触发继电器保护设备启动并使相关断路器切换，进而威胁到配电网络的安全性和稳固性。为确保配电网络能够顺利地执行环状连接操作，防止过度环流的发生，我们必须采取措施以避免因环流强度超标而导致的继电器保护设置参数失调所引起的断路器切换。因此，对于配电网络的环形连接操作，应遵守如下原则：

略谈10kV配电网合环电流综合调控方法

摘要：将合环技术应用到10kV配电网管理工作当中，不仅可以从整体上提高10kV配电网的综合管理水平，还可以为10kV配电网运行的安全性提供保证。目前，合环技术已经逐步替代了传统的停电转供操作技术，且使不停电倒负荷成为可能。但是，在应用合环技术的时候，合环电流较大的问题经常出现，甚至还会因此降低10kV配电网运行的稳定性，增大供电安全事故的发生几率。在这种情况下，本文重点针对10kV配电网合环电流的综合调控方法进行了详细的分析，只在借助科学合理的算法，加强10kV配电网运行安全性与稳定性的控制，以供参考。

关键词：10kV配电网；合环电流；综合调控；方法

我国10kV配电网的运行使用的是闭环设计和开环运行的供电模式。但是，针对10kV配电网的管理，虽然尝试了穷举法、协同算法以及遗传算法等多种调控方法，但是在提升10kV配电网运行稳定性与安全性方面，效果始终不尽如人意。究其原因，主要与合环冲击电流过大有关。所以，将合环电流综合调控问题视为变量较多、约束较多的整数型非线性规划问题，并在此基础上构建出一种专门的合环电流综合调控数学模型，具有十分重要的意义。

一、10kV配电网产生合环电流的原因

在对10kV配电网进行合环操作的过程中，合环线路两侧电流正好处于分列运行状态，器上一级电源可能是并列电源。所以，在合环操作过程中，出现合环电流的原因，主要与以下两方面因素有关[1]。首先，合环开关两侧变电所10kV母线与线路出现电压差。其次，合环开关两侧变电所的10kV母线电压数值虽然一样，但是对于系统短路的阻抗差异却非常明显。而这，就会引起合环电流的产生。

二、10kV配电网合环电流综合调控数学模型（一）10kV配电网合环电流综合调控数学模型的目标函数

在10kV配电网的实际运行过程中，正式开始合环操作之前，需要对10kV配电网的运行安全性与经济型进行评估，并根据评估结果，制定出科学合理的预防机制和调控措施，减小合环电流，使合环网络中支路过载、支路跳闸等事故的发生得到有效的控制[2]。在正式开始合环操作之后，为了保证操作的安全性，需要借助严格的调控策略管控措施，将合环电流控制到最小。另外，调控人员还需要对戴维南等值法进行合理的应用，借此计算合环电流。用表示合环支路电流，因为与合环点两侧电压差和合环网络总阻抗之间存在着密切的联系，所以针对合环操作安全性的目标函数为：

解析220kV-110kV电磁合环典型

发表时间：2018-11-13T19:22:19.307Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：赵丹付强

[导读] 摘要：在220kV网络尚未形成或网络不够坚强时，常常采用220kV与110kV电磁合环运行，此时电网接线方式薄弱、输送潮流较小，环网运行方式能够有效提高各输电断面输送容量，电网故障时保证重要用户可靠供电，同时具有一定的经济效益。

（国网四川阿坝州电力有限责任公司四川阿坝 623200）

摘要：在220kV网络尚未形成或网络不够坚强时，常常采用220kV与110kV电磁合环运行，此时电网接线方式薄弱、输送潮流较小，环网运行方式能够有效提高各输电断面输送容量，电网故障时保证重要用户可靠供电，同时具有一定的经济效益。但是，随着电网不断发

