本发明涉及一种电力电子技术领域，尤其是涉及一种220kV变电站负荷转供方案快速确定的方法。
背景技术：
随着社会经济和城市建设的发展，各地区配电系统已显示出负荷密度大、配电网络密集、电缆化率高、通道站址困难和投资费用大等国际化大都市城市电网的特点。近年来各地区电网用电增长呈现趋缓态势，但随着城市经济社会的发展，对电力供应安全可靠的要求日益提高，为了保证各地区电网对供电的可靠性，需要对专用互馈线进行合理的规划设计，以提高各地区电网的转供能力。互馈线具有防止全站停电、使变电站满足检修方式“N-1”(不存在短时失负荷)以及使变电站满足检修方式“N-1”(短时失少量负荷)的作用。
检修方式N-1(即N-1-1)：1台主变或1回线路计划停运情况下，同级电网中相关联的任一元件(不含母线)无故障或因故障断开。计划停运宜安排在不超过70％最高负荷期间。
转供能力：某一供电区域内，当电网元件或变电站停运时，电网转移负荷的能力，一般量化为可转移的负荷占区域总负荷的比例。
互馈线：为保障变电站全站失电后站用电源的恢复供电，连接变配电站中、低压侧，两侧均可送对端终端负荷的电力线路。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种220kV变电站负荷转供方案快速确定的方法，利用专用互馈线对变电站负荷转供能力的影响，结合变电站自身的参数，自适应生成优选的负荷转供方案，从而保证不同变电站主变检修的稳定性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种220kV变电站负荷转供方案快速确定的方法包括以下步骤：
1)设置220kV变电站的初始负荷转供方案：包括初始110kV负荷转供方案和初始35kV负荷转供方案，所述220kV变电站的初始110kV负荷转供方案包括设置110kV专用互馈线和与其他220kV变电站联络通道，所述220kV变电站的初始35kV负荷转供方案包括设置35kV专用互馈线和与双电源35kV变电站联络线；
2)根据采集的与220kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数获取最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率；
3)根据最高负荷率下的损失负荷率调整220kV变电站的初始负荷转供方案，并输出相应的调整负荷转供方案，使得最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率均为0。
所述与220kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数包括与初始110kV负荷转供方案有关的第一变电站参数和与初始35kV负荷转供方案有关的第二变电站参数；
所述第一变电站参数包括220kV变电站的主变数量、主变容量、最高负载率、110kV与35kV负荷比、与其他220kV变电站联络通道的个数、与其他220kV变电站联络通道的转移容量、110kV专用互馈线的个数和110kV专用互馈线的转移容量；
所述第二变电站参数包括220kV变电站的主变数量、主变容量、最高负载率、110kV与35kV负荷比、35kV专用互馈线的转移容量、35kV专用互馈线的个数和35kV变电站双电源比例。
所述最高负荷率下的110kV损失负荷率α满足以下公式：
式中，A为220kV变电站的主变容量，B为220kV变电站的最高负载率，D为由110kV与35kV负荷比获得的110kV占220kV变电站总负荷比例，n为220kV变电站的与其他220kV变电站联络通道的个数，F1为与其他220kV变电站联络通道的转移容量，m为220kV变电站的110kV专用互馈线的个数，F2为110kV专用互馈线的转移容量，N为220kV变电站的主变数量。
所述最高负荷率下的35kV损失负荷率β满足以下公式：
式中，A为220kV变电站的主变容量，B为220kV变电站的最高负载率，E为由110kV与35kV负荷比获得的35kV占220kV变电站总负荷比例，p为35kV专用互馈线的个数，F3为35kV专用互馈线的转移容量，δ为35kV变电站双电源比例，N为220kV变电站的主变数量。
所述步骤3)，220kV变电站的调整负荷转供方案中初始110kV负荷转供方案优先调整是否设置与其他220kV变电站联络通道以及与其他220kV变电站联络通道的个数；
初始35kV负荷转供方案针对主变数量为三台的220kV变电站优先调整与双电源35kV变电站联络线，针对主变数量为两台的220kV变电站优先调整是否设置35kV专用互馈线。
