郭海云(呼和浩特供電局,內(nèi)蒙古呼和浩特 010050)

?

評(píng)估中壓配電網(wǎng)可靠性的方法研究

郭海云
(呼和浩特供電局,內(nèi)蒙古呼和浩特 010050)

【摘 要】在復(fù)雜配電網(wǎng)的背景下,本文首先對(duì)中壓配電網(wǎng)可靠性的特性進(jìn)行了闡述,主要包括可靠性的評(píng)估指標(biāo)及指標(biāo)特點(diǎn),重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估方法進(jìn)行了介紹,對(duì)比和研究了現(xiàn)有中壓配電網(wǎng)可靠性評(píng)估的方法,包括網(wǎng)絡(luò)等值法和分塊算法,分析了配電網(wǎng)的自愈控制對(duì)提高配電網(wǎng)可靠性的重要作用,最后展望了未來(lái)配電網(wǎng)的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 可靠性評(píng)估 網(wǎng)絡(luò)等值法 分塊算法 失負(fù)荷分析 自愈控制

對(duì)配電網(wǎng)可靠性分析主要有模擬法和解析法兩大類。包括了面向開(kāi)關(guān)設(shè)備、負(fù)荷點(diǎn)以及面向某些特定原件的混合算法。基于網(wǎng)絡(luò)等值法和分塊算法的混合算法，雖然在計(jì)算速度上有很大的提升，但其對(duì)復(fù)雜配電網(wǎng)進(jìn)行等值或者分塊是都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，需要耗費(fèi)大量時(shí)間，因此在實(shí)際的配電網(wǎng)評(píng)估中大多應(yīng)用解析法中的故障模式與故障后果分析法?，F(xiàn)有配電網(wǎng)可靠性方法在擁有各自優(yōu)勢(shì)的同時(shí)都存在一定的技術(shù)難題和缺陷。

1 配電網(wǎng)可靠性評(píng)估的指標(biāo)和各個(gè)指標(biāo)的特點(diǎn)

對(duì)配電網(wǎng)可靠性的研究即是研究配電網(wǎng)系統(tǒng)本身和它向用戶提供用電的能力的可靠性研究。配電系統(tǒng)的可靠性主要通過(guò)平均故障率、每次故障的平均停電持續(xù)時(shí)間以及年平均停電持續(xù)時(shí)間來(lái)體現(xiàn)。隨著配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一般配電網(wǎng)都規(guī)模較大，且其中包含開(kāi)環(huán)和閉環(huán)的環(huán)網(wǎng)，其中還有聯(lián)絡(luò)斷路器或開(kāi)關(guān)，線路的長(zhǎng)短也有長(zhǎng)有短，且經(jīng)各種開(kāi)關(guān)或隔離刀閘進(jìn)行了分段。但是配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)并不會(huì)因?yàn)楦唠A失效事件而受到太大影響，其輻射式或者弱環(huán)網(wǎng)的性質(zhì)，使其單個(gè)的配電原件故障率和停電時(shí)間大大降低。

2 常用的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估研究方法

2.1 網(wǎng)絡(luò)等值法

2.1.1 網(wǎng)絡(luò)等值法的實(shí)現(xiàn)

結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)由大量的饋線組成，饋線可分為主饋線和分支饋線，分支饋線又包含下一級(jí)分支饋線，每個(gè)分支饋線還包括不同的原件以及其連接的負(fù)荷支路，利用配電網(wǎng)的這個(gè)特點(diǎn)，可以將配電網(wǎng)進(jìn)行分層?？梢詫⒚恳粭l饋線以及它所包含的原件和負(fù)荷支路分在同一級(jí)，再將此饋線的分支饋線分在下一級(jí)，但是也要保證分支饋線分在同一層。區(qū)域網(wǎng)絡(luò)由以饋線為單位的不同區(qū)域組成，而且區(qū)域中的原件及負(fù)荷點(diǎn)具有相同的故障停電時(shí)間和可靠性指標(biāo)，這樣就可以減少可靠性評(píng)估時(shí)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和負(fù)荷點(diǎn)數(shù)，從而減少配電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)的計(jì)算量。

2.1.2 網(wǎng)絡(luò)等值法的缺點(diǎn)

復(fù)雜的配電網(wǎng)通過(guò)饋線分層可以得到簡(jiǎn)化，但是簡(jiǎn)化的過(guò)程計(jì)算量也很大，需要對(duì)子系統(tǒng)完成多次連續(xù)的等效，節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行合并與分解，而且得到的結(jié)果是等效的系統(tǒng)和負(fù)荷的可靠性，并非每個(gè)負(fù)荷的可靠性指標(biāo)，要得到每個(gè)負(fù)荷的指標(biāo)還要對(duì)等效系統(tǒng)和負(fù)荷繼續(xù)用FMEA，這個(gè)過(guò)程需要進(jìn)行大量的計(jì)算。

2.2 分塊計(jì)算

2.2.1 分塊計(jì)算的實(shí)現(xiàn)