展，电网结构日趋复杂，电磁环网运行就会带潮流转移、环流损耗，短路电流超标、扩大事故范围和停电面积等一系列电网安全运行问

题。本文通过引入柔性直流控制技术来实现220kV-110kV电磁环网软合环运行，可以达到限制短路电流、优化潮流、无功补偿、紧急有功

支援等目标，这是解决目前城市电磁环网安全运行问题的有效手段之一。

关键词：220kV-110kV电磁合环；安全运行问题；柔性直流控制技术

在电网建设的初期，高电压等级网络采用单回网络线，相对于低电压等级网络还不够坚强的情况下，经过线路的潮流较小，电磁环网运行安全稳定并且具有一定的经济性。但是随着城市电网不断发展，用电量日渐攀升，通过电磁环网传输的负荷功率也随之增加，这就出

现了潮流转移、环流损耗，短路电流超标、扩大事故范围和停电面积等一系列电网安全运行问题。据统计，我国曾发生多起与电磁环网相

关的电力事故。因此迫切需要加强电磁环网运行机制的分析研究，以提高电网运行的安全稳定性和电力系统供电质量。

1电磁环网研究现状

针对城市电网建设中电磁环网带来的突出问题，目前国内研究者从实际电网出发，对如何解环和解环方法的评估方面得出一致结论。主要做法是在解环处加入交流断路器对电网进行解环运行，但如果地区电网架构不够坚强，则不宜在电网内进行解环。目前大量的工作主

宁夏电网电磁环网运行的风险分析与应对措施

２＿２．２　７５０ｋＶ／３３０—２２０ｋＶ电磁环网及运行控制问　题。２２０ｋＶ电网受电方式下，若贺兰山变７５０ｋＶ联变故障　断开，２２０ｋＶ受电电力将转移至大坝电厂７号、８号联变　和月牙湖变１号、４号联变。此时若２２０ｋＶ负荷较大，　２２０ｋＶ电网受电较多时，将导致大坝电厂３３Ｏ／２２０ｋＶ联变　过载，需切除北部电网一定负荷消除联变过载现象。　２．２．３　７５０ｋＶ／３３０ｋＶ电磁环网及运行控制问题。银川　东变是西北水火电打捆外送的窗口，直流Ｊ、ｌＩ极投运成　功后，川黄ｌ、ｌＩ线和川灵Ｉ、ＩＩ线等４回７５０线路都几乎　满负荷运行，银川东直流外送额定负荷达到４００万千瓦而　宁夏本地平均负荷为５００—６５０万千瓦，一部分经银川东　变输入３３０ｋＶ电网，另一部分经银川东直流外送，假如银　川东直流突然出现故障甩负荷，将使侯水双回、蒋州双回　及月徐双回潮流加重许多，倘若这些线路此时发生故障，　则将造成部分３３０ｋＶ线路过载。　３电磁环网运行控制问题的应对措施　实行双环网或打开电磁环网是保证系统安全运行的　重要手段。但目前超高压７５０ｋＶ电网在建设初期网架结　构还比较薄弱，为了充分利用资源、提高输电可靠性和降　低输电损失，在采取安全控制措施到位的情况下，电磁环　网运行会比开环运行更为有利。装设过载联锁切机、切负　荷等安全自动装置是现阶段普遍采用的解决办法　３．１实施大坝三期一贺兰山变安全稳定控制系统　黄贺Ｉ线检修时，考虑贺兰山～青铜峡一回线故障，　则另一回线超过热稳极限７０％。考虑黄贺Ｉ线故障停运，　则大坝三期发电出力全部经贺兰山７５Ｏ，２２０ｋＶ主变送往　２２ＯｋＶ电网，可能造成贺兰山一青铜峡双回线超过热稳。　因此在现电网运行方式下，在贺兰山７５０ｋＶ变电站和大　坝三期双重化配置具有切机功能的安全稳定控制装置。　贺兰山７５０ｋＶ变电站内稳控装置检测该站出线、主　变的运行工况，并把设备状态送往大坝电厂站。当系统故　障时，能判断出本站出线、主变的故障类型，根据判断出的　故障类型、事故前电网的运行方式及主要送电断面的潮　流，把控制命令、控制量等直接发送到大坝电厂执行，经当　地判别确认后执行远方控制命令。　３．１．１当７５０ｋＶ黄贺Ｉ线跳闸后，检测２２０ｋＶ贺青双　回线的潮流，当任何一回线路过载时，根据过载严重程度执　行压机组出力或切除机组策略（至少保留一台运行机组）。　３．１．２检测贺兰山站２号主变的运行情况，当２号主　变过载时，根据过载严重程度执行压机组出力或切除机组　策略（至少保留一台运行机组）。　大坝三期一贺兰山变安全稳定控制系统根据贺青双　回线过载和２号主变过载情况，大坝三期执行过载告警、　过载压出力、过载切机措施，从而解决７５０／２２Ｏｋｖ电磁环　网运行控制难题。　３＿２实施贺兰山变一大坝电厂区域安全稳定控制系统　根据稳定计算分析，按照分层分区的配置原则和通信　通道的条件建立一套完善的安全稳定控制系统，在贺兰山　７５０ｋＶ变电站双重化配置安全稳定控制装置，作为稳控系　统主站。在大坝电厂双重化配置安全稳定控制装置，装置将　７号、８号联变的跳闸及过载信息（过载量）上送贺兰山　７５０ｋＶ变电站主站。在月牙湖变电站双重化配置安全稳定　控制装置，装置将１号、４号联变的跳闸及过载信息上送主　站。在切负荷执行站配置单套安全稳定控制装置。装置将本　站的可切负荷信息上送至主站，主站实时监测相关厂站联　变与线路的运行状态，相关元件一旦跳闸并导致大坝电厂　或月牙湖变电站联变过载，装置根据实时统计的切负荷执　行站可切负荷量信息，采取切负荷措施，保障各厂站联变的　安全稳定运行。安全稳控系统的总体配置方案见图２。　大坝电ｌ１月牙湖变ｌ　ｌ大坝电厂ｌ　１月牙湖　厂Ａ套ｌ　ｌ　Ａ套　Ｉ　ｌ　Ｂ套　｝Ｉ　Ｂ套　

