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城市智能園區(qū)配電網(wǎng)設(shè)計(jì)城市智能園區(qū)配電網(wǎng)設(shè)計(jì)城市智能園區(qū)配電網(wǎng)設(shè)計(jì)[摘要]智能配電網(wǎng)是應(yīng)對(duì)全球能源、環(huán)境、氣候、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的綜合解決方案,[關(guān)鍵詞]智能配電網(wǎng) 自愈控制 潮流計(jì)算 前推回代法 故障自愈ⅠPAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIIIParkcitysmartdistributionnetworkplanning[Abstract]Intelligentdistributionnetworkistodealwithglobalenvironment,climate,economic,integratedsolutionsforsustainabledevelopment,representsthefuturedirectionofresearchanddevelopmentofthepowergrid.SmartDistributionNetworkhassixcharacteristics:strong,self-healing,economic,integration,optimization,self-healingwhichisitsmainfeature.Self-healingistoachieveself-distributionnetworkfaultThisarticleisdesignedurbanparkintelligentdistributionnetworkmodeling,flowcalculationmethodsbeforeusebackwardsubstitutionmethodtoestablishtheamountofstatedistributiongridbasedframework,designedthreeself-healingtreatmentprogram,combinedwiththefulltextofthefinaldesignfeatureself-healinggridfaulttheoverallprogramSelf-healingfunctionintherealizationofthegridisaverydifficulttask,focusonthecontentofthispaperistostudythebasictheoretical.buildafastresponse,strongself-healingabilityoflargepowergridsstilllongwaytogo.[Keywords]Smartdistributionnetwork,Self-healingcontrol,Flowcalculation,Forwardandbackwardsubstitutionmethod,Self-healing目錄引言 1第1章概論 2選題的背景與意義 2背景 2意義 2智能配電網(wǎng) 2智能配電網(wǎng)概念 2智能配電網(wǎng)的特征 3論文的主要研究內(nèi)容 3第2章自愈控制的基本理論 4自愈控制的基本概念 4智能配電網(wǎng)自愈控制評(píng)價(jià)指標(biāo) 5智能配電網(wǎng)自愈速度指標(biāo) 5故障自愈率指標(biāo) 6智能配電網(wǎng)自愈控制意義 6第3章城市智能園區(qū)配電網(wǎng)建模與潮流計(jì)算 8城市智能園區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)建模 8配電網(wǎng)潮流計(jì)算 9前推回代法 10主干饋線節(jié)點(diǎn)功率 10主干饋線節(jié)點(diǎn)電壓 11數(shù)據(jù)計(jì)算 12第4章城市智能園區(qū)配電網(wǎng)故障自愈控制實(shí)現(xiàn)方法 17城市智能園區(qū)配電網(wǎng)電氣接線圖設(shè)計(jì) 17配電網(wǎng)故障自愈策略分析 18配電網(wǎng)故障自愈策略總方案 28結(jié)論 30致謝語 31參考文獻(xiàn) 32PAGEPAGE38引言配電網(wǎng)是整個(gè)電力系統(tǒng)最末端的環(huán)節(jié),直接面向用戶,是保證供電質(zhì)量、提高電網(wǎng)運(yùn)行效率、創(chuàng)新用戶服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其中的任何故障、電能質(zhì)量擾動(dòng)都會(huì)影響對(duì)用戶的正常供電。而且配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形式多變,又是整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì),配電網(wǎng)故障占全網(wǎng)故障90%以上,極大地影響了系統(tǒng)的供電可靠性和供電質(zhì)量。隨著自動(dòng)化設(shè)備和通信技術(shù)的發(fā)展、新保護(hù)控制技術(shù)的出現(xiàn)以及對(duì)供電質(zhì)量要求的提高,以自愈為特征的智能配電網(wǎng)是未來配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此,研宄智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù),減少故障引起的停電次數(shù)、提高供電可靠性,十分必要。針對(duì)將來智能配電網(wǎng)對(duì)供電可靠性不斷提高的發(fā)展需求,對(duì)智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)進(jìn)行了研究。首先,對(duì)配電網(wǎng)、自愈控制等基本概念進(jìn)行初步的闡釋,對(duì)配電網(wǎng)智能化特征、實(shí)現(xiàn)自愈的條件、自愈控制評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也作出界定;其次,本文借鑒了某城市智能園區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)建模,選用輻射型接線的配電網(wǎng)接線形式;而后,本文設(shè)計(jì)了城市智能園區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建模,利用前推回代法的潮流計(jì)算方法建立起配電網(wǎng)的狀態(tài)量基礎(chǔ)框架,設(shè)計(jì)了三種故障自愈處理方案,最后結(jié)合全文設(shè)計(jì)出配電網(wǎng)故障自愈策略總方案。自愈控制這一概念在配電網(wǎng)中還是比較陌生的,其相關(guān)的技術(shù)、設(shè)備現(xiàn)在還不能很好的實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。因此,本文只是提出了自愈控制的基本理論,真正想要實(shí)現(xiàn)還需要許多技術(shù)研究。對(duì)于我個(gè)人來說,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì),讓我從中學(xué)習(xí)到了許多。第1章概論背景隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,人類對(duì)電力能源的依賴程度不斷提高。21世紀(jì)以來,電力工業(yè)的發(fā)展迫切需要解決環(huán)境污染、煤礦能源短缺、金融危機(jī)、技術(shù)轉(zhuǎn)型以及電網(wǎng)資產(chǎn)逐步老化的問題。要從根本上解決這些問題,在于實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的智能化。智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分,可實(shí)現(xiàn)對(duì)微網(wǎng)的靈活控制,從而提高需求側(cè)的供電可靠性和管理水平。其三大目標(biāo)為——安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、靈活互動(dòng)[1]。