所述步骤3)之后还包括步骤4)：在调整负荷转供方案中加入变电站主接线的约束。
所述变电站主接线的约束为：若其下级35kV站的电源进线均来自此220kV变电站，则其进线来自接入不同220kV变压器并且没有通过联络开关相连的母线。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)利用专用互馈线对变电站负荷转供能力的影响，结合变电站自身的参数，自适应生成优选的负荷转供方案，从而保证不同变电站主变检修的稳定性。
2)将110kV损失负荷率作为评价220kV变电站的110kV负荷转供能力的指标，进而提出相应的优选方案，从而提高220kV变电站的110kV负荷转供能力。
3)将35kV损失负荷率作为评价220kV变电站的35kV负荷转供能力的指标，进而提出相应的优选方案，从而提高220kV变电站的35kV负荷转供能力。
4)除了专用互馈线对电网负荷转供能力的影响，还考虑到变电站主接线对转供的限制，使得调整负荷转供方案更加全面完善。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种220kV变电站负荷转供方案快速确定的方法包括以下步骤：
1)设置220kV变电站的初始负荷转供方案：包括初始110kV负荷转供方案和初始35kV负荷转供方案，220kV变电站的初始110kV负荷转供方案包括设置110kV专用互馈线和与其他220kV变电站联络通道，220kV变电站的初始35kV负荷转供方案包括设置35kV专用互馈线和与双电源35kV变电站联络线。
2)根据采集的与220kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数获取最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率。
与220kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数包括与初始110kV负荷转供方案有关的第一变电站参数和与初始35kV负荷转供方案有关的第二变电站参数；
第一变电站参数包括220kV变电站的主变数量、主变容量、最高负载率、110kV与35kV负荷比、与其他220kV变电站联络通道的个数、与其他220kV变电站联络通道的转移容量、110kV专用互馈线的个数和110kV专用互馈线的转移容量；
第二变电站参数包括220kV变电站的主变数量、主变容量、最高负载率、110kV与35kV负荷比、35kV专用互馈线的转移容量、35kV专用互馈线的个数和35kV变电站双电源比例。
最高负荷率下的110kV损失负荷率α满足以下公式：
式中，A为220kV变电站的主变容量，B为220kV变电站的最高负载率，D为由110kV与35kV负荷比获得的110kV占220kV变电站总负荷比例，n为220kV变电站的与其他220kV变电站联络通道的个数，F1为与其他220kV变电站联络通道的转移容量，m为220kV变电站的110kV专用互馈线的个数，F2为110kV专用互馈线的转移容量，N为220kV变电站的主变数量。
最高负荷率下的35kV损失负荷率β满足以下公式：
式中，A为220kV变电站的主变容量，B为220kV变电站的最高负载率，E为由110kV与35kV负荷比获得的35kV占220kV变电站总负荷比例，p为35kV专用互馈线的个数，F3为35kV专用互馈线的转移容量，δ为35kV变电站双电源比例，N为220kV变电站的主变数量。
3)根据最高负荷率下的损失负荷率调整220kV变电站的初始负荷转供方案，并输出相应的调整负荷转供方案，使得最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率均为0。
步骤3)，220kV变电站的调整负荷转供方案中初始110kV负荷转供方案优先调整是否设置与其他220kV变电站联络通道以及与其他220kV变电站联络通道的个数；
初始35kV负荷转供方案针对主变数量为三台的220kV变电站优先调整与双电源35kV变电站联络线，针对主变数量为两台的220kV变电站优先调整是否设置35kV专用互馈线。
4)在调整负荷转供方案中加入变电站主接线的约束，变电站主接线的约束为：
若其下级35kV站的电源进线均来自此220kV变电站，则其进线来自接入不同220kV变压器并且没有通过联络开关相连的母线。