地区停电检修弱电网合环潮流分析与控制

摘要：电网正常供电情况下，电网存在双电源或多电源供电模式，实行分区供电。当电网停电检修期间，电网接线方式薄弱时，为有效防止输变电N-1或N-2情况请断面线路再次故障，保证电网安全、稳定运行，同时确保电网取得较大的经济效益，电网采取220kV与110kV电磁合环运行方式，但同时，也会对电网造成一定的影响。本文就基于阿克苏电网220kV线路和主变同停期间，电网采取220kV与110kV电磁合环对电网静态、动态稳定等方面影响做了分析，并针对分析结果提出一些解决问题的对策及措施。

关键词：地区电网、合环、分析

1 引言

随着电网的发展和社会对供电可靠性的提高，电网双向供电和多电源供电的供电模式日益增多。正常情况下，电网220kV厂站之间采取分区供电模式，厂站之间的联络开关处于热备用状态。设备检修或负荷转移时，常常涉及电磁合环操作。在操作前后，调度人员需要对合环后的潮流变化做出充分的预计和分析，避免操作过程以及正常合环情况下设备过载或者保护跳闸。

本文就基于220kV库兹二线、龟兹220kV II母、1号主变同停期间，电网采取220kV与110kV电磁合环对电网静态、动态稳定等方面影响做了分析，并针对分析结果提出一些解决问题的对策及措施。

2 电磁合环潮流分析

2.1 电网正常运行方式

正常情况下，220kV龟兹变与牙哈变电磁解环运行，解环点为110kV炼油变母联1150，110kV牙东线库车东城变侧；龟兹变接带福鸿变、东城变、炼油变一半及其它110kV及以下厂站；牙哈变接带化工园变、炼油变一半及其它110kV及以下厂站；库车电厂通过龟兹变并网发电，如图1所示：

2.2 龟兹变220kV II母、1号主变、库兹二线停电期间电网运行方式

基于柔性环网控制器的电磁环网潮流优化控制策略

本文对于柔性环网控制器概念、应用原理简要介绍，并分析了电磁环网潮流的分布特点，对其产生功率环流的原因深度分析，提出运用柔性环网控制器之后，合理给出系统指令的方式，以期对潮流分布状态加以改善，提高电网运行效率。

