配電可靠性評估以負(fù)荷點為中心的算法分析

林 海

（廣東電網(wǎng)公司佛山順德供電局，佛山順德，528300）

隨著供電企業(yè)運營意識和服務(wù)意識的不斷提升，根據(jù)不同的用戶需求使用不同的收費計價標(biāo)準(zhǔn)將成為未來主要的發(fā)展方向，而這種模式的開展，首先就需要從網(wǎng)架接線的角度來找到一種可靠性更好的計算方法。因此，本文找到了一個以負(fù)荷點為中心來對配電可靠性進行計算評估的方法，此方法不僅可以對供電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)進行匯總，而且可以快速的計算出負(fù)荷點可靠性供電的指標(biāo)，方法非常的靈活快速。

1 基于最小路的故障擴散法

1.1 組合節(jié)點的類型

在對配電線路可靠性進行評估的過程中，節(jié)點的類型和分類最主要的部分，在傳統(tǒng)的分類過程中，一般是以元件為中心，根據(jù)某個元件對故障的影響范圍來饋線上全部的負(fù)荷點進行分類，并把元件作為分析的單位，然后疊加出系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，使用這種方法雖然可以對系統(tǒng)的可靠性進行評估，但是卻無法迅速的計算出部分區(qū)域的可靠性指標(biāo)，對于這個問題，本文把負(fù)荷點作為評估計算的中心。在計算的過程中，把負(fù)荷點作為分析的單位，為了降低數(shù)據(jù)的存儲量和數(shù)據(jù)的輸入量，減少待分析的負(fù)荷點數(shù)量，根據(jù)我國架空網(wǎng)和電纜網(wǎng)接線的特征，使用元件標(biāo)準(zhǔn)組合構(gòu)成的極限單元取代單個元件進行分析，組合單元的類型主要有下面幾個方面：（1）出線開關(guān)單元：“隔離開關(guān)+斷路器+隔離開關(guān)”；（2）饋線單元：線路段；（3）負(fù)荷單元：“負(fù)方水平+配電變壓器”；（4）開關(guān)單元：“斷路器”或者“跌落式熔斷器”或者熔斷器+負(fù)荷開關(guān)或者“負(fù)荷開關(guān)”。以單元各個元件故障率的和作為各單元的故障率，根據(jù)單元中各個元件的最高值來確定出故障修復(fù)的時間。如圖1所示，小方框中包含的元件為負(fù)荷單元T1，因為熔斷器對負(fù)荷單位內(nèi)部的故障進行了隔離，所以各個開關(guān)單位分隔負(fù)荷單元可靠性的指標(biāo)是相同的，使用這種方法進行處理，可以有效的降低等待計算的負(fù)荷點的數(shù)量，提高了計算的速度，由于架空網(wǎng)分支、分段的數(shù)量比較少，在同一個分支的負(fù)荷單元只可以用來計算一次，所以在速度方法會更快，把負(fù)荷單元作為中心，根據(jù)不同單元故障來確定出算法，可以把饋線上的單元分成下面幾個類別：（1）單元故障導(dǎo)致的負(fù)荷點停電時間為轉(zhuǎn)供開關(guān)操作時間+單元隔離操作時間；（2）以單元故障點導(dǎo)致的負(fù)荷點停電時間作為單元修復(fù)時間；（3）單元隔離操作時間或者單元故障引起負(fù)荷點停電時間為單元修復(fù)時間。

1.2 識別單元類型的算法

使用電源點來作為接環(huán)運行10KV配電網(wǎng)的根節(jié)點，本文使用故障擴散法和最小回路法相互結(jié)合的方法，來對饋線上的單元進行動態(tài)識別。先計算出負(fù)荷點電源的最小路，然后使用下面的方法來對各個饋線單元進行分類。（1）A類是把負(fù)荷點作為中心，并從中心擴散到樹的末端或者開關(guān)，包含了所有的單元；（2）除去A類以外的其他最小線路單元和最小線路為中心向樹的末端或向外擴散到開關(guān)為T類；（3）饋線上不屬于T類和A類的單元都屬于C類。如果開關(guān)有斷路器或者熔斷器等線路保護設(shè)施，C類單元的故障不會對負(fù)荷點的供電造成影響，在可靠率低于100%或者沒有保護元件的情況下，開關(guān)隔離操作的時間為C類單元所引發(fā)的負(fù)荷點停電時間。T類單元可以同時歸于A類單元和B類單元。如果負(fù)荷點在故障后可以得到轉(zhuǎn)供電源的通道，那么就屬于B類單元情況，相反就屬于A類。

2 容量約束和轉(zhuǎn)供的分析

2.1 約束線路線路容量的方法

雖然在實際配電線路系統(tǒng)中建立了聯(lián)系，但是因為負(fù)荷比較嚴(yán)重，在出現(xiàn)故障后，饋線不可以把所有需要轉(zhuǎn)供的負(fù)荷進行供電，無法將電網(wǎng)的真實水平展示出來，現(xiàn)在一般使用各種潮流計算的方法來來對容量的約束進行考慮，在進行潮流計算的過程中，要對各個負(fù)荷點進行無功和有功的計算，在實際的配網(wǎng)過程中，因為監(jiān)測的方法存在一定的缺陷，導(dǎo)致無功曲線、實際有功是不符合實際情況的，所以在計算的過程中，對潮流計算結(jié)果的準(zhǔn)確性造成了破壞。因此，本文根據(jù)工程的實際情況，在負(fù)荷同時率和配變負(fù)載率的基礎(chǔ)上來對饋線配變?nèi)萘哭D(zhuǎn)供容量評估的方法進行估算。計算公式如下：

