基于可靠性及經(jīng)濟(jì)性的配電自動(dòng)化差異性規(guī)劃

孟慶海，朱金猛，程 林，田 浩，謝進(jìn)軍

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基于可靠性及經(jīng)濟(jì)性的配電自動(dòng)化差異性規(guī)劃

孟慶海1，朱金猛1，程 林2，田 浩2，謝進(jìn)軍1

(1.北方工業(yè)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院，北京 100144；2.清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系，北京 100084)

配電自動(dòng)化能夠有效地提高供電可靠性，但必須兼顧其可靠性提升效益與投資之間的平衡。綜合考慮可靠性和經(jīng)濟(jì)性，建立了實(shí)施配電自動(dòng)化后的凈收益模型。其中可靠性計(jì)算部分所采用的負(fù)荷點(diǎn)最小割集算法以及故障修復(fù)時(shí)間，均針對(duì)配電自動(dòng)化條件進(jìn)行了修正。結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)定的供電區(qū)域分類，研究了可靠性經(jīng)濟(jì)性最佳的差異性配電自動(dòng)化方案。研究表明，B類供電區(qū)域推薦采用重合器與分段器配合的就地控制方案、分布式智能終端就地控制方案；產(chǎn)電比在15元/kWh以上的A類供電區(qū)域，推薦采用分布式智能終端就地控制方案。對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、負(fù)荷密度大以及可靠性要求高的地區(qū)，可考慮采用配電自動(dòng)化主站集中控制方案，并給出了具體應(yīng)用的產(chǎn)電比范圍。

配電自動(dòng)化；可靠性；經(jīng)濟(jì)性；負(fù)荷點(diǎn)最小割集算法；差異性規(guī)劃

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)與用戶相連的配電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。然而目前配電網(wǎng)可靠性的提升遇到一個(gè)瓶頸期，現(xiàn)有元件可靠性水平、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式不足以達(dá)到99.99%、99.995%、99.999%的供電可靠性目標(biāo)[1-2]。對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、實(shí)施配電自動(dòng)化、改變運(yùn)行方式等是提升其可靠性的有效措施。其中配電自動(dòng)化作為智能配電網(wǎng)的核心，能夠有效地減少停電時(shí)間、提高供電可靠性，同時(shí)可以提高運(yùn)行與管理效率，是配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)[3-5]。

現(xiàn)有文獻(xiàn)的研究范圍主要涉及技術(shù)層面[3-5]、可靠性以及投資效益[6-10]、故障處理過(guò)程分析[11-14]等。其中關(guān)于配電自動(dòng)化的可靠性、經(jīng)濟(jì)性，文獻(xiàn)[6]通過(guò)統(tǒng)計(jì)廈門配電自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，得出供電可靠性的提升效益, 從而讓人們清晰、量化地認(rèn)識(shí)配電自動(dòng)化對(duì)供電可靠性的提高作用；文獻(xiàn)[8]和文獻(xiàn)[9]利用傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)計(jì)算方法，分別利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的均值和假設(shè)的故障定位時(shí)間、故障修復(fù)時(shí)間作為評(píng)估實(shí)施配電自動(dòng)化后可靠性水平的依據(jù)；文獻(xiàn)[10]研究了依據(jù)城市規(guī)模選擇配電自動(dòng)化主站類別、依據(jù)區(qū)域類別配置配電終端、通信和繼電保護(hù)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)差異化設(shè)計(jì)原則。

現(xiàn)有文獻(xiàn)大部分只關(guān)注于配電自動(dòng)化主站集中控制方案并沒(méi)有綜合考慮不同自動(dòng)化水平的配電自動(dòng)化方案以及相應(yīng)的差異性規(guī)劃研究。近年來(lái)，電網(wǎng)公司大力支持配電自動(dòng)化的建設(shè)，逐步啟動(dòng)了多批城市配電自動(dòng)化試點(diǎn)工程，投入了大量資金。不同的供電區(qū)域?qū)τ诳煽啃缘囊蟛煌?，需因地制宜，兼顧其可靠性與經(jīng)濟(jì)性，規(guī)劃不同水平的配電自動(dòng)化方案。因此，結(jié)合電網(wǎng)公司劃分的供電區(qū)域，綜合配電自動(dòng)化的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，研究差異性的配電自動(dòng)化規(guī)劃有一定的應(yīng)用價(jià)值。