2011055意義首先,智能配電網(wǎng)建設(shè)是國家落實(shí)發(fā)展戰(zhàn)略的重要保證。對(duì)國家來說,解決能源短缺和安全是關(guān)鍵所在,而擺脫經(jīng)濟(jì)危機(jī)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和就業(yè)率增長、參與全球競(jìng)爭(zhēng)走綠色能源發(fā)展道路更是長期國策。其次,智能配電網(wǎng)的建設(shè)對(duì)滿足消費(fèi)者的需求、極大提高電力企業(yè)的運(yùn)行管理與效益有重要的意義。最后,智能配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)對(duì)于推進(jìn)科技的發(fā)展,提升科研水平也十分重要。智能配電網(wǎng)智能配電網(wǎng)概念配電是電力系統(tǒng)中直接與用戶相連并向用戶分配電能的環(huán)節(jié),是電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),和人們生活密切相關(guān)。提高配電網(wǎng)的供電可靠性和供電質(zhì)量,是實(shí)現(xiàn)人民安居樂業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活富裕的重要保證。智能配電網(wǎng)就是以配電網(wǎng)高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ),通過利用和集合先進(jìn)的傳感與測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、信息和通信等技術(shù),應(yīng)用智能化開關(guān)設(shè)備、配電終端設(shè)備,在堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)架構(gòu)與雙向通信網(wǎng)絡(luò)的物理支持以及各種綜合高級(jí)應(yīng)用功能的可視化軟件支持下,允許可再生能源及分布式電源的大量接入,鼓勵(lì)各種不同的電力用戶積極響應(yīng)電網(wǎng)互動(dòng),以實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、優(yōu)化及非正常運(yùn)行狀態(tài)下的自愈控制,最終為電力用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的電能質(zhì)量和其它附加服務(wù)[2]。智能配電網(wǎng)系統(tǒng)配用電自動(dòng)化系統(tǒng)由主站、通信系統(tǒng)、自動(dòng)化監(jiān)控終端設(shè)備三大部分構(gòu)成,形成一個(gè)完整的信息傳輸與處理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程管理。對(duì)于智能配網(wǎng)系統(tǒng)來說,三大部分中通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵和核心,通信系統(tǒng)將主站的控制命令準(zhǔn)確地傳送到眾多的遠(yuǎn)方終端,且將遠(yuǎn)方設(shè)備運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)信息收集到控制中心。智能配網(wǎng)通信系統(tǒng)可由多種通信方式組成,主要采用光纖和電力載波通信方式。智能配電網(wǎng)的特征智能配電網(wǎng)包括六個(gè)方面的主要特點(diǎn)[3-4],這些特點(diǎn)在功能上表述了配電網(wǎng)的特性,但不是最終的具體技術(shù),它們形成了智能配電網(wǎng)完整的景象。1.更高的供電可靠性。2.更優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。3.更好的兼容性。4.更強(qiáng)的互動(dòng)能力。5.更高的電網(wǎng)資產(chǎn)利用率。6.集成的可視化管理平臺(tái)。論文以智能配電網(wǎng)為背景,以配電網(wǎng)如何實(shí)現(xiàn)自愈為主線,從解決我國配電網(wǎng)自動(dòng)化與智能化水平低、配電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)過多人為干預(yù)等問題作為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)行以下主要內(nèi)容的研究:1.對(duì)智能配電網(wǎng)定義、配電網(wǎng)智能化的特征做簡單的介紹。2.論述智能配電網(wǎng)自愈控制的基本概念與理論,探討了配電網(wǎng)自愈控制的評(píng)價(jià)指標(biāo)。3.設(shè)計(jì)了城市智能園區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建模,利用前推回代法的潮流計(jì)算方法建立起配電網(wǎng)的狀態(tài)量基礎(chǔ)框架。4.設(shè)計(jì)了三種故障自愈處理方案,最后結(jié)合全文設(shè)計(jì)出配電網(wǎng)故障自愈策略總方案。第2章自愈控制的基本理論智能配電網(wǎng)自愈控制可描述為,在含分布式電源的配電網(wǎng)不同層次和區(qū)域內(nèi)實(shí)施充分協(xié)調(diào)且技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的控制策略,使其具有自我感知、自我診斷、自我決策、自我恢復(fù)的能力,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)在不同狀態(tài)下的安全、可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。配電網(wǎng)自愈能在無需或只需少量人工干預(yù)情況下,實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)故障的響應(yīng)、處理以及快速的恢復(fù),從而最小化用戶的停電范圍或避免用戶停電。從特征來說,自愈控制特別強(qiáng)調(diào)配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)具備的自我預(yù)防與自我恢復(fù)的功能:1.配電網(wǎng)自愈主要的控制手段是預(yù)防控制,及時(shí)發(fā)現(xiàn)、判斷與消除故障隱患。2.在故障情況下還能維持系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的能力,不造成或盡可能降低系統(tǒng)的運(yùn)行損失,并且通過最小范圍最短時(shí)間故障隔離和網(wǎng)絡(luò)自治修復(fù)功能實(shí)現(xiàn)用戶的不間斷供電。配電網(wǎng)自愈控制包涵了自動(dòng)控制原理、繼電保護(hù)技術(shù)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)軟件等領(lǐng)域的多種新技術(shù),是一種綜合了智能裝備與軟件的集成控制技術(shù),它由基于自愈控制理論的高級(jí)可視化實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)與快速仿真與模擬工具、堅(jiān)強(qiáng)且靈敏的配電網(wǎng)構(gòu)架、分布且相互協(xié)調(diào)運(yùn)行的智能裝備,標(biāo)準(zhǔn)而一體化的智能配調(diào)中心[5-6]組成。智能配電網(wǎng)自愈控制是對(duì)傳統(tǒng)繼電保護(hù)的繼承和發(fā)展,但很大程度上也不同于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù),這主要表現(xiàn)在自愈控制的外延和內(nèi)涵層面上:一方面,自愈控制技術(shù)也不只是局限在傳統(tǒng)的故障處理上,而更加強(qiáng)調(diào)故障發(fā)生前的預(yù)防、預(yù)警與故障發(fā)生后的自我恢復(fù);另一方面,配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的實(shí)施對(duì)象不再是傳統(tǒng)的配電網(wǎng)而是智能配電網(wǎng),這意味著配電網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有大量的分布式電源,這為自愈控制的應(yīng)用提供了手段和基礎(chǔ),與此同時(shí)也提升了對(duì)控制配電網(wǎng)運(yùn)行的難度。