实例一：以110kV专用互馈线提高上海220kV变电站转供能力为例，采用本发明方法进行研究：
上海220kV变电站110kV侧一般无专用互馈线，同时，上海110kV变电站规划按照手拉手方式接线，本身具有较强的转供能力。因此，利用本发明方法主要研究手拉手联络线对于220kV变电站110kV侧负荷的转供能力的影响，同时研究有无必要设专用110kV互馈线。
根据《上海电网规划设计技术导则(试行)》相关规定，110kV架空线路一般采用LGJ-240或LGJ-400型号导线，电缆线路一般YJLW-1×400，YJLW-1×630，YJLW-1×800和YJLW-1×1000等截面电缆，并采用排管敷设方式。对于手拉手接线的110kV变电站，首段线路一般采用1000mm2电缆或400mm2架空线，因此对 于满足N-1的首段线路，最多可以转移76MVA的负荷。根据《上海电网规划设计技术导则(试行)》中关于主变负载率的规定，2台主变时，平均最高负载率约为50％，3台主变时，平均最高负载率约为67％。
对于2台主变的220kV变压器，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70％，此时，当一台主变检修，一台主变失电时，两台主变共需转移2*A*B*0.7的负荷，110kV负荷占220kV变电站总负荷比例为D，则共需转移的110kV负荷为1.4*A*B*D。此处对主变容量240MVA和300MVA的220kV变电站分开进行讨论。
表1 220kV变电站(主变240MVA)检修下N-1 110kV负荷转移表单位：％
表2 220kV变电站(主变300MVA)检修下N-1 110kV负荷转移表单位：％
注：表1-5联络通道按YJLW-1×1000排管敷设考虑，可转移容量以76MVA计(线路满足N-1)，下级供电区域内无电厂，损失负荷百分比分母按全站所有110kV负荷考虑，本表仅考虑110kV负荷损失率。
由表1和表2可知，对于2台主变的220kV变电站主变检修下N-1，对外仅需要2个“手拉手”联络通道，便可以不损失负荷。当初期负荷较轻时，仅需建设1个“手拉手”联络通道便可达到不损失负荷。因此，对于2台主变的220kV变电站，110kV侧无需设置专用互馈线便可以不损失负荷。
对于3台主变的220kV变压器，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70％，此时，当一台主变检修，一台主变失电时，两台主变共需转移2*A*B*0.7的负荷，剩余一台主变还可以承担A-0.7*A*B，剩余2.1*A*B-A需要转移。110kV负荷占220kV变电站总负荷比例为D，则共需转移的110kV侧负荷为2.1*A*B*D-A*D。此处对主变容量240MVA和300MVA的220kV变电站分开进行讨论。
表3 220kV变电站(主变240MVA)检修下N-1 110kV负荷转移表单位：％
由表3可知，对于容量为3×240MVA的220kV变电站主变检修下N-1，对外仅需要1个联络通道，便可以不损失负荷。
表4 220kV变电站(主变300MVA)检修下N-1 110kV负荷转移表单位：％
由表4可知，主变容量为3×300MVA的220kV变电站主变检修N-1时，当110kV负荷占220kV变电站总负荷比例较高(7:3)时，对外仅需要2个联络通道时，便能不损失负荷。当110kV负荷站220kV变电站总负荷比例较低(6:4)时，仅需1个联络通道，便可以不损失负荷。
实例二：以35kV专用互馈线提高上海220kV变电站转供能力为例，采用本发明方法进行研究：
目前，上海市220kV变电站之间35kV专用互馈线一般采用双并3×400mm2电缆，输送容量为43.4MVA。因此，采用本发明方法主要研究在220kV变电站主变检修N-1时，220kV变电站最高负载率、35kV侧负荷占总负荷比例和35kV专用互馈线转移35kV负荷率的关系，其中，35kV专用互馈线转移35kV负荷率是指35kV专用互馈线能够输送的容量占35kV侧总负荷的比例。对于35kV专用互馈线无法转移的负荷，需要由双电源的35kV变电站转移，目前，上海35kV变电站双电源比例约为60％。对于以110kV为主的高压配电网，220kV变电站110kV负荷比例应高于35kV负荷比例，但由于上海高压配电网过去以发展35kV为主，目前上海220kV变电站35kV负荷比例高于110kV负荷比例，35kV侧负荷与110kV侧负荷比例约为2:1，因此对于35kV负荷占总负荷比例从0.3～0.7都分别进行了分析。