本文首先介紹了3種配電自動(dòng)化方案及其故障處理方式；然后，綜合考慮可靠性和經(jīng)濟(jì)性，建立了實(shí)施配電自動(dòng)化后的凈收益模型，其中可靠性計(jì)算部分采用的負(fù)荷點(diǎn)最小割集算法以及故障修復(fù)時(shí)間，均針對(duì)配電自動(dòng)化條件進(jìn)行了修正；結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)定的供電區(qū)域分類，提出了適用于各類型供電分區(qū)可靠性經(jīng)濟(jì)性的配電自動(dòng)化方案。

1 配電自動(dòng)化技術(shù)

作為智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域之一，配電自動(dòng)化可以提高配電網(wǎng)供電可靠性、提高運(yùn)行與管理效率、延緩一次設(shè)備投資，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其中提高供電可靠性是最重要也是比較顯著的作用，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面[4-5]：

(1) 降低故障發(fā)生概率；

(2) 減少故障停電時(shí)間；

(3) 縮短倒閘操作停電時(shí)間。

本文主要考慮配電自動(dòng)化技術(shù)對(duì)故障停電時(shí)間的影響。配電自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)安裝在線路上的智能終端、智能開(kāi)關(guān)(如重合器、電壓_時(shí)間型分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)等)，經(jīng)參數(shù)整定、配電自動(dòng)化主站人工決策或者智能開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)決策來(lái)隔離故障區(qū)段，恢復(fù)健全區(qū)段的供電，以達(dá)到減少停電時(shí)間的目的[11-14]。

1.1 重合器與分段器配合就地控制方案

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的自動(dòng)重合閘主要用于清除瞬時(shí)故障，在此基礎(chǔ)上衍生的重合器、分段器饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，無(wú)需通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，依靠自身的相互配合，通過(guò)兩次重合閘，可以實(shí)現(xiàn)故障的就地隔離和恢復(fù)健全區(qū)域供電[11-12]。

故障發(fā)生時(shí)，作為電源開(kāi)關(guān)的重合器跳閘，隨后分段器因線路失壓而分閘；經(jīng)一定的延時(shí)重合器第一次重合，分段器在一側(cè)帶電后延時(shí)X 時(shí)限依次自動(dòng)合閘，若分段器合閘時(shí)間未超過(guò)Y 時(shí)限將分閘閉鎖，并鎖定故障區(qū)段，而后重合器、分段器再次跳閘；再經(jīng)一段延時(shí)，重合器第二次重合閘，恢復(fù)健全區(qū)段供電。應(yīng)用的關(guān)鍵在于重合器和分段器的參數(shù)整定，若整定不當(dāng)會(huì)擴(kuò)大故障的影響范圍。

如圖1所示，硬件配置只需在原有斷路器、負(fù)荷分段開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)上添加相應(yīng)的繼電保護(hù)設(shè)備，投資為相應(yīng)繼保設(shè)備投資。

圖 1 環(huán)網(wǎng)配電線路接線圖

重合器與電壓-時(shí)間型分段器配合饋線自動(dòng)化能夠有效地減少故障定位和故障隔離時(shí)間，同時(shí)具有造價(jià)低、動(dòng)作可靠等優(yōu)點(diǎn)。但會(huì)對(duì)線路和設(shè)備造成多次短路電流沖擊，停電次數(shù)也會(huì)相應(yīng)增加，適用于負(fù)荷密度較低、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不太復(fù)雜的供電區(qū)域。