[7]2-1故障后故障后失去部分負(fù)荷故障后電網(wǎng)癱瘓避免故障發(fā)生故障后不失去負(fù)荷自愈控制區(qū)域理想的控制 控制底線 控制失敗自愈控制區(qū)域圖2-1配電網(wǎng)絡(luò)自愈控制區(qū)域圖科學(xué)、量化的評(píng)價(jià)智能配電網(wǎng)的自愈能力是智能配電網(wǎng)絡(luò)自愈控制研究的中心內(nèi)容。智能配電網(wǎng)絡(luò)的自愈控制能力,可從自愈速度與故障自愈率指標(biāo)這兩個(gè)層面來討論。智能配電網(wǎng)自愈速度指標(biāo)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)對(duì)用戶最主要的影響體現(xiàn)在停電與電壓的驟降。不同用電設(shè)備受停電與電壓驟降的影響程度不盡相同。根據(jù)用電設(shè)備受停電和電壓驟降的影響程度,可將負(fù)荷分為三類[8]:1.三級(jí)負(fù)荷:是指發(fā)生停電和電壓驟降對(duì)這些負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響較小的負(fù)荷,例如一般的照明設(shè)備、家用電器等。2.二級(jí)負(fù)荷:指時(shí)間延續(xù)幾個(gè)周波的停電或電壓驟降會(huì)對(duì)這些負(fù)荷造成影響與危害,比如可編程控制器等。3.一級(jí)負(fù)荷:這類負(fù)荷要求供電的電能質(zhì)量極高,當(dāng)有一周波及以上的擾動(dòng)就會(huì)對(duì)它造成影響與危害,比如銀行等。由此得出,配電網(wǎng)絡(luò)的自愈速度快慢將直接影響對(duì)用戶的供電。所以可由自愈速度的快慢來闡述智能配電網(wǎng)的自愈恢復(fù)能力。綜合考慮對(duì)用戶形成的影響和采取的自愈控制措施,可將自愈的速度分四個(gè)等級(jí):1.一級(jí)自愈速度:稱之為毫秒級(jí)自愈,是指在一周波時(shí)間以內(nèi)就使故障解除的自愈恢復(fù)。用戶幾乎沒有察覺到故障,因而可稱為“無縫自愈”。2.二級(jí)自愈速度:稱之為周波級(jí)自愈,是指時(shí)間在一周波以上,幾十毫秒以內(nèi)就使故障解除的自愈恢復(fù),對(duì)普通負(fù)荷與一般的敏感負(fù)荷僅有一點(diǎn)影響。3.三級(jí)自愈速度:稱之為秒級(jí)自愈,是指在幾秒鐘時(shí)間內(nèi)就使故障解除的自愈恢復(fù),它對(duì)重要負(fù)荷有一定影響,但對(duì)普通的負(fù)荷無影響。4.四級(jí)自愈速度:稱之為分鐘級(jí)自愈,自愈時(shí)間在分鐘以內(nèi),用戶會(huì)感覺到停電,但短時(shí)間里能恢復(fù)供電,普通負(fù)荷基本沒影響,但會(huì)影響重要負(fù)荷的正常運(yùn)行。若停電時(shí)間超過三分鐘,則認(rèn)為沒有自愈成功,在供電可靠性指標(biāo)中視為停電。自愈速度的選擇是一個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)問題,要使自愈的速度加快,則要加大電網(wǎng)的投入。因此,應(yīng)選擇適中自愈速度,既能滿足用戶負(fù)荷的需求,又能滿足經(jīng)濟(jì)性。故障自愈率指標(biāo)故障自愈率指標(biāo)一般是用于一個(gè)區(qū)域和一個(gè)城市的配電網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障的恢復(fù)能力。第一個(gè)故障自愈率指標(biāo)是指供電故障自愈率,也就是在一個(gè)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)有進(jìn)行故障自愈恢復(fù)用戶數(shù)與受故障擾動(dòng)影響的總用戶數(shù)的百分比,可用下式表示:故障自愈率=[故障自愈恢復(fù)的總用戶數(shù)/受故障擾動(dòng)影響的總用戶數(shù)]×100%第二個(gè)故障自愈率指標(biāo)是表示用戶平均自愈的次數(shù),指的是每一用戶在一個(gè)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)遇到的故障自愈成功的平均次數(shù),可用下式表示:用戶平均自愈次數(shù)=故障自愈成功次數(shù)/發(fā)生故障總次數(shù)智能配電網(wǎng)的故障自愈率指標(biāo)和供電可靠性是密切相關(guān)的。故障自愈率指標(biāo)表示配電網(wǎng)在降低出現(xiàn)故障與避免停電等方面的能力。配電網(wǎng)的自愈恢復(fù)能力越強(qiáng),則供電可靠性就更高,并且自愈恢復(fù)的成效也與自愈速度相關(guān),自愈恢復(fù)速度的快慢將直接決定故障對(duì)重要負(fù)荷的影響有多深。[9-10]1(1)(2)復(fù)雜的配電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境;(3)允許更多智能元件與設(shè)備接入電網(wǎng)中;(4)提高供電可靠性與穩(wěn)定性;(5)配電網(wǎng)能對(duì)故障作出快速的響應(yīng);(6)允許大量獨(dú)立的分布式電源接入電網(wǎng)中。2.可以有效預(yù)防和避免大停電事故的發(fā)生,一般的大停電事故都具備以下共同的特點(diǎn):(1)無法正確判別電力系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài);(2)不能及時(shí)采取正確的控制策略;(3)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)超過系統(tǒng)的極限;(4)無法提供正確的保護(hù)設(shè)置;(5)無法通過控制電壓與暫態(tài)穩(wěn)定問題來避免連續(xù)故障的發(fā)生。智能配電網(wǎng)的自愈控制恰是避免大停電事故發(fā)生的有效方法。因此,智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)的發(fā)展關(guān)系著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國民生計(jì),是電力工業(yè)的歷史性轉(zhuǎn)折。第3章城市智能園區(qū)配電網(wǎng)建模與潮流計(jì)算由于各個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)中負(fù)荷密度、地形地貌、接地方式、運(yùn)行方式以及保護(hù)方式各不相同,故而配電網(wǎng)的接線方式要因地制宜。中低壓配電網(wǎng)大多采用輻射型接線、單環(huán)網(wǎng)型接線、多分段多聯(lián)絡(luò)型接線、N供一備型接線等接線方式。配電網(wǎng)的自愈能力和電網(wǎng)的拓?fù)浞绞接惺志o密的聯(lián)系,配電網(wǎng)的接線方式?jīng)Q定了電源分布與當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷水平是否相符合,是否能為具備“自愈”功能的配電網(wǎng)供應(yīng)堅(jiān)強(qiáng)的物理基礎(chǔ)。單電源輻射型接線形式簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、投資節(jié)省,由于線路發(fā)生故障后不存在負(fù)荷轉(zhuǎn)移的問題,因此每條線路可以不考慮線路的備用容量而保持滿載運(yùn)行,所以本文所選用的配電網(wǎng)接線形式為輻射型接線方式。10kV10kV1.與居民負(fù)荷密集點(diǎn)較靠近;2.負(fù)荷功率和距離都不大;3.容量、負(fù)荷性質(zhì)、供電質(zhì)量以及可靠性要求千差萬別。3-135kV10kV35-2”35kVBSL1-110kV“S2-3“Load1-3“10-135-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1L1-1L2-1L3-110kV/Bus1L1-1L2-1L3-1

