考慮分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法

李文汗，趙冬梅，王心，于輝

（1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京 100192）

考慮分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法

李文汗1，趙冬梅1，王心1，于輝2

（1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京 100192）

為系統(tǒng)分析分布式電源（DG）多點(diǎn)、高滲透并網(wǎng)給配電網(wǎng)設(shè)備帶來(lái)的影響，量化評(píng)估配電網(wǎng)現(xiàn)有設(shè)備對(duì)分布式電源的接納能力，本文基于分布式電源并網(wǎng)影響建立了針對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性3個(gè)方面的設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。參照現(xiàn)行國(guó)標(biāo)規(guī)定及專家經(jīng)驗(yàn)給出評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法及評(píng)分曲線，并利用層次分析法與主成分分析法相結(jié)合的方法為指標(biāo)賦權(quán)，計(jì)算得到考慮分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。利用本文提出的評(píng)價(jià)體系和評(píng)估方法對(duì)我國(guó)某地區(qū)實(shí)際配電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)比分析了DG接入前后、DG集中接入以及DG分散接入3種情況下配電網(wǎng)設(shè)備的適應(yīng)情況，并針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果提出配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性改造實(shí)施方案。算例結(jié)果表明，所提評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)估方法能夠直接量化評(píng)估配電網(wǎng)設(shè)備對(duì)分布式電源的整體適應(yīng)能力；同時(shí)，各分指標(biāo)評(píng)分可準(zhǔn)確定位配電網(wǎng)接納分布式電源設(shè)備運(yùn)行薄弱環(huán)節(jié)，從而為配電網(wǎng)的建設(shè)改造和優(yōu)化運(yùn)行提供有力依據(jù)。

分布式電源；配電網(wǎng)；設(shè)備適應(yīng)性；評(píng)價(jià)體系；評(píng)估方法；改造策略

在能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，大量分布式電源的并網(wǎng)運(yùn)行必將成為未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)[1-2]，如何在確保電網(wǎng)安全可靠供電的前提下對(duì)迅猛發(fā)展的分布式電源進(jìn)行消納，是智能電網(wǎng)建設(shè)中必須面對(duì)的重大技術(shù)問題。為提高配電網(wǎng)對(duì)分布式電源的消納能力，評(píng)估分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行效益，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。文獻(xiàn)[3]從經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性3個(gè)方面建立了分布式電源并網(wǎng)綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系并求得分布式電源并網(wǎng)方案的綜合評(píng)價(jià)值。文獻(xiàn)[4]同時(shí)考慮了電網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)和環(huán)境經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，建立了分布式電源并網(wǎng)對(duì)配網(wǎng)影響的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。文獻(xiàn)[5]針對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電站的量測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)，提出光伏電站并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)影響的正負(fù)效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及計(jì)算方法。文獻(xiàn)[6]提出了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的分布式電源并網(wǎng)脆弱性評(píng)價(jià)方法，用于識(shí)別分布式電源并網(wǎng)后原供電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

現(xiàn)有研究多從分布式電源角度出發(fā)，分析其并網(wǎng)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的影響情況，其研究成果不能反映傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)分布式電源的接納能力，對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備更新及改造的指導(dǎo)意義不明確。為彌補(bǔ)現(xiàn)有研究的不足，本文從配電網(wǎng)接納能力角度出發(fā)，提出反映配電設(shè)備對(duì)分布式電源適應(yīng)能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法，并針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果提出配電網(wǎng)接納分布式電源設(shè)備適應(yīng)性改造方案。

1 配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

1.1 指標(biāo)設(shè)置原則

本文設(shè)備適應(yīng)性指標(biāo)的設(shè)置從配電網(wǎng)接納分布式電源的運(yùn)行安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性出發(fā)[7-8]，內(nèi)容包括配電網(wǎng)線路、斷路器、配電變壓器、繼電保護(hù)裝置等主要設(shè)備，著重反映分布式電源并網(wǎng)前后設(shè)備運(yùn)行差異，同時(shí)在保證指標(biāo)科學(xué)有效的基礎(chǔ)上，力求計(jì)算簡(jiǎn)單，所需數(shù)據(jù)量小，且對(duì)于安全等級(jí)要求不同的配電設(shè)備具有較好的適應(yīng)性。

1.2 設(shè)備適應(yīng)性指標(biāo)的設(shè)置及其計(jì)算方法

1.2.1 配電線路適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

1）線路平均負(fù)載率

線路平均負(fù)載率可用于衡量DG并網(wǎng)前后網(wǎng)絡(luò)功率傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性和可靠性，用Id1表示。

