影響變電站規(guī)劃不確定性的處理分析

劉芳

摘要：在變電站規(guī)劃中對(duì)其穩(wěn)定性影響的因素有許多，其中就有對(duì)變電站在整個(gè)配電網(wǎng)中的規(guī)劃，既要考慮變電站布局的合理性，同時(shí)還要考慮變電站在電網(wǎng)配置過(guò)程中的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性，文章主要通過(guò)對(duì)變電站布局和電網(wǎng)規(guī)劃的協(xié)調(diào)性?xún)蓚€(gè)方面分析。

關(guān)鍵詞：變電站規(guī)劃不確定性處理方法

在電網(wǎng)配置過(guò)程中，科學(xué)合理的規(guī)劃是保證整個(gè)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定是使用的重要條件。目前，我國(guó)許多地方在規(guī)劃主配網(wǎng)過(guò)程中的問(wèn)題十分多，其中最突出的是不同電壓標(biāo)準(zhǔn)級(jí)之間的容電量和電網(wǎng)布置結(jié)構(gòu)不能夠相匹配，導(dǎo)致了供電能力有限，區(qū)域供電失衡的一系列問(wèn)題。通過(guò)合理的電網(wǎng)規(guī)劃和布局使主配網(wǎng)的銜接進(jìn)一步優(yōu)化。用一定的方法和措施對(duì)變電站的位置進(jìn)行最合理的布局，這樣可以十分有效地提高配電網(wǎng)的總體協(xié)調(diào)能力，同時(shí)還可以迅速提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力。

1 從變電站的基本屬性方面分析

1.1 從變電站的運(yùn)行原理方面分析

變電站的運(yùn)行效率集中體現(xiàn)了供電設(shè)備正常運(yùn)行狀況的裕度。從運(yùn)行效率的原理方面講，變電站的運(yùn)行效率越高，其就越接近滿(mǎn)載程度，從而使設(shè)備運(yùn)行的裕度就越小。在專(zhuān)業(yè)的電學(xué)理論方面變電站的運(yùn)行效率是一個(gè)固定的常用參數(shù)，用大寫(xiě)字母“T”表示。變電站的運(yùn)行效率用公式表示為：

T=■×100%

S■為實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的最大運(yùn)行負(fù)荷；SN為設(shè)備額定容電量

1.2 從關(guān)聯(lián)維數(shù)和關(guān)聯(lián)度兩個(gè)定義方面分析

①定義1，從關(guān)聯(lián)維數(shù)方面分析，關(guān)聯(lián)維數(shù)就是變電站的配電變壓器的數(shù)量。關(guān)聯(lián)維數(shù)在電學(xué)公式中通常用小寫(xiě)的字母“r”表示，其公式為：

r=■xj

xj為變電站的第j條出線(xiàn)所帶的配變數(shù)；m為變電站出線(xiàn)數(shù)。在110kV變電站中配變器總數(shù)大約有150~400。

②定義2，從關(guān)聯(lián)度的標(biāo)幺值方面分析，其在電學(xué)公式中通常由小寫(xiě)字母“d”表示。其公式為：

d■=■

其中d■為變電站i的關(guān)聯(lián)度；r■為變電站i的關(guān)聯(lián)維度；r■為基準(zhǔn)值。

1.3 從負(fù)荷權(quán)重系數(shù)方面分析

從定義上講，負(fù)荷權(quán)重系數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)負(fù)重系數(shù)，用小寫(xiě)字母“k”表示。其電學(xué)公式為：

k=λT+(1-λ)d

其中λ為權(quán)重因子。

2 從配電網(wǎng)協(xié)調(diào)方面分析

2.1 從協(xié)調(diào)要素方面分析

從協(xié)調(diào)要素方面來(lái)看配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)內(nèi)容就是協(xié)調(diào)因子，其專(zhuān)業(yè)定義就是在正常的供電范圍內(nèi)，各個(gè)變電站的負(fù)重系數(shù)之間的標(biāo)準(zhǔn)差，是一個(gè)全面參數(shù)。其數(shù)學(xué)公式表示為：