BS(35kV)T-1 T-2BS(10kV)

35kV/Bus2L4-110kV/Bus2L4-1L1-2Load1-1L1-2L1-3Load1-2L1-3

Load2-1L2-3L2-2L2-4Load2-2L2-3L2-2L2-4

S1/4

L4-3Load3-1L4-3

L3-3L3-2L4-2S3/4L3-3L3-2L4-2Load4-2

Load4-1L1-6L1-5L4-5Load1-7L1-6L1-5L4-5

S1/2L1-4Load1-3L1-4Load1-4L1-7Load1-5L1-7

Load2-3L2-6L2-5Load2-4L2-6L2-5Load2-5

S2/3S3/2S2/4

Load3-2L3-5L3-4L3-7L3-6L4-7Load3-3Load3-4L3-5L3-4L3-7L3-6L4-7

Load4-3L4-6L4-4Load4-4L4-6L4-4Load4-6

Load4-5Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5圖3-1某城市智能園區(qū)配電網(wǎng)接線圖泛應(yīng)用。前推回代法[11]50PV節(jié)點(diǎn)時(shí)也需要特殊的處理,這是它的缺點(diǎn)。主干饋線節(jié)點(diǎn)功率3-2nn-1U(1) U(2) U(3) U(4) U(n)1 P(22Q(2)

P(33Q(3)

P(44Q(4)

P(n) nQ(n)P(1)Q(1)

(1) (2) (3) (n-1)R(1)+jX(1) R(2)+jX(2) R(3)+jX(3)LP(2)LQ(2)

LP(3)LQ(3)

LP(4)LQ(4)

LP(n)LQ(n)圖3-2簡單輻射網(wǎng)由圖3-2可知,注入節(jié)點(diǎn)i的有功及無功功率分別為:{??(??)=??(??+1)+????(??)+???(??){??(??)=??(??+1)+????(??)+???(??)

(3-1)式(3-1)中,i=1,2,……,n-1,n;n為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù),LP(i)為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)所帶負(fù)荷有功功率;LQ(i)為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)所帶負(fù)荷無功功率;?P(i)為第i條線路上的有功損耗;?Q(i)為第i條線路上的無功損耗。第i條線路的有功功率、無功功率損耗計(jì)算公式為:2???(??)=??(??)×[??2(??+1)+??2(??+1)]2??{ ????2???(??)=??(??)×[??2(??+1)+??2(??+1)??2??

(3-2)式(3-2)中,i=1,2,……n-1;n為支路條數(shù)。例如:當(dāng)i=2時(shí),如圖3-3所示。U(1) U(2) U(3)1 P(22Q(2)

P(33Q(3)P(1)Q(1)

(1) (2) (3)R(1)+jX(1) R(2)+jX(2)LP(2)LQ(2)

LP(3)LQ(3)圖3-3三點(diǎn)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)2注入的有功功率、無功功率分別為:{??(2)=??(3)+????(2)+???(2)??(2)=??(3)+????(2)+???(2)第2條線路的有功、無功損耗計(jì)算公式為:2???(2)=??(2)×[??2(3)+??2(3)]2??

(3-3)主干饋線節(jié)點(diǎn)電壓

{ ????2???(2)=??(2)×[??2(3)+??2(3)??2??

