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摘要：本文介绍配电网合环运行现状，从网架结构、保护配置及合环控制方面分析了基于环形接线和多端口换流系统的两种配电网合环运行模式的可行性和具体实施方案，最后对比分析两种合环运行模式的优缺点。
0 引言
目前，国内中压配电网虽然已具有多种接线模式，但是基本上仍以单电源放射状或基于闭环设计、开环运行的分区供电模式为主。闭环设计、开环运行的供电模式，虽然在电网计划检修停电时可通过合上联络开关、断开馈线开关等短时合环倒闸操作实现对用户的不间断供电，但是在电网故障时却因无法对重要用户进行合环转供而仍无法避免停电倒闸操作造成的短时停电。另外，随着光伏和风电等发电技术的快速发展，分布式电源（ DG）接入电网的方式也正由集中式大电网接入向分散式配电网接入转变，大规模DG接入将使配电网由传统的单端辐射状网络转变为复杂的多电源有源网络。电力系统开环运行时，为避免DG接入后传统的基于单端电气量的继电保护装置出现灵敏度低、拒动和误动等问题，在DG入网标准方面，IEEEP1547做了明确规定，即当电力系统发生故障时，DG必须马上退运。为此，配电网有必要研究新的运行方式。
1 配电网合环运行现状
大量研究表明，配电网合环运行能够真正意义上满足N-1的安全运行要求，解决电网故障时短时停电的问题，从而提高供电可靠性；同时，合环运行相比于开环运行，在供电连续性和改善电能质量方面有较大优势，更利于DG的接入。
目前，配电网合环运行的地区多为经济发达地区、金融中心及科技园区等敏感负荷集中区域。国外一些发达国家通过构建标准化的配电网接线模型已实现了配电网合环运行，其中以新加坡的“梅花瓣”和巴黎的“手拉手”环型供电模式最具代表性。近年来，国内电网运行部门也开始尝试中压配电网合环运行。一方面是借鉴国外合环运行经验，通过优化配电网一次网架结构，实现基于环型接线模式的配电网合环运行，如广州中新知识城借鉴新加坡合环运行经验正在作为试点推行20kV配电网合环运行。另一方面是国内一些经济发达地区开始尝试借鉴多端口高压直流输电工程和柔性交流输电工程建设经验，研究借助多端口换流器对不同馈线进行相互连接，实现基于多端口换流系统的配电网合环运行。该模式具有灵活的拓扑结构，可根据负荷需求构建任意组馈线互联的联络式结构，不受馈线电源点的任何影响，且能有效调节各母线间的潮流分配，实现潮流优化，但目前国内还没有实际应用案例，大部分研究仍停留在方案可行性分析和建设方案论证等理论研究层面。
2 配电网合环运行实施方案
2.1基于环形接线模式配电网合环运行实施方案
2.1.1网架结构
基于环形接线模式配电网合环运行的网架结构如图1所示，变电站的一条出线环接多个环网站或开闭所后，再回到本站的另一条出线，形成一个自环，环间再通过不同变电站进行开环联络。其网络接线实质为“同一变电站内单联络，不同变电站间适度联络”，站内联络部分合环运行，站间联络部分开环运行。根据合环运行馈线供电电源的来源不同，基于环形接线模式配电网合环运行的网架结构可细分为图1（a）、图1（b）两种形式。图1（a）为合环运行的两条馈线由变电站同一段母线供电，两环网间通过不同变电站开环联络；图1（b）为合环运行的两条馈线由同一变电站的不同母线供电，构成环网的两条母线并列运行，两环网间同样通过不同变电站开环联络。图1（a）采用同一变电站内同一母线自环，接线相对简单，合环电流相对较小；图1（b）采用同一变电站内不同母线自环，变电站内单一母线故障时可通过另一母线供电，无需环间转供，供电可靠性比图1（a）高，但其短路容量比图1（a）大得多，且受系统条件影响较大。
2.1.2保护配置及合环控制
配电网合环运行时其潮流方向不再具有单一性，传统配电网典型的无方向三段式电流保护已无法满足合环运行的要求，双向流动的潮流决定了合环运行配电网应配备带方向的继电保护。目前，已合环运行的配电网大多采用光纤纵联差动保护，通过比较线路两侧的电气量，实现对环内故障区域的准确定位，并有选择性地快速隔离故障区域。另外，有研究表明，带方向过流保护同样适用于配电网合环运行。
为便于故障隔离，合环运行的馈线被划分为若干段，且每段两端均配置带保护的断路器。系统发生严重故障时，若故障发生在单一环网某一区间段内，则保护动作跳开故障段两侧断路器，仍能保证非故障区间段的正常供电；若为母线故障。则图1（a）可将故障隔离后，通过合上相邻环网的联络开关将负荷转移到另一个环网供电，故障环网非故障区间段将经历短时停电。而图1（b）处理母线故障的具体方法将由母线故障范围决定，若变电站内单一母线故障，则故障环网非故障区间段可通过构成环网的另一母线供电，无需环间转供，仍能保证非故障区间段的正常供电；若变电站内合环的两条母线同时故障，则处理方法同图1（a），需要短时停电倒闸操作实现环间转供，故障环网非故障区间段将经历短时停电。