式中：PG為電網(wǎng)電源所發(fā)電量；PDG為分布式電源凈上網(wǎng)量；IiN和UiN分別為線路i的額定電流和額定電壓；NL為配電線路總數(shù)。

2）重載線路占比

重載線路占比即負(fù)載率超過線路額定容量70%的配電線路占所評(píng)價(jià)系統(tǒng)配電線路總數(shù)的比重，用于衡量DG并網(wǎng)前后線路運(yùn)行的安全性，用Id2表示。

式中：m1為分布式電源并網(wǎng)后線路負(fù)載率超過其額定載流量70%的線路條數(shù)；NL為配電線路總數(shù)。

3）載荷處在最佳運(yùn)行區(qū)間的線路占比

載荷處在最佳運(yùn)行區(qū)間的線路占比用Id3表示，用于評(píng)價(jià)DG并網(wǎng)前后配電線路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

式中：m2為DG并網(wǎng)后配電線路負(fù)載率處在其最佳運(yùn)行區(qū)間的線路條數(shù)。本文認(rèn)為，線路載荷運(yùn)行最佳區(qū)間為其額定容量的40%～60%；NL為配電線路總數(shù)。1.2.2 配電網(wǎng)斷路器適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

1）開斷容量平均裕度

開斷容量平均裕度為待評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)中所有斷路器開斷容量裕度的平均值，用于衡量DG并網(wǎng)前后配電網(wǎng)斷路器的可靠程度，用Id4表示。

式中：Mj為斷路器j的開斷容量裕度；Ns為配電系統(tǒng)斷路器總數(shù)。

2）開關(guān)合格率

開關(guān)合格率是反映DG并網(wǎng)后斷路器運(yùn)行安全狀況的重要指標(biāo)，用Id5表示。

式中：m3為DG并網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)中仍能正常開斷的斷路器個(gè)數(shù)；NS為配電系統(tǒng)斷路器總數(shù)。

1.2.3 配電變壓器適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

1）容載比

容載比是指某一供電區(qū)域變電設(shè)備總?cè)萘颗c對(duì)應(yīng)總負(fù)荷的比值，用于評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)變壓器運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，本文中容載比用Id6表示。

式中：PT為DG并網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)中變電設(shè)備總?cè)萘?；PL為所評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷總量。

2）重載變壓器占比

重載變壓器占比即負(fù)載率超過變壓器額定容量80%的變壓器占所評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)所有變壓器的比重，用于評(píng)價(jià)DG并網(wǎng)前后配電變壓器的運(yùn)行安全

性，用Id7表示。

式中：m4為變壓器負(fù)載率超過其額定容量80%的變壓器臺(tái)數(shù)；NT為配電系統(tǒng)變壓器總臺(tái)數(shù)。

3）載荷處在最佳運(yùn)行區(qū)間的變壓器占比

載荷處在最佳運(yùn)行區(qū)間的變壓器占比用Id8表示，是反映DG并網(wǎng)后變壓器運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。

式中：m5為DG并網(wǎng)后載荷處在其最佳運(yùn)行區(qū)間的變壓器臺(tái)數(shù)；NT為配電系統(tǒng)變壓器總臺(tái)數(shù)。本文認(rèn)為變壓器負(fù)載率為其額定容量的50%～70%時(shí)運(yùn)行狀況最佳。

1.2.4 配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前城市中低壓配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置多采用三段式電流保護(hù)[9]，故本文僅針對(duì)配電網(wǎng)三段式電流保護(hù)對(duì)分布式電源的適應(yīng)情況進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)置如下：

1）故障情況保護(hù)誤動(dòng)率

故障情況保護(hù)誤動(dòng)率用Id9表示，該指標(biāo)針對(duì)三段式電流保護(hù)的Ⅰ段保護(hù)及Ⅱ段保護(hù)設(shè)置，用于評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)裝置的工作狀況。

式中：m6為DG并網(wǎng)后配電網(wǎng)故障情況下繼電保護(hù)誤動(dòng)個(gè)數(shù)；NP為配電系統(tǒng)保護(hù)裝置安裝總數(shù)。

2）保護(hù)靈敏度校驗(yàn)合格率

DG并網(wǎng)點(diǎn)下游短路時(shí)，將導(dǎo)致流過其上游保護(hù)的短路電流減小，保護(hù)靈敏度下降，因此需對(duì)DG并網(wǎng)點(diǎn)上游保護(hù)的靈敏系數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。保護(hù)靈敏度校驗(yàn)合格率用Id10表示。