(3-4)在不要求特別精確時(shí),電力網(wǎng)中任意線段的電壓損耗可以用電壓降落的縱向分量代替,即:???=??×??+??×????

(3-5)在不計(jì)功率損耗是,U取電力網(wǎng)的額定電壓;計(jì)功率損耗時(shí),如用某一點(diǎn)的功率,就應(yīng)取同一點(diǎn)的電壓。如圖3-2所示可得到以下計(jì)算公式:{?(??)??(??+)=?????)×??(??)+????(??]??(??+)+????(??+)=?????)×?(??+)

(3-6)可得兩點(diǎn)間電壓降落的縱向分量和橫向分量分別為:???(??)=??(??)×??(??)+??(??)×??(??){??(??){????(??)=??(??)×??(??)???(??)×??(??)??(??)

(3-7)式(3-7)中,i=1,2,……,n-1,n;n為節(jié)點(diǎn)數(shù)。?U(i)是第i條線路上的電壓降落的縱向分量,δU(i)是第i條線路上的電壓降落的橫向分量。在此暫時(shí)忽略兩點(diǎn)間電壓降落的橫向分量的影響,則節(jié)點(diǎn)電壓幅值計(jì)算如下:??(??+1)=??(??)????(??)=??(??)???(??)×??(??)+??(??)×??(??)??(??)

(3-8)代入式(3-7)計(jì)算出電壓降落橫向分量δU(i),并由下式計(jì)算兩節(jié)點(diǎn)間相角偏差:??(??)=???????1?????(??)??(??+1)

(3-9)例如,只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),如圖3-4所示。U(1) U(2)1 P(22Q(2)P(1)Q(1)

(1) (2)R(1)+jX(1)LP(2)LQ(2)電壓降落為:

圖3-4兩點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(1)?(2)=???×[??(1)+????(1)]??()+????()=???)×?()

(3-10)兩點(diǎn)間電壓降落的縱向分量和橫向分量分別為:???(1)=??(2)×??(1)+??(2)×??(1){??(2){????(1)=??(2)×??(1)???(2)×??(1)??(2)

(3-11)暫時(shí)忽略橫向分量的影響,則節(jié)點(diǎn)2電壓幅值計(jì)算如下:??(2)=??(1)????(1)=??(1)???(2)×??(1)+??(2)×??(1)??(2)

(3-12)將U(2)計(jì)算結(jié)果代入兩點(diǎn)間電壓降落的縱向分量式中,計(jì)算出電壓降落橫向分量,并由下式計(jì)算兩節(jié)點(diǎn)間相角偏差:數(shù)據(jù)計(jì)算

??(1)=???????1?????(1)??(2)

(3-13)3-13-510kV,10.5kV,各支路3-13-2(1)(2)(3)(4)(5)(6)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)LP(2)LP(3)LP(4)LP(5)LP(6)LP(7)LP(8)

U(5) U(6) U(7) U(8)5 6 7 8LQ(2)

LQ(3)

LQ(4)

LQ(5)

LQ(6)

LQ(7)

LQ(8)圖3-5第一條支路簡化圖表3-1支路參數(shù)支路序號(hào)1234567電阻R/Ω1.2971.8961.4061.9511.6242.0051.297電抗X/Ω0.9201.33310.9951.3681.1441.4050.9201表3-2節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率節(jié)點(diǎn)序號(hào)12345678有功負(fù)荷/kW0.00037.281637.281637.2837.2837.28無功負(fù)荷/kvar0.00037.99316.28337.99316.28337.99337.99337.9931.節(jié)點(diǎn)有功功率、無功功率的計(jì)算節(jié)點(diǎn)8:7:

??(8)=LP(8)=37.28kW,Q(8)=LQ(8)=37.993kvar???

(7)=

1.297×(37.282+37.9932)10.52 =0.0333kW??(7)=????(7)+??(8)+???(7)=37.28+37.28+0.0333=74.593kW???

(7)=

0.9201×(37.282+37.9932)10.52 =0.0236kvar??(7)=????(7)+??(8)+???(7)=37.993+37.993+0.0236=76.010kvar節(jié)點(diǎn)6:???

(6)=

2.005×(74.5932+76.0102)10.52 =0.2063kW??(6)=????(6)+??(7)+???(6)=37.28+74.593+0.2063=112.080kW???

(6)=

1.405×(74.5932+76.0102)10.52 =0.1445kvar??(6)=????(6)+??(7)+???(6)=37.993+76.010+0.1445=114.147kvar節(jié)點(diǎn)5:???

(5)=

1.624×(112.0802+114.1472)10.52 =0.3770kW??(5)=????(5)+??(6)+???(5)=16+112.080+0.3770=128.457kW???

(5)

1.144×(112.0802+114.1472)= 10.52 =0.2655kvar??(5)=????(5)+??(6)+???(5)=16.283+114.147+0.2655=130.696kvar節(jié)點(diǎn)4:???

(4)=

1.951×(128.4572+130.6962)10.52 =0.5943kW??(4)=????(4)+??(5)+???(4)=37.28+128.457+0.5943=166.331kW???

(5)

1.368×(128.4572+130.6962)= 10.52 =0.4167kvar??(4)=????(4)+??(5)+???(4)=37.993+130.696+0.4167=169.105kvar3:

???

(3)=

1.406×(166.3312+169.1052)10.52 =0.7175kW??(3)=????(3)+??(4)+???(3)=16+166.331+0.7175=183.048kW???

(3)

0.995×(166.3312+169.1052)= 10.52 =0.5078kvar??(3)=????(3)+??(4)+???(3)=37.993+169.105+0.5078=185.896kvar節(jié)點(diǎn)2:???

(2)=

1.896×(183.0482+185.8962)10.52 =1.1705kW??(2)=????(2)+??(3)+???(2)=37.28+183.048+1.1705=221.499kW???

