基于LCC的配電網(wǎng)供電電壓質(zhì)量改善措施的優(yōu)化

楊金濤，樂(lè) 健，劉開(kāi)培，劉 陽(yáng)，張廣怡

（武漢大學(xué) 電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430072）

0 引言

供電質(zhì)量主要包括供電可靠性和電能質(zhì)量2個(gè)范疇[1]。衡量供電可靠性的指標(biāo)主要可分為4類(lèi)：頻率指標(biāo)，如平均故障次數(shù)等；概率指標(biāo)，如可用度等；時(shí)間指標(biāo)，如平均故障時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間等；期望值，如發(fā)生故障天數(shù)的期望值等。供電電壓電能質(zhì)量問(wèn)題包括電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、電壓畸變率、電壓不平衡和頻率偏差等[2]。目前我國(guó)城市和農(nóng)村配電網(wǎng)中最為關(guān)注和存在問(wèn)題最大的是供電電壓偏差[3]。

目前國(guó)家針對(duì)城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)的供電可靠性和供電電壓質(zhì)量均制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，提出了相應(yīng)的指標(biāo)要求[4-5]。供電部門(mén)也采取了很多措施以提高城市和農(nóng)村配電網(wǎng)的供電可靠性和供電電壓質(zhì)量，自1998年起我國(guó)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施了2次大的配電網(wǎng)改造，一定程度上提高了這些區(qū)域的供電質(zhì)量。但目前配電網(wǎng)尤其是農(nóng)村電網(wǎng)仍存在供電質(zhì)量差、供電可靠性低、運(yùn)行和維修費(fèi)用高等突出問(wèn)題[6]，主要的原因有 2 個(gè)。

a.對(duì)配電網(wǎng)供電電壓偏差的狀況缺乏全面、客觀的了解，缺乏準(zhǔn)確可靠和實(shí)用性強(qiáng)的分析評(píng)估手段。僅依靠用戶投訴來(lái)判斷供電電壓偏差超標(biāo)情況的發(fā)生，少數(shù)情況下通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量來(lái)了解某個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的實(shí)時(shí)電壓偏差，無(wú)法獲知配電網(wǎng)各饋線上負(fù)荷點(diǎn)電壓偏差的大小及變化規(guī)律。在制定治理措施時(shí)存在盲目性和不合理性，無(wú)法對(duì)治理措施的效果進(jìn)行分析評(píng)估。

b.在制定供電質(zhì)量改善措施時(shí)未能綜合考慮措施的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性。一些方法僅從治理措施的技術(shù)層面進(jìn)行評(píng)估，忽略了其經(jīng)濟(jì)性約束[7]。另一些考慮經(jīng)濟(jì)性約束的方法僅考慮一次性投資成本，未能從全壽命周期成本LCC（Life-Cycle Cost）角度進(jìn)行評(píng)估，在評(píng)估這些措施的效果時(shí)考慮因素不全面，所得結(jié)果準(zhǔn)確性、客觀性較差[8]。

LCC是一種具有全局性和系統(tǒng)性的理念，可對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)在整個(gè)壽命周期中各項(xiàng)費(fèi)用的構(gòu)成及其影響因素作出全面系統(tǒng)的分析，為成本或費(fèi)用決策提供依據(jù)。國(guó)外的實(shí)踐表明，使用LCC理論可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中的元件如機(jī)組、線路、變壓器和斷路器等的全壽命周期分析，計(jì)及設(shè)計(jì)、制造、維修、運(yùn)行和退役清理等成本，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備在整個(gè)壽命周期中各項(xiàng)費(fèi)用的構(gòu)成及其影響因素全面系統(tǒng)的分析，提高資金使用效率[9-12]。

本文對(duì)改善配電網(wǎng)供電質(zhì)量的措施的優(yōu)化方法進(jìn)行了研究：給出了優(yōu)化方法的原理和實(shí)現(xiàn)步驟；分別基于前推回代法和隱馬爾科夫法，對(duì)配電網(wǎng)各負(fù)荷點(diǎn)供電電壓偏差和供電可靠性進(jìn)行了全面的分析評(píng)估；以某具體配電網(wǎng)為對(duì)象，對(duì)現(xiàn)有的配電網(wǎng)提高供電可靠性和改善供電電壓偏差的治理措施的技術(shù)可行性進(jìn)行了評(píng)估；基于LCC分析法，對(duì)技術(shù)可行的改善措施進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較，得出優(yōu)化的改善方案。