式中：m7為分布式電源并網(wǎng)后能夠通過靈敏系數(shù)校驗(yàn)的保護(hù)總數(shù)；NP為配電系統(tǒng)保護(hù)裝置安裝總數(shù)。

3）正常運(yùn)行時(shí)的保護(hù)誤動(dòng)率

DG并網(wǎng)容量較大時(shí)可能導(dǎo)致部分線路出現(xiàn)逆向潮流，當(dāng)DG并網(wǎng)容量大于其下游負(fù)荷的2倍時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)上游饋線的逆向電流可能超過原線路過電流保護(hù)整定值，從而導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。因此，需對(duì)DG并網(wǎng)后系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下線路過電流保護(hù)進(jìn)行校驗(yàn)，正常運(yùn)行時(shí)的保護(hù)誤動(dòng)率用Id11表示。

式中：m8為DG并網(wǎng)后配電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下發(fā)生誤動(dòng)的保護(hù)個(gè)數(shù)；NP為配電系統(tǒng)保護(hù)裝置安裝總數(shù)。

需要指出的是，本文所提配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性指標(biāo)不僅能夠反映配電設(shè)備在DG并網(wǎng)前后的運(yùn)行差異，同時(shí)還能夠體現(xiàn)DG并網(wǎng)后配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，為提高配電網(wǎng)接納能力的設(shè)備升級(jí)改造提供依據(jù)。

1.3 設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

綜合前文所述，根據(jù)層次分析法[10]建立配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。該評(píng)價(jià)體系共分為3層，第1層為決策目標(biāo)層，是該評(píng)價(jià)體系及評(píng)價(jià)過程的最終目的，其值能夠反映某一配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的整體適應(yīng)情況；第2層為準(zhǔn)則層，其計(jì)算結(jié)果能夠反映分布式電源并網(wǎng)后配電網(wǎng)某一方面的運(yùn)行特性；第3層為因素層，該層指標(biāo)計(jì)算值可直觀反映DG并網(wǎng)后各配電設(shè)備的運(yùn)行狀況，并作為配電設(shè)備更新改造的直接依據(jù)。

圖1 配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)層次體系Fig.1 Evaluation system of the adaptability of the distribution equipment

2 配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法及流程

2.1 評(píng)分曲線

由于上述評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算值具有不同的量綱，無(wú)法直接加權(quán)求取綜合評(píng)價(jià)，因此本文根據(jù)相關(guān)國(guó)標(biāo)規(guī)定[11]結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)制定配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分曲線如表1所示。

2.2 綜合評(píng)價(jià)方法

為計(jì)算配電設(shè)備適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，需對(duì)各指標(biāo)評(píng)分進(jìn)行加權(quán)求和，即：

式中：m為指標(biāo)總數(shù)；Ii為第i個(gè)指標(biāo)的評(píng)分結(jié)果；ωi為第i個(gè)指標(biāo)權(quán)重，它滿足：

由式（13）可知，指標(biāo)權(quán)重的確定對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響至關(guān)重要。為綜合考慮專家經(jīng)驗(yàn)及客觀數(shù)據(jù)對(duì)指標(biāo)權(quán)重的影響，本文采用層次分析法和主成分分析法[12]相結(jié)合的方法確定權(quán)重，即利用層次分析法和主成分分析法分別確定各指標(biāo)權(quán)重，再依據(jù)式（14）將兩者結(jié)合得到指標(biāo)綜合權(quán)重。

式中：ω為綜合權(quán)重向量；ωAHP、ωPCA分別為層次分析法和主成分分析法確定的權(quán)重向量。

層次分析法根據(jù)下層指標(biāo)相對(duì)于上層指標(biāo)的重要程度利用九級(jí)標(biāo)度法[13]構(gòu)造判斷矩陣，求取判斷矩陣最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量并將其歸一化，即得到下層指標(biāo)相對(duì)于上層指標(biāo)權(quán)重向量，也稱為層次單排序權(quán)重向量。

為計(jì)算底層指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重向量，還需對(duì)各層指標(biāo)進(jìn)行層次總排序。設(shè)k-1層相對(duì)于總目標(biāo)的排序權(quán)重向量為ak-1，以第k-1層第j個(gè)因素作為比較準(zhǔn)則時(shí)，第k層各因素的相對(duì)重要性標(biāo)度為bj，

