Page 37 - 电力与能源2024年第四期

史 媛：考虑节点响应故障概率的 10 kV 双环网自愈系统节点优化配置 431

针对配电网自愈控制技术，部分研究已经对
钻石型配电网网架构建、配电网智能自愈控制展
开了前瞻性研究。文献［3-4］针对配电网自愈技
术进行了国内外的总结研究，但并未涉及具体工
程落地实施；文献［5-7］针对自愈技术在实际电网

中的应用展开研究，但对新型配电网结构中的自
愈应用研究不够深入；文献［8-9］针对钻石型配电
网的网架结构和接线方法进行了介绍，但并未涉
及相关配置标准。 图 1 典型 10 kV 配电侧双环网接线模式
根据以上研究，当前 10 kV 配电侧的双环网
电，二段负荷由变电站 S2 的 S20B 供电。
自愈系统尚处于起步阶段，相关建设标准、规范缺
若 A 回 路 中 P102 至 P201 线 路 发 生 故 障 ，
乏一定的系统性和完备性，针对工程规划和建设
P102 和 P201 开关的差动保护监测到故障后就会
中的电站（节点）数量配置问题进行研究，具有较
启动保护出口跳闸，跳开故障线路两侧开关 P102
大的实践意义和应用价值。因此，本文在考虑节
和 P201，以隔离故障 ［10］ ；断路器跳闸出口信号触
点响应风险概率的基础上，研究双环网络中配电
发自愈设备启动，对与开环点接近的故障线路侧
站的风险概率模型和可靠性增量模型，建立兼顾
开关 P201 发跳闸信号，对原开环点 P202 发出自
节点增加带来的风险概率增量的可靠性综合模
愈合闸信号，自愈系统发出的跳闸、合闸完成出口
型。为此，首先以双环网的网架综合可靠性最优
即表示一次自愈终端保护动作结束。自愈保护正
为目标，引入系统容量、负荷平衡等约束条件，建
常动作后，环网内开环点变为 P102 和 P201，开关
立考虑节点响应故障风险的双环网节点数量配置
站一段负荷的电源点由变电站 S10A 变为变电站
优化模型；然后采用 PSO-DE 优化算法对模型进
S20A。
行求解。
2 双环网自愈系统中的节点响应故障风
1 10 kV 双环网自愈系统运行原理 险分析

典型 10 kV 双环网接线模式如图 1 所示，两侧
2.1 双 环 网 络 中 节 点 数 量 对 自 愈 系 统 运 行 的
电源由变电站 S1，S2 的 10 kV 馈线提供，环网中 影响
联 络 4 个 10 kV 开 关 站 ，分 别 为 P1，P2，P3，P4。 在电力系统运行中，单个开关节点可能出现
正常运行时有 2 个链式回路，单个回路中某一开 的响应故障存在 4 种情况，即拒跳、拒合、误跳、
关运行在分位，定义为回路开环点；开关站站内分 误合。
段开关在分位状态，实现不同链式回路间的联络， 在双环网自愈系统中存在的开关响应故障包

其他开关均在合位运行。在回路中，双环网络中 括：正常运行状态下，常合开关存在误跳的风险、
的上下级开关按对配置纵差保护，全线开关配置 常闭开关存在误合的风险；在故障状态下，故障点
包括分段开关配置同型号自愈保护。 两侧开关存在拒跳的风险、开环点和分段开关存
如图 1 所示，正常运行状态下，A 串自愈回路 在拒合的风险以及合闸于故障后的拒跳风险。因
P202 开关在分位，为 A 串自愈回路开环点；B 串自 配电网结构本身运行中就存在部分固有风险，在

愈回路 P204 开关在分位 ，为 B 串自愈回路开环 探讨双环网网架中因节点增加而产生的风险增量
点 。 开 关 站 P1，P2 的 一 段 负 荷 由 变 电 站 S1 的 时，需对上述响应故障进行分类分析，找出因节点
S10A 供电，二段负荷由变电站 S1 的 S10B 供电； 增加而对双环网整体产生的风险变量。
开关站 P3，P4 的一段负荷由变电站 S2 的 S20A 供 通过对图 1 所示的典型的双环网自愈系统进