(2)=

1.3331×(183.0482+185.8962)10.52 =0.8230kvar??(2)=????(2)+??(3)+???(2)=37.993+185.896+0.8230=224.712kvar節(jié)點(diǎn)1:???

(1)=

1.297×(221.4992+224.7122)10.52 =1.1712kW??(1)=????(1)+??(2)+???(1)=0+221.499+1.1712=222.670kW???

(1)

0.920×(221.4992+224.7122)= 10.52 =0.8308kvar??(1)=????(1)+??(2)+???(1)=0+224.712+0.8308=225.543kvar2.節(jié)點(diǎn)電壓幅值的計(jì)算節(jié)點(diǎn)1:2:

??(1)=10kV??(2)=??(1)????(1)=10?222.670×1.297+225.543×0.92=9.95037kV10×1000節(jié)點(diǎn)3:??(3)=??(2)????(2)=9.95037?221.499×1.896+224.712×1.3331=9.87806kV9.95037×1000節(jié)點(diǎn)4:??(4)=??(3)????(3)=9.87806?183.048×1.406+185.896×0.995=9.83328kV9.87806×1000節(jié)點(diǎn)5:??(5)=??(4)????(4)=9.83328?166.331×1.951+169.105×1.368=9.77675kV9.83328×1000節(jié)點(diǎn)6:??(6)=??(5)????(5)=9.77675?128.457×1.624+130.696×1.144=9.74012kV9.77675×1000節(jié)點(diǎn)7:??(7)=??(6)????(6)=9.74012?112.080×2.005+114.147×1.405=9.70058kV9.74012×1000節(jié)點(diǎn)8:??(8)=??(7)????(7)=9.70058?74.593×1.297+76.010×0.9201=9.68340kV9.70058×10003.電壓橫向分量的計(jì)算線路1:2:3:4:5:6:7:

????(1)=222.67×0.92?225.543×1.297=?0.00877kV10????(2)=221.499×1.3331?224.712×1.896=?0.01314kV9.95037????(3)=183.048×0.995?185.896×1.406=?0.00802kV9.87806????(4)=166.331×1.368?169.105×1.951=?0.01041kV9.83328????(5)=128.457×1.144?130.696×1.624=?0.00668kV9.77675????(6)=112.08×1.405?114.147×2.005=?0.00733kV9.74012????(7)=74.593×0.9201?76.010×1.297=?0.00309kV9.700584.電壓相角偏差計(jì)算線路1:線路2:線路3:線路4:

??(1)=???????10.00877=0.05050°9.95037??(2)=???????10.01314=0.07622°9.87806??(3)=???????10.00802=0.04673°9.83328??(4)=???????10.01041=0.06101°9.776755:6:7:

??(5)=???????10.00668=0.03929°9.74012??(6)=???????10.00733=0.04329°9.70058??(7)=???????10.00309=0.01828°9.68340計(jì)算結(jié)果如表3-3和表3-4所示。表3-3計(jì)算結(jié)果節(jié)點(diǎn)序號(hào)電壓幅值/kV節(jié)點(diǎn)有功/kW節(jié)點(diǎn)無功/kvar110.00000222.67225.54329.95037221.499224.71239.87806183.048185.89649.83328166.331169.10559.77675128.457130.69669.74012112.080114.14779.7005874.59376.01089.6834037.2837.993表3-4計(jì)算結(jié)果線路1234567電壓橫向分量/kV-0.00877-0.01314-0.00802-0.010401-0.00668-0.00733-0.00309電壓相角偏差/度0.050500.076220.046730.061010.039290.043290.01828第4章城市智能園區(qū)配電網(wǎng)故障自愈控制實(shí)現(xiàn)方法本文參考某城市園區(qū)正在開展的智能配電網(wǎng)試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,該區(qū)域已基本實(shí)現(xiàn)架空、35kV35/10kV35kV4-135-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1

BS(35kV)1 2

35kV/Bus2T-1 T-210kV/Bus1 3

BS(10kV)

10kV/Bus2L1-1L2-1L3-1L4-15 6 7 8L1-1L2-1L3-1L4-1L3-2L4-2S1/4L3-2L4-2L1-2Load1-1L1-2

