評估中壓配電網(wǎng)可靠性的方法研究

郭海云(呼和浩特供電局,內(nèi)蒙古呼和浩特 010050)

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評估中壓配電網(wǎng)可靠性的方法研究

郭海云
(呼和浩特供電局,內(nèi)蒙古呼和浩特 010050)

【摘 要】在復(fù)雜配電網(wǎng)的背景下,本文首先對中壓配電網(wǎng)可靠性的特性進(jìn)行了闡述,主要包括可靠性的評估指標(biāo)及指標(biāo)特點,重點對現(xiàn)有配電網(wǎng)的可靠性評估方法進(jìn)行了介紹,對比和研究了現(xiàn)有中壓配電網(wǎng)可靠性評估的方法,包括網(wǎng)絡(luò)等值法和分塊算法,分析了配電網(wǎng)的自愈控制對提高配電網(wǎng)可靠性的重要作用,最后展望了未來配電網(wǎng)的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 可靠性評估 網(wǎng)絡(luò)等值法 分塊算法 失負(fù)荷分析 自愈控制

對配電網(wǎng)可靠性分析主要有模擬法和解析法兩大類。包括了面向開關(guān)設(shè)備、負(fù)荷點以及面向某些特定原件的混合算法?；诰W(wǎng)絡(luò)等值法和分塊算法的混合算法，雖然在計算速度上有很大的提升，但其對復(fù)雜配電網(wǎng)進(jìn)行等值或者分塊是都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，需要耗費大量時間，因此在實際的配電網(wǎng)評估中大多應(yīng)用解析法中的故障模式與故障后果分析法?，F(xiàn)有配電網(wǎng)可靠性方法在擁有各自優(yōu)勢的同時都存在一定的技術(shù)難題和缺陷。

1 配電網(wǎng)可靠性評估的指標(biāo)和各個指標(biāo)的特點

對配電網(wǎng)可靠性的研究即是研究配電網(wǎng)系統(tǒng)本身和它向用戶提供用電的能力的可靠性研究。配電系統(tǒng)的可靠性主要通過平均故障率、每次故障的平均停電持續(xù)時間以及年平均停電持續(xù)時間來體現(xiàn)。隨著配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一般配電網(wǎng)都規(guī)模較大，且其中包含開環(huán)和閉環(huán)的環(huán)網(wǎng)，其中還有聯(lián)絡(luò)斷路器或開關(guān)，線路的長短也有長有短，且經(jīng)各種開關(guān)或隔離刀閘進(jìn)行了分段。但是配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)并不會因為高階失效事件而受到太大影響，其輻射式或者弱環(huán)網(wǎng)的性質(zhì)，使其單個的配電原件故障率和停電時間大大降低。

2 常用的配電網(wǎng)可靠性評估研究方法

2.1 網(wǎng)絡(luò)等值法

2.1.1 網(wǎng)絡(luò)等值法的實現(xiàn)

結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)由大量的饋線組成，饋線可分為主饋線和分支饋線，分支饋線又包含下一級分支饋線，每個分支饋線還包括不同的原件以及其連接的負(fù)荷支路，利用配電網(wǎng)的這個特點，可以將配電網(wǎng)進(jìn)行分層?？梢詫⒚恳粭l饋線以及它所包含的原件和負(fù)荷支路分在同一級，再將此饋線的分支饋線分在下一級，但是也要保證分支饋線分在同一層。區(qū)域網(wǎng)絡(luò)由以饋線為單位的不同區(qū)域組成，而且區(qū)域中的原件及負(fù)荷點具有相同的故障停電時間和可靠性指標(biāo)，這樣就可以減少可靠性評估時的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)和負(fù)荷點數(shù)，從而減少配電網(wǎng)可靠性評估時的計算量。

2.1.2 網(wǎng)絡(luò)等值法的缺點

復(fù)雜的配電網(wǎng)通過饋線分層可以得到簡化，但是簡化的過程計算量也很大，需要對子系統(tǒng)完成多次連續(xù)的等效，節(jié)點需要進(jìn)行合并與分解，而且得到的結(jié)果是等效的系統(tǒng)和負(fù)荷的可靠性，并非每個負(fù)荷的可靠性指標(biāo)，要得到每個負(fù)荷的指標(biāo)還要對等效系統(tǒng)和負(fù)荷繼續(xù)用FMEA，這個過程需要進(jìn)行大量的計算。