將系統(tǒng)分為包含多個(gè)元素的塊，故障節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)對(duì)每個(gè)塊采用故障擴(kuò)散的方法進(jìn)行搜索，進(jìn)而得到負(fù)荷點(diǎn)以及饋線和系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。塊的形成基于鄰接矩陣，且運(yùn)用稀疏技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，這樣可以節(jié)省對(duì)塊中所有元素一一枚舉的時(shí)間，從而可以降低對(duì)配電系統(tǒng)的評(píng)估時(shí)間。分塊算法的缺點(diǎn)也很明顯，當(dāng)節(jié)點(diǎn)和開(kāi)關(guān)數(shù)目較大的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時(shí)，分塊需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。這對(duì)實(shí)際應(yīng)用造成很大的阻礙。

2.2.2 分塊計(jì)算的缺點(diǎn)

用稀疏技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)節(jié)省了對(duì)塊中所有元素一一枚舉的時(shí)間，但當(dāng)節(jié)點(diǎn)和開(kāi)關(guān)數(shù)目較大的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時(shí)，分塊需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，這對(duì)實(shí)際應(yīng)用造成很大的阻礙。

2.3 失負(fù)荷分析

2.3.1 失負(fù)荷分析的實(shí)現(xiàn)

失負(fù)荷分為全部失負(fù)荷和部分失負(fù)荷。當(dāng)發(fā)生故障的原件位于供電的最小割集中時(shí)，負(fù)荷供電完全失效，為全部失負(fù)荷。當(dāng)故障發(fā)生在有容量約束的電力原件時(shí)，會(huì)使其余的原件負(fù)載過(guò)大從而使部分負(fù)荷被切除，為部分失負(fù)荷。實(shí)際的配電網(wǎng)中多含有環(huán)狀網(wǎng)和有容量約束的原件，所以對(duì)配電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估，要注意部分失負(fù)荷對(duì)可靠性評(píng)估的影響。對(duì)于輻射型配電網(wǎng)，若其中包含可以實(shí)施負(fù)荷轉(zhuǎn)移的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，也要考慮容量約束的影響。采用樹(shù)狀網(wǎng)二次潮流估計(jì)的方法來(lái)分析失負(fù)荷，且只估算潮流變化較大的節(jié)點(diǎn)和線路，可以簡(jiǎn)化大量的計(jì)算。

2.3.2 失負(fù)荷分析的缺點(diǎn)

采用樹(shù)狀網(wǎng)二次潮流估計(jì)的方法來(lái)分析失負(fù)荷，且只估算潮流變化較大的節(jié)點(diǎn)和線路，雖然可以簡(jiǎn)化大量的計(jì)算，但是分別對(duì)相關(guān)故障的潮流計(jì)算需要耗費(fèi)大量時(shí)間。

3 未來(lái)研究方向展望

對(duì)配電網(wǎng)評(píng)估的方法的研究終其目的在于如何增強(qiáng)配電網(wǎng)的可靠性，智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)已成為提高配電網(wǎng)供電可靠性和安全性，抵御連鎖故障與大面積停電事故發(fā)生，解決大量DG 接入的主要技術(shù)手段。配電網(wǎng)可靠度得提升依賴于采用智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)，可以使電網(wǎng)故障時(shí)非故障段的停電時(shí)間減少。配電系統(tǒng)的快速仿真與模擬、智能分析與決策等能力制約了配電網(wǎng)自愈控制功能的實(shí)現(xiàn)，今后應(yīng)大力發(fā)展配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)與自適應(yīng)整定、分布式計(jì)算等技術(shù)，自愈控制技術(shù)的發(fā)展對(duì)配電網(wǎng)可靠性的提高有著至關(guān)重要的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

配電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)主要有平均故障率、每次故障的平均停電持續(xù)時(shí)間以及年平均停電持續(xù)時(shí)間，通過(guò)對(duì)各指標(biāo)的控制產(chǎn)生了各種對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估方法。網(wǎng)絡(luò)等值法通過(guò)饋線分層可以使配電網(wǎng)得到簡(jiǎn)化，但是簡(jiǎn)化的過(guò)程計(jì)算量也很大；分塊計(jì)算用稀疏技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，但當(dāng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時(shí)分塊需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間；失負(fù)荷分析采用樹(shù)狀網(wǎng)二次潮流估計(jì)，可以簡(jiǎn)化大量的計(jì)算，但分別對(duì)相關(guān)故障的潮流計(jì)算需要耗費(fèi)大量時(shí)間。通過(guò)對(duì)各種方法對(duì)比，每種方法都各有利弊。對(duì)于如何提高配電網(wǎng)的可靠性，智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)成為了一個(gè)解決方向。

參考文獻(xiàn):

[1]Billinton R,Billinton J E．Distribution system reliability indices[J].IEEE Trans on Power Delivery,1989,4(1):561-568．

[2]陳文高.配電系統(tǒng)可靠性實(shí)用基礎(chǔ)[M].北京:中國(guó)電力出版社, 1998:54-77．

[3]鄧立華,陳星鶯.配電網(wǎng)可靠性分析綜述[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備, 2004(4).

作者簡(jiǎn)介:郭海云(1976—),男,內(nèi)蒙自治區(qū)呼和浩特人,本科,主管,配電網(wǎng)專業(yè)。