1 供電質(zhì)量改善措施優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)

1.1 實(shí)現(xiàn)步驟

供電質(zhì)量改善措施優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)主要包括如下步驟。

①收集目標(biāo)配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括各條饋線配變?nèi)萘考八迂?fù)荷類(lèi)型、各段饋線長(zhǎng)度及型號(hào)、饋線供電主變?nèi)萘考捌鋮?shù)、變壓器檔位等。

②進(jìn)行初始供電可靠性和供電電壓偏差評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果分3種情況進(jìn)行處理：

a.同時(shí)滿足這2項(xiàng)要求的饋線無(wú)需制定改善措施；

b.對(duì)不滿足供電可靠性或供電電壓偏差要求的饋線，則只需應(yīng)用改善措施進(jìn)行相應(yīng)的再次評(píng)估，滿足要求的則保留為備選改善措施，否則放棄；

c.對(duì)供電可靠性和供電電壓偏差要求均不滿足的饋線，應(yīng)用改善措施后再次分別進(jìn)行供電可靠性和供電電壓偏差評(píng)估，如果該改善措施能同時(shí)滿足這2項(xiàng)要求，則保留為備選改善措施，否則放棄。

③建立備選改善措施的費(fèi)用分解模型，計(jì)算其LCC：

a.對(duì)不滿足供電可靠性或供電電壓偏差要求的饋線，只需比較備選改善措施的LCC，LCC小的即為優(yōu)化方案；

b.對(duì)供電可靠性和供電電壓偏差要求均不滿足的饋線，則需要重新制定措施。

1.2 配電網(wǎng)供電電壓偏差評(píng)估

由于LCC考慮了設(shè)備的壽命周期，配電網(wǎng)供電電壓偏差評(píng)估也需要考慮時(shí)間周期，因此電壓偏差評(píng)估不僅需要考慮負(fù)荷波動(dòng)性的影響，還需要計(jì)及負(fù)載率隨時(shí)間的變化。

配變負(fù)載率可根據(jù)各饋線往年負(fù)載率情況進(jìn)行預(yù)測(cè)：

其中，Sn，N為該饋線截止第 n 年的配變總?cè)萘?；γn，max為該饋線第n年的最大負(fù)載率；Sn，max為該饋線第n年的最大負(fù)載。

根據(jù)負(fù)荷增長(zhǎng)預(yù)測(cè)，可計(jì)算得出第n+k年的某饋線最大負(fù)載：

其中，Sn+k，max為該饋線第 n+k 年的最大負(fù)載；ηavg為該地區(qū)年平均負(fù)荷增長(zhǎng)率。

結(jié)合線損率即可計(jì)算出該饋線配變最大負(fù)載之和：

其中，Sn+k，Tmax為該饋線第n+k年配變的最大負(fù)載之和；β為10 kV饋線的平均線損率。

同時(shí)還需要根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，對(duì)未來(lái)幾年內(nèi)配變的最大負(fù)載率進(jìn)行預(yù)測(cè)，以評(píng)估未來(lái)可能出現(xiàn)的供電電壓偏差的情況。其原理為保持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和變壓器安裝情況不變，根據(jù)對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)率的預(yù)測(cè)值進(jìn)行計(jì)算。

在得到某饋線各類(lèi)配變最大負(fù)載的條件下，還需要設(shè)置負(fù)載的概率變化模型，進(jìn)而求解各配變10 kV側(cè)電壓偏差變化的概率分布。

在進(jìn)行電壓偏差評(píng)估時(shí)需要考慮負(fù)荷接入的時(shí)變性。由于多數(shù)饋線上的負(fù)荷數(shù)目眾多，且存在幾種不同類(lèi)型，若負(fù)載概率分布模型設(shè)置復(fù)雜，則仿真計(jì)算過(guò)程也非常復(fù)雜，同時(shí)難以分析得出結(jié)果的變化規(guī)律。本文按如下原理考慮配變負(fù)載的波動(dòng)性。

將某一天區(qū)分為工作日和節(jié)假日；將工作日全天時(shí)間劃分為白天時(shí)段 07∶00—17∶00、晚上時(shí)段17∶00—22∶00 和夜間時(shí)段 22∶00 至次日 07∶00，將節(jié)假日全天時(shí)間劃分為正?；顒?dòng)時(shí)段07∶00—22∶00和夜間時(shí)段 22：00 至次日 07∶00。