2.2 分塊計算

2.2.1 分塊計算的實現(xiàn)

將系統(tǒng)分為包含多個元素的塊，故障節(jié)點可以通過對每個塊采用故障擴(kuò)散的方法進(jìn)行搜索，進(jìn)而得到負(fù)荷點以及饋線和系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。塊的形成基于鄰接矩陣，且運用稀疏技術(shù)進(jìn)行存儲，這樣可以節(jié)省對塊中所有元素一一枚舉的時間，從而可以降低對配電系統(tǒng)的評估時間。分塊算法的缺點也很明顯，當(dāng)節(jié)點和開關(guān)數(shù)目較大的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時，分塊需要耗費較長的時間。這對實際應(yīng)用造成很大的阻礙。

2.2.2 分塊計算的缺點

用稀疏技術(shù)進(jìn)行存儲節(jié)省了對塊中所有元素一一枚舉的時間，但當(dāng)節(jié)點和開關(guān)數(shù)目較大的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時，分塊需要耗費較長的時間，這對實際應(yīng)用造成很大的阻礙。

2.3 失負(fù)荷分析

2.3.1 失負(fù)荷分析的實現(xiàn)

失負(fù)荷分為全部失負(fù)荷和部分失負(fù)荷。當(dāng)發(fā)生故障的原件位于供電的最小割集中時，負(fù)荷供電完全失效，為全部失負(fù)荷。當(dāng)故障發(fā)生在有容量約束的電力原件時，會使其余的原件負(fù)載過大從而使部分負(fù)荷被切除，為部分失負(fù)荷。實際的配電網(wǎng)中多含有環(huán)狀網(wǎng)和有容量約束的原件，所以對配電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評估，要注意部分失負(fù)荷對可靠性評估的影響。對于輻射型配電網(wǎng)，若其中包含可以實施負(fù)荷轉(zhuǎn)移的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，也要考慮容量約束的影響。采用樹狀網(wǎng)二次潮流估計的方法來分析失負(fù)荷，且只估算潮流變化較大的節(jié)點和線路，可以簡化大量的計算。

2.3.2 失負(fù)荷分析的缺點

采用樹狀網(wǎng)二次潮流估計的方法來分析失負(fù)荷，且只估算潮流變化較大的節(jié)點和線路，雖然可以簡化大量的計算，但是分別對相關(guān)故障的潮流計算需要耗費大量時間。

3 未來研究方向展望

對配電網(wǎng)評估的方法的研究終其目的在于如何增強(qiáng)配電網(wǎng)的可靠性，智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)已成為提高配電網(wǎng)供電可靠性和安全性，抵御連鎖故障與大面積停電事故發(fā)生，解決大量DG 接入的主要技術(shù)手段。配電網(wǎng)可靠度得提升依賴于采用智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)，可以使電網(wǎng)故障時非故障段的停電時間減少。配電系統(tǒng)的快速仿真與模擬、智能分析與決策等能力制約了配電網(wǎng)自愈控制功能的實現(xiàn)，今后應(yīng)大力發(fā)展配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)與自適應(yīng)整定、分布式計算等技術(shù)，自愈控制技術(shù)的發(fā)展對配電網(wǎng)可靠性的提高有著至關(guān)重要的作用。

4 結(jié)語

配電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)主要有平均故障率、每次故障的平均停電持續(xù)時間以及年平均停電持續(xù)時間，通過對各指標(biāo)的控制產(chǎn)生了各種對現(xiàn)有配電網(wǎng)的可靠性評估方法。網(wǎng)絡(luò)等值法通過饋線分層可以使配電網(wǎng)得到簡化，但是簡化的過程計算量也很大；分塊計算用稀疏技術(shù)進(jìn)行存儲，但當(dāng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時分塊需要耗費較長的時間；失負(fù)荷分析采用樹狀網(wǎng)二次潮流估計，可以簡化大量的計算，但分別對相關(guān)故障的潮流計算需要耗費大量時間。通過對各種方法對比，每種方法都各有利弊。對于如何提高配電網(wǎng)的可靠性，智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)成為了一個解決方向。

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作者簡介:郭海云(1976—),男,內(nèi)蒙自治區(qū)呼和浩特人,本科,主管,配電網(wǎng)專業(yè)。