G■=■

其中N為變電站的數(shù)量，ki為變電站的負(fù)重系數(shù)。

從變電站的本身特征來(lái)分析，如果各協(xié)調(diào)因子的值越小，各個(gè)變電站的負(fù)重系數(shù)才會(huì)越平衡，其之間的距離才會(huì)越來(lái)越小，因?yàn)樵谂潆娋W(wǎng)布置過(guò)程中不會(huì)存在一些變電站負(fù)重系數(shù)長(zhǎng)期固定的可能性。努力把配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)因子控制在合理地范圍可以在很大程度上提高配電網(wǎng)設(shè)備和器材的使用效率。

2.2 從其數(shù)學(xué)模型方面分析

一般在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)都要選好參考對(duì)象，通常分析配電網(wǎng)協(xié)調(diào)程度時(shí)都是采用110kV的變電站作為數(shù)學(xué)模型的參考對(duì)象。在充分考慮各種運(yùn)行維護(hù)成本之后用來(lái)作為參考對(duì)象，同時(shí)增加一個(gè)全局平衡控制因素，這樣可以充分的體現(xiàn)主配網(wǎng)在電網(wǎng)規(guī)劃中的合理性，同時(shí)更能夠使變電站的外部不確定因素減少。其數(shù)學(xué)模型表示為：

minz=■f(S■)■+u(S■)+α■■■l■+β■■■W■jl■+γC■·t·■Wj≤S■(S■)cosΦl■≤R■

其中：Si為變電站的容電量；f(Si)為變電站的建設(shè)成本；u(Si)為變電站的運(yùn)營(yíng)成本；n為增加的變電站數(shù)量；N為整個(gè)電網(wǎng)新舊變電站的總數(shù)；r0為貼現(xiàn)率；ms為變電站折舊期限；m1為變電站的低壓側(cè)線(xiàn)路折舊期限；lij為變電站從i到負(fù)荷點(diǎn)j之間的線(xiàn)路長(zhǎng)度，其數(shù)學(xué)計(jì)算式為lij=■；x■和y■分別為變電站i點(diǎn)的水平和垂直坐標(biāo)，x■、y■則分別為變電站j點(diǎn)的水平和垂直坐標(biāo)。Ji為變電站i點(diǎn)的容電量負(fù)荷集合；β為電網(wǎng)線(xiàn)路的折損參考系數(shù)；Wj為變電站j的電容負(fù)荷量；γ為電網(wǎng)協(xié)調(diào)因子參考系數(shù)；e(Si)為變電站i點(diǎn)容電量負(fù)荷承載效率；cosΦ為變電站的功率因子數(shù)；Ri為變電站i的供電范圍半徑。

3 變電站在規(guī)劃中的不確定性因素識(shí)別方法來(lái)分析

①根據(jù)分割法的內(nèi)容，就是在變電站配置過(guò)程中將需要處理的問(wèn)題分析解剖，然后找到解決在變電站配置過(guò)程中的推理思路。②其次就是根據(jù)變電站的實(shí)際情況構(gòu)成思維輪廓，可以分別對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考分析，也可以形成一個(gè)總體的解決思維模式。在思考分析的過(guò)程中可以通過(guò)假設(shè)對(duì)立思考分析。③根據(jù)對(duì)應(yīng)的框架形成相應(yīng)問(wèn)題最直接的解決框架，并通過(guò)推理計(jì)算得出最終的解決方法。④最終根據(jù)合理的解決思路框架解決變電站在規(guī)劃過(guò)程中的不確定性因素。