根據(jù)負(fù)荷波動(dòng)性將負(fù)荷劃分為：恒定性負(fù)荷，如電信基站等，其功率在全部時(shí)間段內(nèi)保持為最大功率不變；半波動(dòng)性負(fù)荷，如民用負(fù)荷、市政負(fù)荷、工廠負(fù)荷等，認(rèn)為其功率在不同時(shí)間段內(nèi)波動(dòng)，且波動(dòng)范圍不同；全波動(dòng)性負(fù)荷，如路燈負(fù)荷等，認(rèn)為其功率在工作時(shí)間內(nèi)為100%，在非工作時(shí)間段內(nèi)為0。表1給出了全部時(shí)段不同性質(zhì)負(fù)荷的設(shè)置。

表1 負(fù)荷波動(dòng)性Table 1 Load fluctuation

對(duì)于半波動(dòng)性負(fù)荷，需要在各時(shí)段內(nèi)的波動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置隨機(jī)分布，以模擬負(fù)荷的波動(dòng)性。本文將半波動(dòng)性負(fù)荷在其波動(dòng)范圍內(nèi)劃分為10個(gè)等距區(qū)間，負(fù)荷處于哪個(gè)區(qū)間則采用等概率分布模擬。

根據(jù)上述各種負(fù)荷的波動(dòng)性設(shè)置和對(duì)未來(lái)幾年的饋線負(fù)載率的預(yù)測(cè)，通過(guò)潮流計(jì)算可以得到各負(fù)荷點(diǎn)的實(shí)際電壓，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到電壓偏差評(píng)估結(jié)果。

1.3 配電網(wǎng)供電可靠性計(jì)算

規(guī)劃配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較龐大，故障模式影響分析法是計(jì)算典型接線模式供電可靠性的最為實(shí)用的方法。

根據(jù)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，線路的可靠率和截面積的關(guān)系如表2所示。

表2 導(dǎo)線截面積與可靠率關(guān)系Table 2 Relation between conductor sectional area and reliability

此外，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知：10 kV饋線上開(kāi)關(guān)的可靠率為0.9992，公用變壓器的可靠率為0.9993，專(zhuān)用變壓器的可靠率為0.9994。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)和10 kV饋線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可計(jì)算出供電可靠率（RS-1、RS-2、RS-3，單位為 h/戶，下文略）、用戶平均停電時(shí)間（AIHC-1、AIHC-2、AIHC-3）等指標(biāo)。指標(biāo)縮寫(xiě)中，1、2、3分別表示計(jì)入外部影響、不計(jì)外部影響、不計(jì)電源不足限電的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

供電可靠率：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，對(duì)用戶有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值。

2 改善措施及其技術(shù)可行性分析

目前常用的配電網(wǎng)供電電壓偏差改善措施主要有以下幾種。

a.無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，可采用同步調(diào)相機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償電容器、無(wú)功補(bǔ)償電抗器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）和靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）。

并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器適用于負(fù)載變化慢、補(bǔ)償性能要求不高的場(chǎng)合。只有當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功發(fā)生變化時(shí)，控制器根據(jù)其變化量來(lái)控制電容器或者電抗器的投切。SVC和SVG都是動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償?shù)母S性能好，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)正弦波周期內(nèi)作出響應(yīng)，不但可以補(bǔ)償感性無(wú)功，而且還可以補(bǔ)償容性無(wú)功，但其投資很高。

b.在電力輸配電系統(tǒng)中，導(dǎo)線截面的選擇關(guān)系到輸配電系統(tǒng)能否安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行。導(dǎo)線截面選擇過(guò)小，將會(huì)導(dǎo)致線路電能、電壓損耗增加，降低機(jī)械強(qiáng)度與絕緣水平，使故障率上升。導(dǎo)線截面過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致原材料浪費(fèi)，增加有色金屬的損耗，增大初始投資，增加施工強(qiáng)度、難度以及維護(hù)檢修費(fèi)用等。因此，在電力輸配電系統(tǒng)中，正確選擇導(dǎo)線截面具有十分重要的意義。