1.2 分布式智能終端就地控制方案

智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)不僅是對(duì)傳統(tǒng)配電自動(dòng)化技術(shù)的提升和發(fā)展，也是下一代高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)的核心，是促進(jìn)分布式電源友好接入和提高配電資產(chǎn)利用效率的關(guān)鍵，智能配電網(wǎng)自愈控制功能的實(shí)現(xiàn)主要包括以下3種方式[13-14]：

(1) 基于分布式智能終端的就地控制方式；

(2) 基于分布式智能終端與主站協(xié)調(diào)配合的綜合控制方式；

(3) 基于分布式智能終端的多代理技術(shù)的綜合控制方式。

基于分布式智能終端的就地控制方式，其核心是分布式智能終端。FTU配置在重合器、分段器上，通過(guò)增加局部光纖使其相互通信，從而快速準(zhǔn)確地獲得故障的位置信息，無(wú)需斷路器跳閘，負(fù)荷開(kāi)關(guān)自動(dòng)隔離故障區(qū)段，使得線路盡可能少地遭受電流沖擊，故障處理過(guò)程為秒級(jí)。不需要配電自動(dòng)化主站、子站的參與。

如圖2所示，硬件配置需在原有設(shè)備基礎(chǔ)上添加FTU、繼電保護(hù)設(shè)備、光纖、通信柜。

圖 2 分布式智能終端硬件配置示意圖

1.3 配電自動(dòng)化主站集中控制方案

配電自動(dòng)化主站是大型配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的核心，作為控制中心，它依賴于通信，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)全局性的數(shù)據(jù)采集與控制。在故障時(shí)，配電自動(dòng)化主站獲取開(kāi)關(guān)的故障信息，經(jīng)過(guò)人工決策或自動(dòng)判斷，閉鎖饋線故障區(qū)段兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)，并恢復(fù)非故障區(qū)段的供電，這個(gè)過(guò)程通常在幾分鐘內(nèi)完成，從而達(dá)到減小停電面積和縮短停電時(shí)間的目的。

配電自動(dòng)化主站集中控制的自動(dòng)化系統(tǒng)其構(gòu)成可以分為五部分[15-16]：一次設(shè)備、FTU、通信系統(tǒng)、FA控制主站和SCADA/DMS(配電管理系統(tǒng))五部分。

由于減少故障停電時(shí)間僅僅是配電自動(dòng)化子站、主站所有功能中一個(gè)小部分，其應(yīng)用價(jià)值也不全部體現(xiàn)在提高供電可靠性方面。因此，本文將用通信系統(tǒng)來(lái)代替配電自動(dòng)化子站、主站功能。硬件配置需要原有設(shè)備基礎(chǔ)上添加交換機(jī)、FTU、繼電保護(hù)設(shè)備、光纖、通信柜，具體如圖3所示。

圖 3 配電自動(dòng)化主站硬件簡(jiǎn)化配置示意圖

2 配電自動(dòng)化的凈收益模型

2.1 凈收益模型

本文模型主要考慮某種接線方式的配電線路在實(shí)施配電自動(dòng)化之后，涉及范圍僅限于互聯(lián)饋線，忽略了對(duì)配電網(wǎng)其他部分的影響。假設(shè)變壓器容量、線路容量能滿足運(yùn)行需求，則投資成本主要考慮相關(guān)必要配電自動(dòng)化設(shè)備以及相關(guān)繼電保護(hù)設(shè)備。此外，在電力市場(chǎng)機(jī)制下，電網(wǎng)供電成本不僅包括建設(shè)成本和運(yùn)行成本，還應(yīng)包括由于電力供給不足或中斷所造成的停電成本。

綜合考慮配電網(wǎng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，將停電成本加入優(yōu)化目標(biāo)中，則配電網(wǎng)在實(shí)施配電自動(dòng)化之后的投資凈收益為