Load2-1

Load3-1

Load4-1L2-29 10 11 12L2-2L1-3L2-3L3-3L4-3S3/4L1-3L2-3L3-3L4-3Load1-2

Load2-2

Load4-2L1-4L4-413 14 15 16L1-4L4-4L2-4Load1-7L2-4

S1/2

S2/3

Load3-2

Load4-3L3-417 18 19L3-420L1-5L2-5L3-5L4-5S3/2L1-5L2-5L3-5L4-5Load1-3

Load2-3

Load3-3

Load4-4L2-6L3-6L4-621 22 23 24L2-6L3-6L4-6L1-6Load1-4L1-625 26

Load2-4

S2/4

Load3-427 28

Load4-5L1-7Load1-5L1-729

Load2-5

Load4-6L3-7L4-730 31L3-7L4-7Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5圖4-1某園區(qū)配電網(wǎng)電氣接線圖Load4-3Load1-310kV6-7200m-1200mAYJV22-3*50,BYJLV22-3*240;35kV電纜型號(hào)為YJY22-CVTAZV,每段線路的長度為1100m-4500m;變壓器采用型號(hào)為SZ9-2000/35的變壓器及Yd11的接線方式。線路數(shù)據(jù)如表4-1所示。表4-1線路參數(shù)編號(hào)首端節(jié)點(diǎn)尾端節(jié)點(diǎn)(m)型號(hào)編號(hào)首端節(jié)點(diǎn)尾端節(jié)點(diǎn)(m)型號(hào)L1-135502BL3-2711943BL1-259254BL3-31115654BL1-3913295BL3-31519466BL1-41317432BL3-51923506BL1-51721254BL3-62327454BL1-62125335BL3-72730505BL1-72529432BL4-148123BL2-1361254BL4-2812334BL2-26101254BL4-31216423BL2-31014332BL4-41620254BL2-41418364BL4-52024234AL2-51822432BL4-624281450AL2-622261043BL4-72831354BL3-147432B常見故障有許多種,下文僅選取單個(gè)變壓器失電事故、單段35kV母線失電事故以及10kV母線失電事故作為分析案例。一一分析出現(xiàn)這些事故時(shí)采取的自愈策略。1.單個(gè)變壓器失電事故10kVT-1T-210kV4-24-2T-24-34-3(14-3(2)所示。表4-2故障自愈策略事故類型單個(gè)變壓器失電事故自愈策略節(jié)點(diǎn)動(dòng)作值動(dòng)作次數(shù)失電負(fù)荷斷開閉合一無S3-41無表4-3故障自愈策略事故類型單個(gè)變壓器失電事故自愈策略節(jié)點(diǎn)動(dòng)作值動(dòng)作次數(shù)失電負(fù)荷斷開閉合一S3-6S3-42Load2-1至Load2-5二S3-6、S17-21S3-43Load1-4至Load1-6、Load2-1至Load2-5被切除的低優(yōu)先等級(jí)的負(fù)荷可經(jīng)備用電源來恢復(fù)供電,如來自其他變電站的10kV的饋線聯(lián)絡(luò)點(diǎn)21-(10-1)等,具體方案如表4-4所示,方案圖如圖4-4所示。表4-4故障自愈策略事故類型單個(gè)變壓器失電事故自愈策略節(jié)點(diǎn)動(dòng)作值動(dòng)作次數(shù)失電負(fù)荷斷開閉合一S3-6、S17-21S3-4S21(1-1、S2(10-)5無斷開 斷開 閉合 故障35-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1

BS(35kV)1 2

35kV/Bus2T-1 T-210kV/Bus1 3

BS(10kV)

4 10kV/Bus2L1-1L2-1L3-1L4-15 6 7 8L1-1L2-1L3-1L4-1L3-2L4-2S1/4L3-2L4-2L1-2Load1-1L1-2

Load2-1

Load3-1

Load4-1L2-29 10 11 12L2-2L1-3L2-3L3-3L4-3S3/4L1-3L2-3L3-3L4-3Load1-2

Load2-2

Load4-2L1-4L4-413 14 15 16L1-4L4-4Load1-7

S1/2

S2/3

Load3-2

Load4-3L2-4L3-417 18 19L2-4L3-420L1-5L2-5L3-5L4-5S3/2L1-5L2-5L3-5L4-5Load1-3

Load2-3

Load3-3

Load4-4L2-6L3-6L4-621 22 23 24L2-6L3-6L4-6L1-6Load1-4L1-625 26

S2/4

Load3-427 28

Load4-5L1-7Load1-5L1-729

Load2-5

Load4-6L3-7L4-730 31L3-7L4-7Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5圖4-2變壓器故障自愈恢復(fù)方案圖斷開 斷開 閉合 故障35-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1

BS(35kV)1 2

35kV/Bus2T-1 T-210kV/Bus1 3

BS(10kV)

4 10kV/Bus2L1-1L2-1L3-1L4-15 6 7 8L1-1L2-1L3-1L4-1L3-2L4-2S1/4L3-2L4-2L1-2Load1-1L1-2

Load2-1

Load3-1

Load4-1L2-29 10 11 12L2-2L1-3L2-3L3-3L4-3S3/4L1-3L2-3L3-3L4-3Load1-2

Load2-2

Load4-2L1-4L4-413 14 15 16L1-4L4-4Load1-7

S1/2

S2/3

Load3-2

Load4-3L2-4L3-417 18 19L2-4L3-420L1-5L2-5L3-5L4-5S3/2L1-5L2-5L3-5L4-5Load1-3

Load2-3

Load3-3

Load4-4L2-6L3-6L4-621 22 23 24L2-6L3-6L4-6L1-6Load1-4L1-625 26

S2/4

Load3-427 28

Load4-5L1-7Load1-5L1-729

Load2-5

Load4-6L3-7L4-730 31L3-7L4-7Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5(1)自愈策略一斷開 斷開 閉合 故障35-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1

BS(35kV)1 2

35kV/Bus2T-1 T-210kV/Bus1 3

BS(10kV)

4 10kV/Bus2L1-1L2-1L3-1L4-15 6 7 8L1-1L2-1L3-1L4-1L3-2L4-2S1/4L3-2L4-2L1-2Load1-1L1-2

Load2-1

Load3-1

Load4-1L2-29 10 11 12L2-2L1-3L2-3L3-3L4-3S3/4L1-3L2-3L3-3L4-3Load1-2

Load2-2

Load4-2L1-4L4-413 14 15 16L1-4L4-4Load1-7

S1/2

S2/3

Load3-2

Load4-3L2-4L3-417 18 19L2-4L3-420L1-5L2-5L3-5L4-5S3/2L1-5L2-5L3-5L4-5Load1-3

Load2-3

Load3-3

Load4-4L2-6L3-6L4-621 22 23 24L2-6L3-6L4-6L1-6Load1-4L1-625 26

S2/4

Load3-427 28

Load4-5L1-7Load1-5L1-729

Load2-5

Load4-6L3-7L4-730 31L3-7L4-7Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5(2)自愈策略二圖4-3變壓器故障自愈恢復(fù)方案圖斷開 斷開 閉合 故障35-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1

BS(35kV)1 2

35kV/Bus2T-1 T-210kV/Bus1 3

BS(10kV)

4 10kV/Bus2L1-1L2-1L3-1L4-15 6 7 8L1-1L2-1L3-1L4-1L3-2L4-2S1/4L3-2L4-2L1-2Load1-1L1-2

