考慮電網(wǎng)整體一致性的配電系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)要素研究

秦 濤

（國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100）

0 引言

在今后很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，配電系統(tǒng)必將獲得迅速的大規(guī)模的發(fā)展，而配電系統(tǒng)可靠性工作是現(xiàn)代化配電系統(tǒng)管理的重要手段，無(wú)疑也會(huì)獲得重大的發(fā)展。配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的推行推廣，給提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量探索出一條新的實(shí)用化道路。提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量，不僅是用戶的需求，也是供電企業(yè)自身發(fā)展的需要。

1 供電安全性

配電網(wǎng)的供電安全性是指在供電的任意一個(gè)時(shí)間斷面，針對(duì)一組預(yù)想故障，電網(wǎng)能夠保持對(duì)負(fù)荷正常持續(xù)供電的能力，即電網(wǎng)有能力避免較大面積的供電中斷，并保持線路等設(shè)備的負(fù)載和電壓幅值在允許的限制范圍內(nèi)。在規(guī)劃中一般只需考慮全年最大負(fù)荷時(shí)的供電安全性。在判斷電網(wǎng)供電是否安全時(shí)，涉及到電網(wǎng)當(dāng)前和發(fā)生預(yù)想事故后兩種狀態(tài)，需要考慮如下兩方面因素：

（1）部分設(shè)備停運(yùn)時(shí)，電網(wǎng)能否通過(guò)開關(guān)操作盡量減少負(fù)荷停電；（2）電網(wǎng)能夠在多大程度上抵抗大面積停電事故。

由于配電網(wǎng)大多閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行，且存在大量的分段和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，使網(wǎng)絡(luò)具有明顯的變結(jié)構(gòu)特性。因此，電網(wǎng)發(fā)生事故之后，一般部分或全部的非故障區(qū)域負(fù)荷可以通過(guò)開關(guān)操作恢復(fù)供電。配電網(wǎng)的這種結(jié)構(gòu)特性對(duì)于提高電網(wǎng)的供電安全水平具有重要作用。

2 供電可靠性

電力系統(tǒng)可靠性是指電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不間斷的向電力用戶提供電力和電量的能力。電網(wǎng)的可靠性包含充裕性的意義，即電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在電網(wǎng)元件容量、母線電壓和系統(tǒng)頻率等的允許范圍內(nèi)；考慮電網(wǎng)元件在計(jì)劃停運(yùn)以及合理的非計(jì)劃停運(yùn)條件下，向用戶提供全部所需的電力和電量的能力?！跋到y(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間”、“系統(tǒng)平均停電頻率”、“用戶平均停電持續(xù)時(shí)間”、“系統(tǒng)平均供電可用度”和“停電成本”等指標(biāo)可用于反映這種能力。

3 供電經(jīng)濟(jì)性

配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)是配電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目決策科學(xué)化、減少和避免決策失誤、提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。由于電網(wǎng)規(guī)劃工程持續(xù)周期長(zhǎng)，并且涉及諸多使用壽命不同的投資項(xiàng)目，需要對(duì)電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行中涉及的費(fèi)用支出和收益等相關(guān)內(nèi)容歸類分析。電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性主要是從網(wǎng)損率和設(shè)備利用率角度進(jìn)行分析。電網(wǎng)的建設(shè)經(jīng)濟(jì)性主要從資金投入、供電收益以及售電收入等角度出發(fā)，詳細(xì)分析電網(wǎng)投資在資金流動(dòng)過(guò)程中帶來(lái)的供電滿足程度和經(jīng)濟(jì)效益。電網(wǎng)的年費(fèi)用則是對(duì)電網(wǎng)的投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和損耗費(fèi)用的折算值，以便于方案之間的經(jīng)濟(jì)比較。

4 供電適應(yīng)性

4.1 資源裕度

（1）在不增加站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)變電站擴(kuò)容改造能夠增加電網(wǎng)供電容量，可用指標(biāo)“變電站擴(kuò)容裕度”反映這種裕度。設(shè)該項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值為mc，則其計(jì)算方法為：

mc=（擴(kuò)容增加的供電容量/現(xiàn)有供電容量）100%

（2）在規(guī)劃中間年，指標(biāo)“出線間隔裕度”是指變電站未使用的出線數(shù)占變電站現(xiàn)有的以及將來(lái)擴(kuò)展后的出線總數(shù)的比例。而在目標(biāo)年，該指標(biāo)是指變電站未使用的出線數(shù)占變電站現(xiàn)有的出線總數(shù)的比例。

設(shè)LP為電網(wǎng)中現(xiàn)在已經(jīng)使用的出線數(shù)，LN為現(xiàn)在未使用的出線數(shù)，LF為將來(lái)擴(kuò)展的出線數(shù)，ML為該指標(biāo)數(shù)值，則：

（3）在規(guī)劃中間年，指標(biāo)“通道裕度”是指未使用的通道數(shù)占電網(wǎng)現(xiàn)有的以及將來(lái)擴(kuò)展后的通道總數(shù)的比例。而在目標(biāo)年，該指標(biāo)是指未使用的通道數(shù)占電網(wǎng)現(xiàn)有的通道總數(shù)的比例。指標(biāo)的計(jì)算公式與指標(biāo)“出線裕度”的計(jì)算公式類似，不再贅述。