4 從主配網(wǎng)協(xié)調(diào)方面分析

4.1 從建模構(gòu)思方面分析 ①?gòu)某鞘懈邏号潆娋W(wǎng)的初期規(guī)劃來(lái)看，變電站的選址特別重要，通常一般的都是對(duì)110kV運(yùn)行效率變電站位置進(jìn)行分析；②從容電量負(fù)荷和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，負(fù)荷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在目前的要求是最低要兩個(gè)供電系統(tǒng)，這也是工程建設(shè)的基本目標(biāo)；③在城市中110kV容電量的變電站其所帶的合理負(fù)荷為10kV，其最理想的供電范圍是在變電站方圓半徑2~3公里之間；④如果將迂回供電的情況忽略不計(jì)，則供電的距離與供電系統(tǒng)和容電量負(fù)荷即變電站之間的距離；⑤只需要考慮在供電范圍內(nèi)重新建造一座變電站，或者是將原有的變電站進(jìn)行擴(kuò)大容電量的改造過(guò)程，這些做法都只能夠達(dá)到單方面的優(yōu)化目標(biāo)，而不能夠從根本上改變主配網(wǎng)的協(xié)調(diào)關(guān)系。

4.2 從選址供電范圍方面分析 變電站的選址范圍就是指新建變電站的空間位置和供電范圍，在理論上用的最多的就是110kV的變電站供電范圍，通常其供電范圍都是最佳半徑圓距離，都是在3公里左右。這樣可以通過(guò)變動(dòng)變電站的位置來(lái)調(diào)整變電站的容電負(fù)荷量。并且通過(guò)優(yōu)化負(fù)重系數(shù)來(lái)優(yōu)化負(fù)荷范圍和變電站位置的篩選。

4.3 從變電站選址方面分析 通常情況下，在變電站位置確定的過(guò)程中以負(fù)重系數(shù)作為參考，并將其代入目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行變電站位置確定的精確計(jì)算。這樣可以考慮更加全面的對(duì)變電站的供電范圍和位置進(jìn)行確定。

4.4 從變電站容電量方面分析 一般情況下，這種情況都要首先考慮時(shí)間方面的影響和負(fù)荷變化的預(yù)測(cè)?，F(xiàn)在，對(duì)新建的變電站竣工以后的規(guī)定是在供電范圍內(nèi)的容電量平均負(fù)重系數(shù)有特殊的規(guī)定和要求，其最大設(shè)定值可以用一個(gè)數(shù)學(xué)式來(lái)表示。其公式表示為：

■+(1-λ)■≤kmax

其中P■為當(dāng)前容電量負(fù)荷指數(shù)；ΔP為預(yù)測(cè)即將變化的負(fù)荷；■S為目前變電站的容電量總和；S0為新建變電站容電量；d為目前變電站的平均關(guān)聯(lián)度。

4.5 從供電范圍的的確定流程來(lái)分析 首先，把新建的變電站作為幾何中心點(diǎn)，以此為中心向四周擴(kuò)散，以一個(gè)圓的形式來(lái)表現(xiàn)供電范圍。使各個(gè)變電站之間負(fù)重系數(shù)不斷變化，最終使各個(gè)供電范圍之間的容電量負(fù)荷達(dá)到平均值；其次，要及時(shí)的調(diào)整負(fù)重系數(shù)差異明顯的的變電站供電范圍，使其相鄰兩個(gè)變電站的負(fù)重系數(shù)趨近相同，計(jì)算與之相應(yīng)的協(xié)調(diào)因子，并且將這些數(shù)據(jù)代入數(shù)學(xué)公式最終計(jì)算得出目標(biāo)函數(shù)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，在電網(wǎng)布局上面要想使配電網(wǎng)的運(yùn)行效率達(dá)到最理想的狀態(tài)，首先就應(yīng)該將配電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)劃有一個(gè)整體的構(gòu)思，接著才是根據(jù)變電站的相關(guān)技術(shù)規(guī)劃完成與之相對(duì)應(yīng)的布局分析，最終使配電網(wǎng)的變電站之間達(dá)到協(xié)調(diào)狀態(tài)，從而使變電站的穩(wěn)定性更好，正常運(yùn)作效率更高。并進(jìn)一步減少變電站在規(guī)劃和運(yùn)行過(guò)程中的突發(fā)性問(wèn)題和不確定性因素。

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