文獻(xiàn)[17]結(jié)合實(shí)際提出了幾種比較適合國(guó)情的停電損失評(píng)估方法：平均電價(jià)折算倍數(shù)法、產(chǎn)電比法和總擁有費(fèi)用法。為了不失一般性，更具可操作性，本文仍采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)估算法，即按照單位缺供電量減少的GDP來(lái)計(jì)算平均停電成本，它反映了停電對(duì)整體經(jīng)濟(jì)的平均影響。

2.2 可靠性評(píng)估模型

本文可靠性計(jì)算主要考慮以下兩種接線模式，具體如圖4、圖5 所示。

圖 4 架空線單聯(lián)絡(luò)接線模式

圖 5 電纜單環(huán)網(wǎng)接線模式

簡(jiǎn)化或假設(shè)條件如下。

(1) 配電線路通過(guò)環(huán)網(wǎng)柜、負(fù)荷開(kāi)關(guān)分段，各分段長(zhǎng)度相同，用戶數(shù)均勻地分布在各個(gè)線路段、環(huán)網(wǎng)柜。

(2) 只考慮一階故障或檢修，負(fù)荷轉(zhuǎn)供不受元件容量及電壓約束。

(3) 環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)開(kāi)關(guān)設(shè)備為負(fù)荷開(kāi)關(guān)，兩側(cè)配備隔離開(kāi)關(guān)，能夠隔離自身故障。

2.2.1 負(fù)荷點(diǎn)最小割集算法

斷路器共模失效模型很好地考慮了隔離裝置對(duì)可靠性的影響。文獻(xiàn)[18]建立了斷路器共模失效模型，并將其應(yīng)用到主接線可靠性評(píng)估中；文獻(xiàn)[19]在文獻(xiàn)[18]的基礎(chǔ)上，對(duì)其中“斷路器共模失效表”的恢復(fù)時(shí)間進(jìn)行精細(xì)化分析，提出了負(fù)荷點(diǎn)共模最小割集算法，使斷路器共模失效模型適用于輻射電網(wǎng)，但沒(méi)有考慮隔離裝置的自動(dòng)化水平。

負(fù)荷點(diǎn)共模最小割集算法主要分為4個(gè)部分，具體描述如下：

(1) 建立斷路器共模失效表。搜索配電網(wǎng)中的斷路器，根據(jù)其保護(hù)范圍建立斷路器共模失效表，共模關(guān)聯(lián)設(shè)備的可靠性參數(shù)計(jì)算參考文獻(xiàn)[20]。

(2) 最小路及最小路擴(kuò)展搜索。選擇一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，進(jìn)行常規(guī)最小路搜索后，將最小路包含的設(shè)備再做一次連通性搜索，將沒(méi)有隔離開(kāi)關(guān)的設(shè)備也加入到最小路中；生成原始一階割集。

(3) 共模最小割集生成。如果某斷路器是負(fù)荷點(diǎn)的一階最小割集，首先查詢?cè)摂嗦菲鞯墓材ＪП恚锩娴墓材ｊP(guān)聯(lián)設(shè)備如果還不是一階最小割集就可以作為共模一階割集，其可靠性參數(shù)就取共模失效表中的參數(shù)。

(4) 常規(guī)最小割集和共模最小割集可靠性指標(biāo)計(jì)算。其中共模最小割集可靠性參數(shù)根據(jù)共模失效表中的參數(shù)選取。

負(fù)荷點(diǎn)共模最小割集算法流程圖如圖6所示。

圖 6 負(fù)荷點(diǎn)共模最小割集算法流程圖

2.2.2 負(fù)荷點(diǎn)共模最小割集針對(duì)不同自動(dòng)化水平的隔離裝置的改進(jìn)

本文將在文獻(xiàn)[19]基礎(chǔ)上，將對(duì)“斷路器共模失效表”的恢復(fù)時(shí)間針對(duì)不同水平的隔離裝置做進(jìn)一步精細(xì)化分析。