c.串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)，包括加裝不間斷電源（UPS）裝置、穩(wěn)壓裝置和動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR），該方式可靠性高，響應(yīng)速度快，但價(jià)格較為昂貴，適用于有特殊需求的場(chǎng)合。

d.調(diào)整變壓器分接頭，該方法投入最小，但一般難以滿足不同時(shí)刻對(duì)供電電壓的需求。

e.縮短供電半徑，此方式對(duì)改善供電電壓偏差最為直接有效，但無(wú)論是從已有的電源重新鋪線還是新增電源點(diǎn)方面而言，投資都很巨大。

提高供電可靠性的方法與措施主要有以下幾種。

a.加強(qiáng)配電網(wǎng)規(guī)劃和改造優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是影響配電網(wǎng)供電可靠性的重要因素，堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)絡(luò)是保證對(duì)用戶可靠供電的物質(zhì)基礎(chǔ)與必要手段。提高供電可靠性是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)從電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化改造入手。

b.實(shí)施狀態(tài)檢修和帶電作業(yè)，縮短停電時(shí)間。

計(jì)劃?rùn)z修安排不合理會(huì)造成系統(tǒng)可靠性指標(biāo)偏低，在某些情況下計(jì)劃?rùn)z修對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響大于故障的影響。因此，采取更科學(xué)合理的檢修手段對(duì)提高配電網(wǎng)可靠性有很大幫助。

c.降低故障率的技術(shù)措施，包括選擇合理的中性點(diǎn)接地方式，提高配電網(wǎng)絕緣水平，防止外力破壞導(dǎo)致的停電事故，建立配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

d.改進(jìn)和完善供電指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。

隨著電力企業(yè)現(xiàn)代化管理工作的不斷發(fā)展和深化，供電可靠性指標(biāo)在生產(chǎn)管理工作中所占位置越來(lái)越重要。由于我國(guó)的可靠性統(tǒng)計(jì)指標(biāo)都是在歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得到的，即對(duì)系統(tǒng)輸配電設(shè)備以及各電壓等級(jí)用戶的歷史可靠性狀況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，因而有必要制定預(yù)測(cè)規(guī)劃系統(tǒng)可靠性水平的規(guī)范化方法和指標(biāo)。推廣概率可靠性評(píng)估方法，可以較為全面地預(yù)測(cè)出各種威脅電力設(shè)備和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患，提高電網(wǎng)投資的經(jīng)濟(jì)效益。

e.加強(qiáng)配電網(wǎng)管理工作，提高可靠性水平。

供電企業(yè)員工技術(shù)水平不高、責(zé)任心不夠等人為原因造成的事故依然存在，因此，建立完善的供電可靠性管理體系，加強(qiáng)配電網(wǎng)管理的基礎(chǔ)工作對(duì)供電可靠性的提高有很大意義。

在本文的研究中，主要從加強(qiáng)配電網(wǎng)規(guī)劃和改造優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面來(lái)提高10 kV線路的供電可靠性，其中重點(diǎn)考慮了增大饋線主干線的導(dǎo)線截面方法。

3 基于LCC的改善措施優(yōu)化

LCC包含電力設(shè)備或系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到退役的整個(gè)期間需要的費(fèi)用總和，包括一次投資成本、運(yùn)行損耗成本、運(yùn)行維護(hù)成本、退役成本4個(gè)方面。

3.1 一次投資成本

一次投資成本包括各種設(shè)備（主要有配電變壓器、導(dǎo)線、電桿及配件）的購(gòu)買(mǎi)與安裝費(fèi)用。

其中，下標(biāo)T、P和L分別代表配電變壓器、電桿以及裸導(dǎo)線/絕緣導(dǎo)線；C對(duì)于變壓器代表新增的或者更換的變壓器的容量，對(duì)于電桿代表其數(shù)量，對(duì)于導(dǎo)線代表其長(zhǎng)度；P為設(shè)備單價(jià)；A為該對(duì)象附件需要在原值上增加的百分比；D為施工難度系數(shù)，主要與地形或者所處區(qū)域特征有關(guān)，如城市或者農(nóng)村，平原還是山區(qū)；n、m和h分別為配電變壓器、電桿及導(dǎo)線的數(shù)量。