4.2 供電能力裕度

鑒于負(fù)荷的不確定性和電網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展，電網(wǎng)的供電能力一般應(yīng)大于電網(wǎng)所帶負(fù)荷量，因此設(shè)計(jì)指標(biāo)“供電能力裕度”來(lái)量化電網(wǎng)適應(yīng)負(fù)荷增長(zhǎng)的能力大小。設(shè)SN-1為電網(wǎng)供電能力，Ld為電網(wǎng)正常運(yùn)行所帶負(fù)荷大小，cosφ 為系統(tǒng)功率因數(shù)，ms為該指標(biāo)數(shù)值，則：

4.3 電網(wǎng)擴(kuò)展裕度

指標(biāo)“電網(wǎng)擴(kuò)展裕度”用于評(píng)價(jià)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)能否根據(jù)未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的需要作靈活變化。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括變電站的主接線模式以及配電網(wǎng)絡(luò)的接線模式，電網(wǎng)發(fā)展的需要主要是指新增的負(fù)荷需求。

在對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，可首先明確電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)方式，然后分析確認(rèn)能否通過(guò)比較簡(jiǎn)單的操作改變電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，再根據(jù)該種操作的難易程度、通過(guò)操作可得到的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方式的種類等，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展裕度給定具體數(shù)值。通常情況下，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，通過(guò)加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)而改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)增大電網(wǎng)的供電能力，就越容易實(shí)現(xiàn)。例如，若電網(wǎng)為典型的手拉手接線模式，則通過(guò)增加開關(guān)等操作就可比較容易地將電網(wǎng)轉(zhuǎn)換為多分段多聯(lián)絡(luò)的接線模式，從而提高電網(wǎng)的供電能力以適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展的需求。電網(wǎng)擴(kuò)展裕度具體數(shù)值的確定，需要綜合多方面專家的意見，并滿足相關(guān)要求或規(guī)定，計(jì)算難度較大。通常情況下，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，其供電能力越低，可以通過(guò)不同接線模式下電網(wǎng)的供電能力與最大可能值的差額來(lái)表示電網(wǎng)的擴(kuò)展裕度，以使該指標(biāo)得到量化評(píng)價(jià)；還可以用網(wǎng)絡(luò)中可擴(kuò)展的接線模式數(shù)量所占比例來(lái)反映該指標(biāo)。

5 供電協(xié)調(diào)性

5.1 高（中）壓配電網(wǎng)供電能力協(xié)調(diào)性

“高（中）壓配電網(wǎng)供電能力協(xié)調(diào)性”即是對(duì)高（中）壓配電網(wǎng)供電能力的組成情況所進(jìn)行的評(píng)價(jià)。電網(wǎng)供電能力是指在一定供電區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)滿足“N-1”準(zhǔn)則條件的最大負(fù)荷供應(yīng)能力。電網(wǎng)供電能力大小取決于變電站站內(nèi)供電能力和變電站站間的電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)移能力。

5.2 高中壓配電網(wǎng)供電能力匹配度

高中壓配電網(wǎng)之間存在相互支持相互制約的關(guān)系，一方面要求高壓網(wǎng)接受的電能能夠全部輸出，另一方面要求中壓網(wǎng)需要的電能能夠得到滿足。理想狀態(tài)下，兩者的供電能力應(yīng)該是1：1 的關(guān)系。然而，在電力系統(tǒng)中，由于各種負(fù)荷的最大值不大可能同時(shí)出現(xiàn)，造成系統(tǒng)中各組成負(fù)荷的最大值之和總是大于系統(tǒng)綜合負(fù)荷的最大值，后者與前者的比值就是電力系統(tǒng)中廣泛使用的同時(shí)率的概念。在將中壓網(wǎng)的負(fù)荷匯總折算到高壓網(wǎng)的時(shí)候就存在這個(gè)負(fù)荷同時(shí)率γt的影響，因此可以借助γt的概念定義供電能力的匹配系數(shù)αs，以表征高中壓配電網(wǎng)供電能力之間的匹配度。

5.3 各級(jí)變電容量匹配度

“各級(jí)變電容量匹配”是指220kV 變電站供區(qū)內(nèi)容量、110（35）kV變電站供區(qū)內(nèi)容量和10kV 電網(wǎng)供區(qū)內(nèi)容量三者之間應(yīng)相互協(xié)調(diào)配和，三者的比值應(yīng)處于一定的合理范圍之內(nèi)。指標(biāo)“各級(jí)變電容量匹配度”用于從整體上描述電網(wǎng)各級(jí)變電站供區(qū)內(nèi)總?cè)萘康钠ヅ涑潭取?/p>

5.4 負(fù)載均衡度

負(fù)載均衡是電網(wǎng)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。這種均衡性主要體現(xiàn)在變電站站內(nèi)主變負(fù)載均衡、站間負(fù)載均衡和出線負(fù)載均衡三方面。

5.5 通道均衡度

城市配電系統(tǒng)電纜通道評(píng)價(jià)的主要目的是為了摸清通道網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀和需求，明確當(dāng)前存在的問(wèn)題，并最終通過(guò)優(yōu)化規(guī)劃，提高通道對(duì)于電力網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，配電系統(tǒng)是聯(lián)系電源與用戶的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其供電可靠性與用戶有著直接關(guān)系。隨著用戶對(duì)供電質(zhì)量要求的提高，配電系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的重視。配電系統(tǒng)具有元件多、結(jié)構(gòu)繁雜的特點(diǎn)，如何快速準(zhǔn)確的進(jìn)行可靠性評(píng)估，確定網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)成為十分重要的問(wèn)題。

［1］吳金民.談如何提高供電可靠性管理[J].中國(guó)科技信息，2006（1）.

［2］陳堂，趙祖康，陳星鶯，等.配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.