令Bk=（b，b，…，b），q為第k-1層所含因素個(gè)數(shù)，Bk為p行q列矩陣。第k層各因素相對(duì)于總目標(biāo)的排序權(quán)重向量為

以此類推，即可由第2層指標(biāo)相對(duì)于總目標(biāo)的權(quán)重向量（第2層指標(biāo)的單排序權(quán)重向量即為其總排序權(quán)重向量）求得最底層指標(biāo)相對(duì)于總目標(biāo)的權(quán)重向量，也即為層次分析法確定的指標(biāo)權(quán)重向量。

主成分分析法確定指標(biāo)權(quán)重主要依賴于樣本數(shù)據(jù)[14-15]：設(shè)指標(biāo)個(gè)數(shù)為m，需要采集的樣品個(gè)數(shù)為n（主成分分析法計(jì)算要求n＞m），利用采集樣本數(shù)據(jù)構(gòu)造規(guī)模為n*m的樣本矩陣，并由式（17）求取矩陣中每列元素的方差貢獻(xiàn)率sj，即為該列樣本對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重值。

式中：xij為樣本矩陣第i行第j列元素；xˉj為樣本矩陣第j列元素平均值。

2.3 評(píng)價(jià)流程

綜合以上分析，總結(jié)本文所提評(píng)價(jià)方法的操作流程如下：

1）建立配電網(wǎng)接納分布式電源設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)層次體系。

2）采樣并計(jì)算分布式電源并網(wǎng)前后配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3）利用評(píng)分曲線，對(duì)指標(biāo)計(jì)算值進(jìn)行評(píng)分，對(duì)于多次采樣得到的計(jì)算值可取平均值進(jìn)行評(píng)分。

4）利用層次分析法和主成分分析法分別確定指標(biāo)權(quán)重向量，并結(jié)合兩者得到指標(biāo)綜合權(quán)重。

5）利用指標(biāo)綜合權(quán)重對(duì)指標(biāo)評(píng)分結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和，得到配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果并根據(jù)表2評(píng)價(jià)配電設(shè)備適應(yīng)能力的優(yōu)劣。

表2 配電網(wǎng)接納分布式電源網(wǎng)架適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果推薦表Tab.2 Recommendation of the equipment adaptability evaluation

3 算例分析

本文以我國(guó)某地區(qū)實(shí)際配電網(wǎng)為例對(duì)所提評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及方法進(jìn)行驗(yàn)證，配電網(wǎng)一次接線示意圖如圖2所示（DG未并網(wǎng)）。該示例配電網(wǎng)為單電源輻射網(wǎng)絡(luò)，包含110 kV、10 kV、400 V 3個(gè)電壓等級(jí)，網(wǎng)絡(luò)總負(fù)荷50.28 MW，負(fù)荷功率因數(shù)為0.9，并網(wǎng)分布式電源類型包括雙饋風(fēng)機(jī)、光伏電源及小型發(fā)電機(jī)，并網(wǎng)電壓等級(jí)為10 kV和400 V，單個(gè)分布式電源容量不超過1 MW，均采用恒功率因數(shù)控制方式，功率因數(shù)為0.98（滯后）。為適度超前地考慮配電網(wǎng)設(shè)備改造策略，結(jié)合地區(qū)分布式電源發(fā)展情況，本文算例仿真將分布式電源并網(wǎng)總量控制為12.5 MW，且保持額定出力運(yùn)行。

圖2 配電網(wǎng)一次接線示意圖Fig.2 The diagram of primary w iring of the distribution network

在DIgSILENT15.1環(huán)境下仿真計(jì)算分布式電源未接入、分布式電源集中接入和分布式電源分散接入3種情況下配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)并根據(jù)評(píng)分曲線對(duì)指標(biāo)計(jì)算值進(jìn)行評(píng)分，計(jì)算結(jié)果及評(píng)分如表3所示。

表3 配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算值及評(píng)分Tab.3 The values and ratings of the indexes of the equipment adaptability evaluation

利用層次分析法和主成分分析法分別確定指標(biāo)權(quán)重，并根據(jù)式（14）求取指標(biāo)綜合權(quán)重，得到配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重如表4所示。

表4 配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.4 The weights of the indexes of the equipment adaptability evaluation