其中轉(zhuǎn)供通道最小截面線路允許的載流量決定了最大允許電流，根據(jù)實際統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來決定出饋線同時率和配變負(fù)載率，對線損工程的保留和裕度系數(shù)的計算是為了保證載入流量的充裕度。例如電纜的橫截面積為300mm2,饋線的電壓為10kv，電纜允許敷設(shè)的最大電流為550A，某城網(wǎng)配變饋線負(fù)荷同時率為0.86，平均負(fù)載為0.66。裕度系數(shù)為0.95。那么此線路允許的最大掛接配變?nèi)萘渴?6501MVA。對每個回線路最高允許掛接配變?nèi)萘窟M行提前保存后，才需要轉(zhuǎn)供。在轉(zhuǎn)供的過程中，只需要將允許容量和線路所帶的實際配變?nèi)萘窟M行對比即可?？梢詼?zhǔn)確的判斷出有沒有出現(xiàn)容量越線的情況以及需要把多少負(fù)荷點斷開，使用這種方法不僅避開了潮流計算需要處理大量的處理量和計算量，而且也對容量約束進行了考慮。

2.2 校核線路的容量

圖1 配電網(wǎng)接線圖

加入轉(zhuǎn)供負(fù)荷后只是加重了電源和聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間的轉(zhuǎn)供通道上線路的負(fù)荷加重了，并不會對聯(lián)絡(luò)饋線每一個支路都造成影響，所以在校核轉(zhuǎn)供容量的時候，只需要對轉(zhuǎn)供通道線路容量的情況進行判別即可，從轉(zhuǎn)供樹的末端線路和故障點開始校核，一直順著轉(zhuǎn)供通道延伸到樹根的節(jié)點，這樣就更有利于及時對切除下級負(fù)荷，把上級節(jié)點的點載流量降到最低，在實現(xiàn)的過程中，可以根據(jù)轉(zhuǎn)供的方案和聯(lián)絡(luò)的方案，從故障點下級的各個分支來對轉(zhuǎn)供通道進行搜索，然后從轉(zhuǎn)供通道末端線路開始對實際配變?nèi)萘亢碗娏ο到y(tǒng)保護進行控制，然后對比最大允許容量，如果沒有出現(xiàn)越限的情況，就可以對下一代線路進行校核了，對于出現(xiàn)越限的情況，要根據(jù)切負(fù)荷策略將負(fù)荷切斷。

2.3 切負(fù)荷的方法

在轉(zhuǎn)供線路的容量出現(xiàn)了越限的情況是，要根據(jù)切負(fù)荷策略來判斷出不可以從轉(zhuǎn)供通道得到電源的負(fù)荷，本文把所切負(fù)荷最小容量作為目標(biāo)，使用下面的方法來對最佳切負(fù)荷測量進行搜索。由于在對電網(wǎng)進行實際管理的過程中，操作人員只可以對饋線側(cè)的開關(guān)進行操作，沒有權(quán)利對用戶側(cè)的開關(guān)進行操作，所以在測量最近切負(fù)荷時，要先把所有饋線開關(guān)以及饋線開關(guān)下級饋線所包含的負(fù)荷容量進行計算，在計算的過程中，可以根據(jù)開關(guān)上級和下級的關(guān)系使用迭代算法進行計算，為了保證切除負(fù)荷的容量最低，還要對組合操作的可能性進行考慮，在組合操作的過程中，對于一些存在上下級關(guān)系的開關(guān)，如果將上游的開關(guān)斷開，就會導(dǎo)致他下級的負(fù)荷出現(xiàn)斷電的情況，此時，就無法再對上級和下級的開關(guān)進行組合操作，所以要把這種類型的開關(guān)組合排除。本文通過記錄所有節(jié)點的之間的關(guān)系，達到了判斷可行組合的目的，并在轉(zhuǎn)供饋線允許容量的約束條件下，對負(fù)荷容量最低的開關(guān)組合進行切除，并把此方案作為切負(fù)荷方案。

3 結(jié)論

一直以來，電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性一直是電力企業(yè)非常關(guān)心的一個問題，本文首先對當(dāng)前配電系統(tǒng)可靠性計算的過程中存在的問題進行分析，然后提出了以最小故障擴散法為可靠性評估的計算方法，并對其實現(xiàn)的方法進行了分析和探討。算法主要以負(fù)荷點可靠性作為重心，在提高配電點的可靠性方面有著非常顯著的優(yōu)勢，通過使用線路最大允許掛接變?nèi)萘恐笜?biāo)和使用最小路法把辨別轉(zhuǎn)供線路容量越限和網(wǎng)絡(luò)單元分類法簡化了，提高了計算的速度，另外，文章中所說的越限后切負(fù)荷搜索方法和校核容量的方法也有著非常好的使用價值。

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