配電網(wǎng)分層供電能力的評估探討

張溪凡

摘 要：為促進(jìn)配電網(wǎng)可靠性程度進(jìn)一步提高，需準(zhǔn)確評估與計算配電網(wǎng)分層供電能力，其原因在于電力向用戶輸送過程中配電網(wǎng)是最后環(huán)節(jié)，對整體供電質(zhì)量有直接的影響。通過有效的評估與計算能夠找出配電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，并為設(shè)備利用水平提高以及負(fù)荷的進(jìn)一步優(yōu)化提供參考依據(jù)。文章主要對配電網(wǎng)分層供電能力的相關(guān)定義、影響最大供電能力的因素與分層供電能力的指標(biāo)與具體實驗進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；分層供電能力；評估

前言

在電力需求不斷增加的背景下，當(dāng)前配電網(wǎng)中存在的弊病也將成為制約電力行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。尤其電力系統(tǒng)中頻繁發(fā)生的系統(tǒng)停電現(xiàn)象，很大程度上因擾動致使系統(tǒng)穩(wěn)定受到影響。對此現(xiàn)狀，要求定量評估與分析系統(tǒng)分層供電能力以保證配電系統(tǒng)在供電方面滿足供電安全的需求。

1 分層供電能力的相關(guān)定義

對分層最大供電能力的定義主要可從饋線層、變壓器層、進(jìn)線層、饋線與變壓器同時作用以及綜合供電能力等方面。其中從饋線層角度對最大供電能力可理解為利用饋線之間的聯(lián)系完成負(fù)荷轉(zhuǎn)帶過程，使N-1約束方程下各饋線都可達(dá)到最大負(fù)荷，該最大負(fù)荷便為供電能力在饋線層中的最大值，將其表示為DF。其中的約束條件主要包括饋線自身的容量以及各饋線所存在的聯(lián)系。而最大供電能力在變壓器層的體現(xiàn)主要為根據(jù)各變壓器存在的關(guān)系以及饋線在變壓器中的聯(lián)絡(luò)完成負(fù)荷轉(zhuǎn)帶的過程，保證在N-1約束方程下各變壓器達(dá)到最大負(fù)荷，利用Dr表示，具體的約束條件主要有變壓器自身的容量以及各變壓器間的聯(lián)系。在進(jìn)線層方面，利用Ds表示最大供電能力，可定義為以進(jìn)線聯(lián)系為根據(jù)，通過其中的饋線以及變壓器等聯(lián)系完成負(fù)荷轉(zhuǎn)帶過程，使各進(jìn)線在N-1約束方程下達(dá)到最大負(fù)荷值，約束條件主要為進(jìn)線容量以及各進(jìn)線存在的關(guān)系。另外，最大供電能力在變壓器與饋線共同作用條件下可利用DF+r表現(xiàn)，其概念為N-1約束方程下變壓器與饋線都可達(dá)到最大負(fù)荷，其約束條件包括二者的容量以及聯(lián)系關(guān)系。綜合所有進(jìn)線、變壓器以及饋線，當(dāng)滿足N-1約束準(zhǔn)則下最大負(fù)荷值時便為綜合供電能力，即DF+r+s，受進(jìn)線、變壓器與饋線容量以及各聯(lián)絡(luò)關(guān)系的約束[1]。

2 影響供電能力的因素判斷

根據(jù)前文中提及的相關(guān)定義可分析，Dr概念中忽視對下屬饋線容量的考慮，DF概念中忽視對變壓器容量的考慮，可由此對二者以及DF+r進(jìn)行比較推出供電能力起到限制作用的為變壓器層與饋線層。具體判斷依據(jù)可設(shè)定在DF+r小于DF的情況下，限制最大供電能力的主要為變壓器層，在DF+r大于Dr的情況下起到限制作用的為饋線層，而DF與Dr相比下，負(fù)荷值較大的限制作用更加明顯。另外，根據(jù)Ds的定義，可判定變壓器與饋線若在容量充足的情況下不會對最大供電能力產(chǎn)生影響，所以可對DF+r+s，DF+r與Ds進(jìn)行對比判斷限制最大供電能力的是否來自進(jìn)線層，具體判定方式可假定DF+r+s小于Ds，此時對最大供電能力限制的可能為變壓器層或饋線層，而在DF+r+s小于DF+r的情況下可判斷最大供電能力主要受進(jìn)線層限制，通過Ds與DF+r的對比，又可評估最大供電能力受進(jìn)線層、變壓器層或饋線層限制作用的大小[2]。