利用指標(biāo)綜合權(quán)重將表3所示指標(biāo)評(píng)分加權(quán)求和，即可得到分布式電源未接入、分布式電源集中接入和分布式電源分散接入3種情況下配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性綜合評(píng)分，根據(jù)評(píng)價(jià)等級(jí)推薦表得到評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。

表5 配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果Tab.5 Evaluation results of the equipment adaptability

由表3所示的計(jì)算結(jié)果可以看出，分布式電源的接入能夠優(yōu)化個(gè)別設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)，如重載線路占比、變壓器容載比及最佳載荷運(yùn)行的變壓器占比等，這是由于負(fù)荷對(duì)分布式電源的就地消納使得線路和變壓器中流過的功率減少，但隨著接入分布式電源并網(wǎng)容量的增加，這種優(yōu)化趨勢(shì)可能發(fā)生改變。

同時(shí)，分布式電源的接入會(huì)導(dǎo)致大部分設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)嚴(yán)重惡化，尤其是對(duì)開關(guān)設(shè)備和繼電保護(hù)裝置的影響極為嚴(yán)重，因此在配電網(wǎng)設(shè)備改造過程中應(yīng)尤其對(duì)開斷設(shè)備及保護(hù)裝置的改造予以關(guān)注。

分布式電源接入方式不同時(shí)，配電設(shè)備的適應(yīng)能力也有較大差別。同一配網(wǎng)、相同容量分布式電源分散接入電網(wǎng)時(shí)，各分指標(biāo)計(jì)算值及設(shè)備適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果都明顯優(yōu)于分布式電源集中接入的情況。因此，在并網(wǎng)條件允許的情況下，分布式電源應(yīng)優(yōu)先采用分散方式接入以提高滲透能力；但考慮接入條件的最惡劣情況，同時(shí)為配電網(wǎng)的接納能力留有裕度，配電網(wǎng)改造應(yīng)選擇分布式電源集中接入情況下的計(jì)算數(shù)據(jù)作為改造依據(jù)。

4 配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性改造策略

針對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果，本文從配電網(wǎng)對(duì)分布式電源的穩(wěn)定消納及經(jīng)濟(jì)消納2方面入手，以分布式電源集中接入情況下配電設(shè)備的適應(yīng)能力為依據(jù)提出配電網(wǎng)設(shè)備改造實(shí)施方案如下文。4.1 配電線路改造

當(dāng)分布式電源接入容量大于并網(wǎng)點(diǎn)下游負(fù)荷的2倍時(shí)，其并網(wǎng)點(diǎn)上游饋線負(fù)載率增加，可能導(dǎo)致配電線路重載甚至過載運(yùn)行，此時(shí)需要更換線徑較大的配電線路以保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

線路線徑選取的依據(jù)是結(jié)合分布式電源發(fā)電量與線路所帶負(fù)荷的差值，以滿足最大電流為依據(jù)，同時(shí)利用經(jīng)濟(jì)電流密度對(duì)線徑進(jìn)行校核。最大負(fù)荷電流的計(jì)算方法為

式中：Imax為流過線路的最大電流；Pload為線路原有負(fù)荷有功功率；PDG為分布式電源所發(fā)有功功率，通常按照裝機(jī)容量考慮；U為分布式電源的接入電壓等級(jí)；cosφ為系統(tǒng)功率因數(shù)。

設(shè)原有線路額定電流為In，當(dāng)Imax≤In時(shí)，無(wú)需更換線路，反之則需要更換線路使之滿足分布式電源接入后的最大電流需求。

4.2 開斷設(shè)備改造

分布式電源的接入會(huì)導(dǎo)致短路點(diǎn)電流的增加，降低斷路器開斷裕度，嚴(yán)重時(shí)甚至造成斷路器不能正常開斷。

以前文算例為例，由表3中的計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，分布式電源并網(wǎng)后配電網(wǎng)斷路器的平均開斷容量裕度（Id4）大幅下降，同時(shí)出現(xiàn)個(gè)別斷路器不能正常開斷的情況（Id5）。因此需對(duì)分布式電源并網(wǎng)后各斷路器安裝處可能出現(xiàn)的最大短路電流重新進(jìn)行校驗(yàn)，并更換不滿足運(yùn)行要求的斷路器。

4.3 保護(hù)裝置改造

由表3中計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，分布式電源并網(wǎng)后，原網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)裝置出現(xiàn)以下不正常運(yùn)行狀況：部分電流保護(hù)在配電網(wǎng)故障情況下發(fā)生誤動(dòng)（Id9）、部分電流保護(hù)靈敏度校驗(yàn)不合格（Id10）、部分保護(hù)在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下發(fā)生誤動(dòng)（Id11）。