共模關(guān)聯(lián)設(shè)備對(duì)斷路器的影響主要體現(xiàn)在通過(guò)觸發(fā)跳閘增加了斷路器的停運(yùn)頻率和停運(yùn)時(shí)間。假設(shè)共模關(guān)聯(lián)設(shè)備與斷路器之間均有隔離開(kāi)關(guān)，斷路器故障恢復(fù)時(shí)間與整個(gè)故障恢復(fù)時(shí)間的計(jì)算公式如式(2)和式(3)所示。

(3)

配電自動(dòng)化技術(shù)的差別在于不同自動(dòng)化水平的隔離裝置。不同配電自動(dòng)化水平條件下，故障處理方式差異使得、、、的計(jì)算和取值不同，因此、也均不相同，需針對(duì)不同的配電自動(dòng)化方案修正其故障恢復(fù)時(shí)間。

(1) 重合器與分段器配合就地控制方案

汽車駛出中甸壩子，來(lái)到金沙江邊。江水從豐滿的稻谷邊洶涌流過(guò)。在江岸的公路上，就可以看見(jiàn)日尼神山，這是奔子欄最大的神山，當(dāng)?shù)厝苏J(rèn)為日尼神山是世界神山之首，在眾神的隱秘世界里有著無(wú)上的權(quán)威，能呼風(fēng)喚雨、統(tǒng)攝眾神、救護(hù)子民。光從地貌上看，日尼神山也有著攝人心魂的氣勢(shì)，在江岸的山群中赫然聳立著，似乎其余的高山和河流，都為了維護(hù)他的氣勢(shì)而壓低山頭、改變流向。

(5)

若為聯(lián)絡(luò)配電線路，線路末端的故障恢復(fù)時(shí)間不再等于故障恢復(fù)時(shí)間，而是斷路器共?；謴?fù)時(shí)間增加聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的延時(shí)閉合時(shí)間。

根據(jù)文獻(xiàn)[11]和文獻(xiàn)[19]參數(shù)選取如下。

(2) 配電自動(dòng)化主站集中控制方案

對(duì)于一個(gè)有個(gè)線路段、-1個(gè)隔離裝置的輻射式配電線路，當(dāng)線路段發(fā)生停電事故時(shí)，故障恢復(fù)時(shí)間、斷路器共?；謴?fù)時(shí)間修正計(jì)算公式為

(8)

若為聯(lián)絡(luò)配電線路，線路末端的故障恢復(fù)時(shí)間不再等于故障恢復(fù)時(shí)間，而是斷路器共模恢復(fù)時(shí)間增加聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的延時(shí)和閉合時(shí)間。

根據(jù)文獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[11]參數(shù)選取如下。

(3) 分布式智能終端就地控制方案

對(duì)于一個(gè)有個(gè)線路段、-1個(gè)隔離裝置的輻射式配電線路，當(dāng)線路段發(fā)生停電事故時(shí)，故障恢復(fù)時(shí)間、斷路器共模恢復(fù)時(shí)間修正計(jì)算公式為

(11)

若為聯(lián)絡(luò)配電線路，同樣線路末端的故障恢復(fù)時(shí)間等于斷路器共?；謴?fù)時(shí)間增加聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的延時(shí)和閉合時(shí)間。

3 可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 參數(shù)設(shè)定

本小節(jié)的參數(shù)設(shè)置針對(duì)圖4、圖5所示饋線中的元件，以及饋線實(shí)施配電自動(dòng)化所涉及的設(shè)備?；趪?guó)內(nèi)部分區(qū)域電網(wǎng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性調(diào)研結(jié)果，本文所需參數(shù)設(shè)置如下。

(1) 每回線路總長(zhǎng)度3 km(三分段)，等效用戶總數(shù)為60，用戶均勻分布在每個(gè)線路段。網(wǎng)絡(luò)元件可靠性參數(shù)選取情況如表1所示。