考慮到一次投資成本在投資初期，根據(jù)資金的時(shí)間價(jià)值，將其轉(zhuǎn)化為設(shè)備投資的等年值：

其中，λc為貼現(xiàn)率；N為設(shè)備使用壽命，單位為a。

3.2 運(yùn)行損耗成本

運(yùn)行損耗對(duì)于配電網(wǎng)而言主要是線損[14]。本文基于潮流進(jìn)行網(wǎng)損分析及快速計(jì)算[15-16]，其具體原理為：當(dāng)采用直角坐標(biāo)時(shí)，依據(jù)潮流方程，某一時(shí)刻的線損功率一定能表達(dá)成電力系統(tǒng)狀態(tài)變量（用x表示，是電壓實(shí)部和虛部構(gòu)成的列向量）的二次型。對(duì)應(yīng)某一潮流狀態(tài)x0，線損功率可精確表達(dá)為：

其中，z為潮流因變量矩陣；β（x0）為初始潮流因變量矩陣z0下線損對(duì)因變量的靈敏度向量；E（x0）為誤差矩陣，該矩陣僅與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及初始潮流因變量矩陣z0（節(jié)點(diǎn)注入）有關(guān)；Δx為狀態(tài)變量的偏差向量。

則運(yùn)行損耗成本COe可表示如下：

基中，Ploss（t）為計(jì)算周期內(nèi)有功損耗的瞬時(shí)功率；N為設(shè)備使用壽命；p（t）為實(shí)時(shí)單位功率成本電價(jià)；Ty為第y年總供電時(shí)間。

3.3 運(yùn)行維護(hù)成本

電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本CMe涵蓋范圍廣，不僅包括設(shè)備維修產(chǎn)生的費(fèi)用CM，還包含設(shè)備維修引起的停電損失CL。

維修費(fèi)用根據(jù)維修設(shè)備的不同而不同，且每年設(shè)備需要維修次數(shù)不同，一種簡(jiǎn)單的方法是將所有運(yùn)行維護(hù)成本進(jìn)行均攤，即設(shè)備維修費(fèi)用按其投資的百分?jǐn)?shù)給出：

其中，H為設(shè)備維修費(fèi)用占投資的比例系數(shù)。

停電損失CL則需要結(jié)合供電可靠性指標(biāo)——期望缺供電量指標(biāo)（ENNS）進(jìn)行計(jì)算，CL可表示為：

其中，Ln為負(fù)荷點(diǎn)總數(shù)；T=1 a；Pq（t）為負(fù)荷點(diǎn) q 在 t時(shí)刻對(duì)應(yīng)的供電電量；Clossq（t）為負(fù)荷點(diǎn) q在 t時(shí)刻對(duì)應(yīng)的單位停電損失；λq（t）為負(fù)荷點(diǎn)q在t時(shí)刻的故障率，其由配電網(wǎng)絡(luò)元件故障率、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、修復(fù)率、修復(fù)時(shí)間決定，具體可通過(guò)隱馬爾科夫模型，結(jié)合供電可靠性進(jìn)行求解。

3.4 退役成本

各設(shè)備退役成本CDe差別很大，有些設(shè)備能夠回收利用，具有一定的殘值，有些需要額外的處理費(fèi)用，即殘值為負(fù)值。設(shè)備的殘值一定程度上是在一次投資時(shí)刻就已決定了，因此，退役成本可簡(jiǎn)單記為：

其中，d為設(shè)備平均回收價(jià)值。

3.5 改善措施的全壽命周期模型

本文主要從配電網(wǎng)規(guī)劃和改造優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面來(lái)改善電壓偏差情況及提高供電可靠性，重點(diǎn)考慮增大饋線主干線的導(dǎo)線截面方法。

對(duì)于每種措施，投資措施的LCC等年值費(fèi)用為設(shè)備一次投資費(fèi)用、設(shè)備運(yùn)行損耗費(fèi)用、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用之和減去退役成本。