标签：电磁环网;柔性环网控制器;潮流;优化控制

引言：

电磁环网和电网建设存在紧密该关联。电网建设期间，需要将电磁环网问题加以解决，同时，还需从长远角度对电网展开规划，结合输配电结构，保证其合理性。柔性环网控制器（下文简称FLNC）的应用，能够提高电网运行的智能化，调节无功功率，维持电网稳定性等，可依托此技术建立电磁环网的潮流控制策略。

一、柔性环网控制器相关介绍

（一）概念介绍

FLNC主要将柔性的直流电作为基础，依托电磁环网内的柔性换流站，将不同电压等级进行连接，从而组成电磁环网，并且能够分区运行。图1为FLNC的应用图示：

按照上述方式，利用FLNC对城市电网进行分区控制，能够迅速完成FLNC输出功率调节，进而对电网潮流的分布进行调控，为区域提供无功动态化支持，将重点节点位置电压稳定。若电磁环网线存在故障，可借助FLNC迅速闭锁换流器或者对交换功率大小进行调节，防止故障之后负荷转移[1]。

（二）基本原理

FLNC是基于柔性直流输电这一技术，并使用换流阀、换流变压器等组合而成双端FLNC结构，换流器以背对背方式连接，结构示意图如图2所示：

FLNC母线电压属于对称正弦波，电气结构对称，环流电抗值0.1～0.2。如果其工况稳定，可使用等效电抗代替桥臂电抗器与换流变压器，控制原理如图3所示：

二、柔性环网控制器的电磁环网潮流优化控制策略

（一）电磁环网的潮流分布

在电网运行环节，因电磁环网大量存在，如果线路或者变压器参数配置不合理，就会导致系统内部产生功率环流，大多为无功环流，可增加电网损耗，不利

于其经济运行。系统当中，产生有功损耗主要原因为线路电阻产生的无功以及有功功率损耗。计算公式如下：

典型配电网合环潮流分析及控制对策

发表时间：2019-06-26T11:31:11.710Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：余子彬

[导读] 摘要：我国建设的电网在调度运行过程中，对电磁环网的合环潮流控制是调度工作中不可忽略的一个环节，也是调度工作人员日常工作中重要的一项任务。

（深圳供电局有限公司广东深圳 518000）

摘要：我国建设的电网在调度运行过程中，对电磁环网的合环潮流控制是调度工作中不可忽略的一个环节，也是调度工作人员日常工作中重要的一项任务。在电网合环潮流中，普遍应用叠加原理、戴维南等值原理，从而实现电磁环网的合环潮流。本文结合叠加原理、戴

维南等值原理对典型配电网合环潮流进行分析，并提出控制对策。

关键词：配电网；合环潮流；分析；控制对策

引言

众所周知，当前我国发展中实现了人们生活水平的提升，在此背景下，电力用户对供电可靠性与安全性提出了更高的要求，甚至对停电或者是短时停电都存在高敏感性。典型配电网中合环潮流起到的作用就是减少停电现象，提高城市配电网的可靠性、运作高效性的技术

手段之一，对环网操作以及应用的比列、范围、深度起着决定性作用。进而在本文之中，笔者结合叠加原理、戴维南等值原理对电网运行

过程中的合环潮流进行有效分析，并提出行之有效的控制对策。

1配电网合环潮流分析

1.1当前我国合环潮流系统的状况

当前国内在配电线路中使用的合环操作备受重视与关注，我国使用的合环操作与国外使用的相较而言存在较大的差异，这是由于配电网结线运行方式、保护配置存在区别，对于双端供电网络合环电流的研究存在死角。笔者在调查中发现，现阶段国外电网中多数是环网运

行，而日本则是采用成熟的合环保护系统，因此在合环问题上我国尚无研究资料。我国所应用的电磁环网是电网发展中的必然产物，也是

结合我国国情出现的有效供电技术之一，220kV电网在最初时期中是为满足输电配电的基本需求形成500kV、220kV电磁环网，电力系统发