3 分層供電能力的指標(biāo)

在實際評估配電網(wǎng)分層供電能力過程中，可利用j表示進(jìn)線，并以MST+j表示進(jìn)線與變壓器之間的匹配程度，根據(jù)饋線層、進(jìn)線層與變壓器層的相關(guān)定義可推出各層設(shè)備在供電過程中的匹配度可根據(jù)相應(yīng)的匹配度指標(biāo)判斷，如在第j臺變壓器匹配指標(biāo)超出100%后，說明變壓器與下屬饋線存在較大的供電能力差，變壓器將會限制配電網(wǎng)的整體供電能力，而在匹配指標(biāo)小于100%后，配電網(wǎng)供電能力主要受下屬饋線所限制。另外，在實際評估配電網(wǎng)供電能力時也需引入能夠?qū)ψ畲蠊╇娗闆r下設(shè)備負(fù)荷與設(shè)備實際負(fù)荷差別的充盈度指標(biāo)，根據(jù)充盈度指標(biāo)在饋線、進(jìn)線層以及變壓器的表示，可得出充盈度指標(biāo)在接近1的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)最大供電能力。當(dāng)設(shè)備充盈度小于1時具備一定的負(fù)荷裕度，而大于1的條件下，設(shè)備需將負(fù)荷移出。

4 配電網(wǎng)分層供電能力評估的實驗

以某配電網(wǎng)為例，其擁有19條饋線，8臺變壓器與4條高壓進(jìn)線，其中的變壓器在變比方面為110kV/10.5kV。實際評估計算過程中可引用MATLAB方法，根據(jù)linprog函數(shù)進(jìn)行模型的構(gòu)建，首先確定進(jìn)線、饋線以及變壓器的容量，再假定故障情況下各部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移情況，然后可利用供電能力的具體指標(biāo)得出約束條件。最后根據(jù)MATLAB中l(wèi)inprog函數(shù)便可評估分層供電能力。根據(jù)得出的分層供電能力、匹配度指標(biāo)以及充盈度指標(biāo)，可得出：首先，供電能力最大的為進(jìn)線層，且相比各層供電能力下，綜合最大負(fù)荷值相對較小，對供電能力起到限制作用的主要為饋線層。其次，關(guān)于設(shè)備匹配程度，變壓器與饋線不具備較高的匹配程度，說明最大供電能力一定程度上也受到饋線層的限制。最后，從充盈度角度可判斷，對充盈度較低的設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷增加時可使電網(wǎng)負(fù)載能力得到提高，也有利于負(fù)荷的分布更為均衡[3]。

5 結(jié)束語

評估與分析配電網(wǎng)分層供電能力能夠為配電網(wǎng)的可靠運行提供有效的數(shù)據(jù)參考。在實際評估過程中要求對饋線、進(jìn)線以及變壓器等相關(guān)定義、匹配程度以及充盈度等方面進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上判斷對最大供電能力的影響，以此促進(jìn)配電網(wǎng)的供電更為安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]劉健，殷強(qiáng)，張志華.配電網(wǎng)分層供電能力評估與分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，10（5）：44-49.

[2]殷強(qiáng).配電網(wǎng)分層供電能力評估與分析[D].西安科技大學(xué)，2014.

[3]王亞男.配電網(wǎng)運行水平和供電能力評估綜合管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].湖南大學(xué)，2013.

[4]靳小龍，穆云飛，賈宏杰，等.面向最大供電能力提升的配電網(wǎng)主動重構(gòu)策略[J].電工技術(shù)學(xué)報，2014（12）.