表1 元件可靠性參數(shù)

(2) 電纜線路為銅芯YJVG-3×400，最大載流量652 A；架空線路為JKLYJ-3×240，最大載流量547 A；功率因數(shù)均取0.9，最大線路負(fù)載率為50%。

(3) 配電設(shè)備的固定資產(chǎn)殘值率一般按5%核定，折舊年限在10~15年之間。本文折舊年限取15年，因此設(shè)備年折舊率為6.3%。設(shè)備年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)率取值在3%~5%為宜，本文取為3.5%。產(chǎn)電比E= 10元/kWh。

(4) 配電自動(dòng)化設(shè)備單價(jià)如表2所示。

重合器與分段器配合就地控制技術(shù)、分布式智能終端就地控制技術(shù)、配電自動(dòng)化主站集中控制技術(shù)以下簡(jiǎn)稱為配電自動(dòng)化1、配電自動(dòng)化2、配電自動(dòng)化3。

表 2 配電自動(dòng)化設(shè)備單價(jià)

3.2 結(jié)果分析

《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)原則》中對(duì)于供電區(qū)域的劃分以及各類型分區(qū)供電可靠性規(guī)劃目標(biāo)的要求如表3所示。

表 3 供電區(qū)域劃分表

注1：供電區(qū)域面積一般不小于5 km2。

某A類供電分區(qū)：供電面積5 km2，負(fù)荷密度20 MW/km2，現(xiàn)狀通過(guò)9組電纜單環(huán)網(wǎng)供電，平均供電半徑為3 km；每組單環(huán)網(wǎng)線路輸送11.11 MW的功率。

某B類供電分區(qū)：供電面積5 km2，負(fù)荷密度10 MW/km2，現(xiàn)狀通過(guò)6組電纜單環(huán)網(wǎng)供電，平均供電半徑為3 km；每組單聯(lián)絡(luò)線路輸送8.33 MW的功率。

基于前文評(píng)估模型及調(diào)研參數(shù)，對(duì)1組電纜單環(huán)網(wǎng)線路和1組架空線單聯(lián)絡(luò)線路在實(shí)施配電自動(dòng)化前后進(jìn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，評(píng)估結(jié)果如表4所示。

表 4 實(shí)施配電自動(dòng)化可靠性經(jīng)濟(jì)性評(píng)估結(jié)果

由表4可得如下結(jié)論。

(1) 實(shí)施配電自動(dòng)化之后，SAIDI大幅度降低，供電可靠性提升明顯。單聯(lián)絡(luò)接線的供電可靠性提升程度較單環(huán)網(wǎng)更加顯著。

(2) 不同自動(dòng)化水平的配電自動(dòng)化方案對(duì)于可靠性的提升程度也有所差別，供電可靠性提升程度由大至小排列為：分布式智能終端就地控制技術(shù)>配電自動(dòng)化主站集中控制技術(shù)>重合器與分段器配合就地控制技術(shù)。

(3) 在B類供電分區(qū)，前兩種配電自動(dòng)化技術(shù)凈收益均大于零，配電自動(dòng)化主站集中控制技術(shù)由于自身投資較大，凈收益為負(fù)；因此，推薦前兩種配電自動(dòng)化技術(shù)作為B類供電分區(qū)規(guī)劃配電自動(dòng)化的首選，其中分布式智能終端的就地控制技術(shù)為最佳方案。

(4) 在A類供電分區(qū)，后兩種配電自動(dòng)化技術(shù)凈收益是負(fù)的。主要原因是配電自動(dòng)化本身投資很大；配電自動(dòng)化的凈收益將隨著單位停電損失費(fèi)用的變化而變化，而停電損失是用平均產(chǎn)電比=10元/ kWh來(lái)估算的，需根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。