Load2-1

Load3-1

Load4-1L2-29 10 11 12L2-2L1-3L2-3L3-3L4-3S3/4L1-3L2-3L3-3L4-3Load1-2

Load2-2

Load4-2L1-4L4-413 14 15 16L1-4L4-4Load1-7

S1/2

S2/3

Load3-2

Load4-3L2-4L3-417 18 19L2-4L3-420L1-5L2-5L3-5L4-5S3/2L1-5L2-5L3-5L4-5Load1-3

Load2-3

Load3-3

Load4-4L2-6L3-6L4-621 22 23 24L2-6L3-6L4-6L1-6Load1-4L1-625 26

S2/4

Load3-427 28

Load4-5L1-7Load1-5L1-729

Load2-5

Load4-6L3-7L4-730 31L3-7L4-7Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5圖4-4變壓器故障自愈恢復(fù)方案圖2.單段35kV母線失電事故35kV35kVT-210kV124-535kV(35kV/Bus1)T-24-5表4-5故障自愈策略事故類型單段35kV母線失電事故自愈策略節(jié)點(diǎn)動(dòng)作值動(dòng)作次數(shù)失電負(fù)荷斷開閉合一S17-21S3-4、S21-(10-1)3無二S9-13、S6-10S3-4S21(1-1、S2(10-)5無斷開 斷開 閉合 故障35-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1

BS(35kV)1 2

35kV/Bus2T-1 T-210kV/Bus1 3

BS(10kV)

4 10kV/Bus2L1-1L2-1L3-1L4-15 6 7 8L1-1L2-1L3-1L4-1L3-2L4-2S1/4L3-2L4-2L1-2Load1-1L1-2

Load2-1

Load3-1

Load4-1L2-29 10 11 12L2-2L1-3L2-3L3-3L4-3S3/4L1-3L2-3L3-3L4-3Load1-2

Load2-2

Load4-2L1-4L4-413 14 15 16L1-4L4-4L2-4Load1-7L2-4

S1/2

S2/3

Load3-2

Load4-3L3-417 18 19L3-420L1-5L2-5L3-5L4-5S3/2L1-5L2-5L3-5L4-5Load1-3

Load2-3

Load3-3

Load4-4L2-6L3-6L4-621 22 23 24L2-6L3-6L4-6L1-6Load1-4L1-625 26

S2/4

Load3-427 28

Load4-5L1-7Load1-5L1-729

Load2-5

Load4-6L3-7L4-730 31L3-7L4-7Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5斷開 斷開 閉合 故障35-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1

BS(35kV)1 2

35kV/Bus2T-1 T-210kV/Bus1 3

BS(10kV)

4 10kV/Bus2L1-1L2-1L3-1L4-15 6 7 8L1-1L2-1L3-1L4-1L3-2L4-2S1/4L3-2L4-2L1-2Load1-1L1-2

Load2-1

Load3-1

Load4-1L2-29 10 11 12L2-2L1-3L2-3L3-3L4-3S3/4L1-3L2-3L3-3L4-3Load1-2

Load2-2

Load4-2L1-4L4-413 14 15 16L1-4L4-4L2-4L2-4

S1/2

S2/3

Load3-2

Load4-3L3-417 18 19L3-420L1-5L2-5L3-5L4-5S3/2L1-5L2-5L3-5L4-5Load1-3

Load2-3

Load3-3

Load4-4L2-6L3-6L4-621 22 23 24L2-6L3-6L4-6L1-6Load1-4L1-625 26

S2/4

Load3-427 28

Load4-5L1-7Load1-5L1-729

Load2-5

Load4-6L3-7L4-730 31L3-7L4-7Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5圖4-5單段35kV母線失電事故自愈恢復(fù)方案圖3.單條10kV母線失電事故10kV4-612124-(14-(23,34-6(3)所示。表4-6故障自愈策略事故類型10kV母線失電事故自愈策略節(jié)點(diǎn)動(dòng)作值動(dòng)作次數(shù)失電負(fù)荷斷開閉合一S21-25、S3-5、S3-6S21-(10-1)4Load1-5至Load1-6、Load2-1至Load2-5、二S3-5、S3-6S21-(10-1)3Load2-1至Load2-5、三S3-6S15-19、S17-21S21-10-、1(10S14-15、S5-8S18-199無斷開 斷開 閉合 故障35-1 35-2 35-3 35-4135kV/Bus1

BS(35kV)

35kV/Bus22T-1 T-2210kV/Bus1 3

BS(10kV)

4 10kV/Bus2L1-1L2-1L3-1L4-15 6 7 8L1-1L2-1L3-1L4-1L3-2L4-2S1/4L3-2L4-2L1-2Load1-1L1-2

Load2-1

Load3-1

Load4-1L2-29 10 11 12L2-2L1-3L2-3L3-3L4-3S3/4L1-3L2-3L3-3L4-3Load1-2

Load2-2

Load4-2L1-4L4-413 14 15 16L1-4L4-4Load1-7

S1/2

S2/3

Load3-2

Load4-3L2-4L3-417 18 19L2-4L3-420L1-5L2-5L3-5L4-5S3/2L1-5L2-5L3-5L4-5Load1-3

Load2-3

Load3-3

Load4-4L2-6L3-6L4-621 22 23 24L2-6L3-6L4-6L1-6Load1-4L1-625 26

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S2/4

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Load4-5L1-7Load1-5L1-729

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Load4-6L3-7L4-730 31L3-7L4-7Load1-6

Load3-510-1 10-2 10-3 10-4 10-5斷開 斷開 閉合 故障35-1 35-2 35-3 35-435kV/Bus1

BS(35kV)1 2

35kV/Bus2T-1 T-

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