對(duì)各方案進(jìn)行LCC評(píng)估后，LCC值最小的即為最優(yōu)方案。

4 實(shí)例分析

某市農(nóng)村共有10 kV公用線路35條，線路總長(zhǎng)1032.119 km，其中主干線長(zhǎng)242.64 km；公用配電變壓器共有304臺(tái)，容量為50705 kV·A。10 kV網(wǎng)絡(luò)形成以變電站、開(kāi)閉所為電源點(diǎn)，輻射供電模式為主的中壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。據(jù)統(tǒng)計(jì)：主干長(zhǎng)度在5 km以內(nèi)的線路有17條，占線路總數(shù)的48.57%；主干長(zhǎng)度為5～10 km的線路有12條，占線路總數(shù)的34.29%；主干長(zhǎng)度為10～15 km的線路有3條，占線路總數(shù)的8.57%；主干長(zhǎng)度在15 km以上的線路有3條，占線路總數(shù)的8.57%。負(fù)載率超過(guò)70%重載的線路共有5條，占線路總數(shù)的14.29%；負(fù)載率低于20%的輕載線路有6條。10 kV線路線損率大小與線路結(jié)構(gòu)、線路電流大小有關(guān)，統(tǒng)計(jì)表明，10 kV線路平均線損率為7.34%，線損率高、線路設(shè)備選型標(biāo)準(zhǔn)偏低，是該地區(qū)的主要問(wèn)題。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際配電網(wǎng)參數(shù)建立該地區(qū)的10 kV饋線模型，利用PSCAD軟件仿真計(jì)算電壓偏差情況。下面僅給出該地區(qū)長(zhǎng)豐所的計(jì)算數(shù)據(jù)，進(jìn)行LCC分析。

表3給出了長(zhǎng)豐所4條10 kV饋線線路的組成型號(hào)與距離。

根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果，長(zhǎng)豐所的4條饋線電壓偏差均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，最大偏差分別為-20.57%、-10.64%、-14.75%、-22.34%。其原因?yàn)榫€路較長(zhǎng)、線徑小、負(fù)荷較重。因此，根據(jù)發(fā)熱要求、線損要求、經(jīng)濟(jì)電流密度要求計(jì)算導(dǎo)線截面，給出2種方案如表4所示。

根據(jù)上述方案，重新進(jìn)行PSCAD仿真，可得到新的電壓偏差，表5給出改造前后電壓偏差對(duì)比。從表5看出，方案1與方案2能有效改善該地區(qū)的電壓偏差問(wèn)題。

表3 采用改善措施前線路型號(hào)與長(zhǎng)度Table 3 Length and type of lines before improvement

表4 采用改善措施后線路型號(hào)與長(zhǎng)度Table 4 Length and type of lines after improvement

表5 采用改善措施前后電壓偏差的對(duì)比Table 5 Comparison of voltage deviation between before and after improvement

結(jié)合供電可靠性理論，對(duì)各方案進(jìn)行可靠性評(píng)估，表6給出原始可靠性評(píng)估結(jié)果，改造后可靠性評(píng)估結(jié)果如表7所示。

結(jié)合上述理論與結(jié)果，對(duì)2種方案進(jìn)行LCC評(píng)估，評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表8。

從表8可以看出，對(duì)于長(zhǎng)豐線、東和線與新中線，方案1的LCC更優(yōu)，對(duì)于牛漏線，方案2的LCC更優(yōu)。最終可以確定長(zhǎng)豐所的改造方案為：對(duì)長(zhǎng)豐線、東和線與新中線實(shí)施方案1，對(duì)牛漏線實(shí)施方案2。

表6 采用改善措施前可靠性評(píng)估結(jié)果Table 6 Results of reliability evaluation before improvement

表7 采用改善措施后可靠性評(píng)估結(jié)果Table 7 Results of reliability evaluation after improvement

表8 LCC評(píng)估結(jié)果Table 8 Results of LCC evaluation

5 結(jié)論

本文以LCC理論為基礎(chǔ)，綜合考慮了配電網(wǎng)改造對(duì)供電電壓偏差和供電可靠性的影響，提出一套治理供電質(zhì)量的優(yōu)化方法：首先制定可行的技術(shù)方案，利用仿真計(jì)算軟件進(jìn)行電壓偏差與可靠性評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，結(jié)合LCC理論得出LCC評(píng)估結(jié)果，從技術(shù)可行的方案中選擇經(jīng)濟(jì)型最優(yōu)的方案。本文以某市農(nóng)村配電網(wǎng)為例，重點(diǎn)分析了某所10 kV饋線改造方案的選取方法，用以說(shuō)明本文方法的具體實(shí)現(xiàn)。本文方法兼顧經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)可行性，為配電網(wǎng)改造，尤其是農(nóng)村配網(wǎng)的升級(jí)提供了較好的依據(jù)。