因此，在A類供電區(qū)域，對(duì)產(chǎn)電比做以下靈敏度分析。

由表5數(shù)據(jù)可知，隨著產(chǎn)電比的增加，后兩種配電自動(dòng)化技術(shù)的凈收益變?yōu)檎登译S著產(chǎn)電比的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。由此說(shuō)明，配電自動(dòng)化能帶來(lái)良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，且更適用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市核心區(qū)；產(chǎn)電比在15元/kWh以上的A類規(guī)劃區(qū)域，推薦采用分布式智能終端就地控制方案。

表 5 單位停電損失費(fèi)用靈敏度分析結(jié)果

配電自動(dòng)化主站、SCADA/DMS(配電管理系統(tǒng))可以優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行、提高管理效率，本文沒(méi)有考慮由此帶來(lái)的效益。綜合考慮以上因素，配電自動(dòng)化主站集中控制方案，在可靠性要求較高的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、負(fù)荷密度大的核心區(qū)有更好的應(yīng)用價(jià)值。

根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的產(chǎn)電比、負(fù)荷密度等情況實(shí)施差異性的配電自動(dòng)化方案，能夠在滿足供電可靠性的同時(shí)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

(1) 綜合考慮可靠性和經(jīng)濟(jì)性，建立了實(shí)施配電自動(dòng)化后的凈收益模型，其中可靠性計(jì)算部分采用的負(fù)荷點(diǎn)最小割集算法以及故障修復(fù)時(shí)間，均針對(duì)配電自動(dòng)化條件進(jìn)行了修正。

(2) 結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)定的供電區(qū)域分類，研究了適用于各供電分區(qū)的差異性配電自動(dòng)化方案。研究表明，B類供電區(qū)域推薦重合器與分段器配合的就地控制方案、分布式智能終端就地控制技術(shù)；產(chǎn)電比在15元/kWh以上的A類供電區(qū)域，推薦分布式智能終端就地控制方案。

(3) 分布式智能終端就地控制技術(shù)有很好的應(yīng)用前景，有較好的可靠性提升效益和經(jīng)濟(jì)性；配電自動(dòng)化主站、SCADA/DMS(配電管理系統(tǒng))可以優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行、提高管理效率，本文沒(méi)有考慮由此帶來(lái)的效益。綜合考慮以上因素，配電自動(dòng)化主站集中控制方案，在可靠性要求較高的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、負(fù)荷密度大的核心區(qū)有更好的應(yīng)用價(jià)值。

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(編輯 周 金梅)

Differentiated planning of distribution automation based on the reliability and economy

MENG Qinghai1, ZHU Jinmeng1, CHENG Lin2, TIAN Hao2, XIE Jinjun1

(1. College of Electrical and Control Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China; 2. Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

Distribution automation can effectively improve power supply reliability, but the balance between efficiency and investment reliability must be taken into account. Considering the reliability and investment of distribution automation, this paper establishes the model of net income after the implementation of distribution automation, which contains an improved algorithm of minimum cut sets of load point and fault repair time mathematical model under the condition of distribution automation. Combined with the power supply area designated by the classification of State Grid Corporation of China, it puts forward the best distribution automation solution suitable for differentiation of each power supply division.Research suggests that in the area of B power supply, two kinds of distribution automation technology are recommended: feeder automation based on recloser and sectionalizer,intelligent control method based on distributed protection terminal.In the area of A power supply which the ratio of value to unit electric energy consumption is greater than 15, intelligent control method based on distributed protection terminal is recommended. For areas with developed economies, high load density, and high reliability requirements,distribution automation system is recommended and the range of the ratio of value to unit electric energy consumption is provided.

distribution automation; reliability; economy; load point algorithm of minimum cut sets; differentiated planning

10.7667/PSPC151567

2015-09-05；

2015-10-26

孟慶海(1971-)，男，博士，研究員，從事防爆電氣安全、配網(wǎng)綜合自動(dòng)化的教學(xué)和研究工作；朱金猛(1987-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)可靠性、配電網(wǎng)規(guī)劃。E-mail: m18310136049@163.com