对于2台主变的220kV变压器，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70％，此时，当一台主变检修，一台主变失电时，两台主变共需转移2*A*B*0.7的负荷，35kV负荷占220kV变电站总负荷比例为E，则共需转移的35kV负荷为1.4*A*B*E。此处对主变容量240MVA和300MVA的220kV变电站分开进行讨论。转移35kV负荷率＝1-35kV负荷损失率。
表5 220kV变电站(主变240MVA)检修下N-1 35kV负荷转移表单位：％
表6 220kV变电站(主变300MVA)检修下N-1 35kV负荷转移表单位：％
注：表5-8可转移容量以43.4MVA计，下级供电区域内无电厂，损失负荷百分比分母按全站所有35kV负荷考虑，本表仅考虑35kV专用互馈线所转移的35kV负荷率。
由表5和表6可知，对于容量为2×240MVA和2×300MVA的220kV变电站主变检修N-1时，在变电站投运初期，最高负载率在30％左右的时候，若35kV负荷占比较低在30％左右时，35kV专用互馈线便可以转移全部35kV负荷，但在上海目前35kV负荷占比较高的情况下，仍有50％左右的负荷需要由双电源35kV变电站转移。且随着220kV变电站负载率的提高，需要进一步提高35kV变电站双电源的比例才可以减少220kV变电站主变检修N-1时，35kV侧负荷的损失。
根据《上海电网规划设计技术导则(试行)》，2台主变的220kV变电站平均最高负载率约为50％。当220kV变电站最高负载率为50％时，若35kV负荷占比40％左右，对于主变为240MVA的220kV变电站主变检修N-1时，有35.42％的负荷需要双电源35kV变电站转移；对于主变为300MVA的220kV变电站主变检修N-1时，有48.33％的负荷需要由双电源35kV变电站转移。
2台主变的220kV变电站主变检修N-1时，由于目前35kV变电站双电源比例已经达到60％，所以若今后220kV变电站35kV侧负荷比例降低到50％以下，35kV互馈线无法转移的35kV侧负荷均可以通过双电源35kV变电站转移。
对于3台主变的220kV变压器，主变容量为A，最高负载率为B，主变检修时负载率为最高负荷的70％，此时，当一台主变检修，一台主变失电时，第三台主变所能带的负荷总计为A(不考虑过载)，220kV变电站负荷总计为3*A*B*0.7，35kV负荷占220kV变电站总负荷比例为E，35kV专用互馈线所能转移的35kV侧负荷为F3，则专用互馈线和剩余一台主变共可以承担的35kV侧负荷为A*E+F3，占35kV总负荷比例为(A*E+F3)/(2.1*A*B*E)，如表7、表8所示。此处对主变容量240MVA和300MVA的220kV变电站分别进行讨论35kV专用互馈线及剩余一台主变所能转移的负荷占35kV总负荷的比例。
表7 35kV专用互馈线及第三台主变所带220kV变电站(主变240MVA)35kV侧负荷比例表单位：％
表8 35kV专用互馈线及第三台主变所带220kV变电站(主变300MVA)35kV侧负荷比例表单位：％
由上述分析可知，3台主变的220kV变电站主变检修N-1时，在变电站投运初期，最高负荷率在50％左右的时候，一回35kV专用互馈线即可以转移全部35kV负荷。在220kV变电站最高负载率达到67％时，若35kV负荷占比较低，仅互馈线也可以转移全部35kV负荷，但在现如今35kV负荷占比较高的情况下，还需要双电源35kV变电站转移35kV负荷。当容量为3×240MVA的220kV变电站主变检修N-1时，若其最高负载率为67％，35kV负荷占比70％，有10.57％的35kV负荷需要由双电源35kV变电站转移。若对于3×300MVA的220kV变电站，则有14.24％的35kV负荷需要由双电源35kV变电站转移。
3台主变的220kV变电站主变检修N-1时，由于目前35kV变电站双电源比例已经达到60％，35kV互馈线无法转移的35kV侧负荷均可以通过双电源35kV变电站转移。
若无专用互馈线，仅考虑剩余一台主变的作用，第三台主变所能带的负荷占总负荷比例为A/(3*A*B*0.7)，即为1/(B*2.1)，与主变容量无关，若不考虑35kV专用互馈线及双电源35kV变电站的作用，35kV侧负荷损失率如表9所示。
表9不考虑互馈线时220kV变电站检修下N-1 35kV负荷损失率单位：％
目前上海35kV变电站双电源比例已达60％，根据上表所得结果，对于3主变的220kV变电站，无需35kV专用互馈线便可以转移全部35kV侧负荷。