針對(duì)上述問題提出保護(hù)裝置改造措施：DG并網(wǎng)點(diǎn)下游故障時(shí)，對(duì)其并網(wǎng)點(diǎn)上游保護(hù)進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，對(duì)不能滿足要求的保護(hù)重新整定，對(duì)重新整定后速斷保護(hù)范圍嚴(yán)重縮短的保護(hù)加裝電壓電流聯(lián)鎖速斷保護(hù)[16]；DG并網(wǎng)點(diǎn)上游或相鄰線路故障時(shí)，為避免并網(wǎng)點(diǎn)上游保護(hù)誤動(dòng)，需采取措施限制分布式電源向短路點(diǎn)反送電流，必要時(shí)考慮為保護(hù)加裝方向元件；針對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下可能發(fā)生誤動(dòng)的保護(hù)，可依據(jù)DG并網(wǎng)后線路的過負(fù)荷電流對(duì)保護(hù)動(dòng)作值進(jìn)行重新整定。

5 結(jié)論

為量化評(píng)估現(xiàn)狀配電網(wǎng)對(duì)分布式電源的接納能力，本文基于分布式電源并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行影響，從配電網(wǎng)運(yùn)行安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性3方面入手，提出了分布式電源并網(wǎng)后可反映配電網(wǎng)相關(guān)線路、開關(guān)、變壓器、繼電保護(hù)等設(shè)備運(yùn)行狀況的設(shè)備適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法及流程。應(yīng)用所提方法對(duì)某地區(qū)實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并依據(jù)所得評(píng)價(jià)結(jié)果有針對(duì)性地提出配電網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)性改造方案。分析結(jié)果表明本文所提評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可直接反映配電網(wǎng)現(xiàn)狀設(shè)備對(duì)不同接入方式的分布式電源的消納能力，且各分指標(biāo)計(jì)算結(jié)果能夠反映配電網(wǎng)現(xiàn)狀設(shè)備運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，并為配電網(wǎng)設(shè)備更新改造和優(yōu)化運(yùn)行提供有力依據(jù)。

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（編輯 徐花榮）

Adaptability Evaluation for the Distribution Equipment Considering Distributed Generations

LIWenhan1，ZHAO Dongmei1，WANG Xin1，YU Hui2
（1.School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China；2.China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China）

To obtain a comprehensive analysis of the impact caused by the distributed generations（DG）on the operation of distribution network equipment and assess the capacity of distribution network to accept distributed generations，this paper establishes an adaptability evaluation system for the distribution equipment to accept DG based on the DG operating characteristics and influence.The calculation method and scoring curve of adaptability indexes are given according to the current national standard and expertise，and the weights of the evaluation indicators are determined by combination of the Analytic Hierarchy Process（AHP）with Principal Component Analysis（PCA），and the comprehensive evaluation result of the adaptability of the distribution equipment considering the DG integration is obtained by calculation.The proposed method is used to evaluate an actual distribution network for three caseswhen the DG is integrated，centralized and decentralizedrespectively.On the basis of the evaluation results，the paper proposes the implementation plan for the adaptive transformation of distribution network equipment.The simulation results show that the proposed evaluation index system and evaluation method can quantitatively assess the whole adaptability of the distribution equipment to the DG，and also each sub-index score can accurately locate the weak points of the equipment accepting the DG，so as to provide a strong basis for the construction and innovation and optimized operation of the distribution network.

distributed power；distribution network；equipment adaptability；evaluation system；evaluation method；transformation strategy

2015-10-15。

李文汗（1992—），女，碩士研究生，從事新能源并網(wǎng)技術(shù)研究；

趙冬梅（1965—），女，教授，博士生導(dǎo)師，從事電力系統(tǒng)故障診斷、分布式電源并網(wǎng)技術(shù)等研究；

王 心（1991—），女，碩士研究生，從事新能源并網(wǎng)技術(shù)研究；

于 輝（1978—），女，碩士，工程師，從事微電網(wǎng)及分布式電源并網(wǎng)技術(shù)、配電網(wǎng)運(yùn)行分析等方面的研究。

北京市產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)研究生基地項(xiàng)目資助。

Project Supported by Graduate Funding Base Project Jointly by Enterprise，University and Research Institute of Beijing Municipality.

1674-3814（2017）02-0117-07

TM727

A