面向智能配電網(wǎng)的高中壓電網(wǎng)契合程度的評估方法

韓旭君，何奉祿

（1.海南電網(wǎng)有限責任公司文昌供電局，海南文昌 571300；2.廣州市奔流電力科技有限公司，廣州 510630）

0 引言

配電網(wǎng)處于電網(wǎng)末端，有著電能分配的功能，其運行狀態(tài)的好壞不僅影響終端用戶的體驗，還影響整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性。智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，成為當今配電網(wǎng)的發(fā)展方向[1-3]。配電網(wǎng)的契合程度影響智能配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟性。

在高中壓配電網(wǎng)層級目前有較多的文獻集中研究網(wǎng)架、容量規(guī)劃及源網(wǎng)協(xié)調(diào)等方面的內(nèi)容。阮永麗[4]提出以空間負荷分布水平劃分供電區(qū)域的分區(qū)研究思想，提出了基于電網(wǎng)轉(zhuǎn)供電能力評估的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究方法。林茂盛[5]為解決中壓配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇問題，建立了中壓配電網(wǎng)典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)集合，并研究了影響網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇的影響因素。覃蕓等[6]基于SMART準則提出了一套適合評估規(guī)劃的差異化建設(shè)電網(wǎng)的指標體系，對構(gòu)建的差異化建設(shè)電網(wǎng)進行決策評估。肖峻等[7]為有效地減少儲能投資，優(yōu)化整個電網(wǎng)的經(jīng)濟效益，提出了一種儲能容量和位置優(yōu)化方法。穆永錚等[8]從可靠性均衡的角度，提出一種利用虛擬機組進行源網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃的方法。張玥等[9]基于Copula理論提出了考慮風(fēng)電相關(guān)性的源網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃方法，并探討風(fēng)電相關(guān)性對規(guī)劃方案的影響。

上述研究都集中在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、容量優(yōu)化規(guī)劃、源網(wǎng)協(xié)調(diào)等方面，對高壓與中壓配電網(wǎng)之間契合問題的研究重視程度稍顯欠缺，因此本文根據(jù)電網(wǎng)實際情況構(gòu)建高中壓電網(wǎng)契合度評估指標體系，并利用層次分析法提出契合度綜合評估指標評分方法。

1 契合度綜合評估指標體系

1.1 契合度評估指標選取

評估指標體系應(yīng)避免耦合并且需盡可能高程度地表述出實際的情況。按照上述原則選取110 kV 變電站負載率、110 kV 變電站關(guān)聯(lián)度、110 kV 變電站中壓出線合理度3 個指標來衡量高中壓電網(wǎng)的契合程度，其中110 kV 變電站中壓出線合理度包括間隔利用率、線路重載率、不可轉(zhuǎn)供率、主干過長率指標。具體定義如下。

（1）110 kV變電站負載率

式中：Pi,max為變電站i的實際最大負荷；Si為變電站i的實際容量。

（2）110 kV變電站關(guān)聯(lián)度

式中：Si為變電站i 的實際容量；Sj為變電站i 所帶的第j 臺配變的容量。

（3）110 kV變電站中壓出線合理度

式中：ri為110 kV 變電站中壓出線合理度；Lspace,i′為110 kV變電站i 的間隔利用率；Lhigh,i為該變電站中壓出線重載率；Lno-turn,i為該變電站中壓出線不可轉(zhuǎn)供率；Llong,i為該變電站中壓出線主干過長率；ρ1、ρ2、ρ3、ρ4分別為每一項的權(quán)重，滿足ρ1+ρ2+ρ3+ρ4=1。

（4）間隔利用率

式中：ai為變電站i的間隔利用率；Vuse為已利用間隔數(shù)；Vi為總間隔數(shù)。

（5）線路重載率

式中：bi為變電站i的線路重載率；Wh為重載線路數(shù)；Wi為線路總數(shù)。

（6）不可轉(zhuǎn)供率

式中：ci為不可轉(zhuǎn)供率；Yu為不可轉(zhuǎn)供線路數(shù)；Yi為線路總數(shù)。

（7）主干過長率

式中：ei為主干過長率；Zl為主干過長線路數(shù)；Zi為線路總數(shù)。

1.2 契合度評估指標分類

按照指標取值對配電網(wǎng)協(xié)調(diào)性的影響可將指標進行分類，如表1所示。

表1 契合度評估指標分類

根據(jù)實際運行情況結(jié)合式（1）～（7）判斷可知，110 kV變電站中壓出線合理度為正性指標；線路重載率、不可轉(zhuǎn)供率、主干過長率為負性指標；110 kV 變電站負載率、110 kV變電站關(guān)聯(lián)度、間隔利用率為中間性指標。

1.3 契合度評估指標體系

根據(jù)前述指標建立高中壓配電網(wǎng)契合程度綜合評估的指標體系如下：

式中：Ti為110 kV 變電站i 的負載率；di為該變電站的關(guān)聯(lián)度；ri為該變電站的中壓出線合理度；wi為該變電站的契合系數(shù)。

2 契合度綜合評估指標評分方法

2.1 評估指標權(quán)重設(shè)置

本文利用層次分析法[10]對契合度評估指標體系的指標進行權(quán)重求解，得到式（8）的權(quán)重矩陣結(jié)果如下。

即Ti、di、ri三者指標權(quán)重分別為 0.56、0.32、0.12。

另外，本文視組成110 kV 變電站中壓出線合理度的間隔利用率、線路重載率等4個指標權(quán)重相同。因此，高中壓配電網(wǎng)契合度綜合評估指標權(quán)重結(jié)果如表2所示。

表2 高中壓配電網(wǎng)契合性綜合評估指標權(quán)重

2.2 指標評分標準確定

在同類指標值中選取最優(yōu)值，取為滿分100，選取最劣值，取為0分，計算公式如下：

式中：mi為指標i的百分制得分；f100為待評價同類指標中的最優(yōu)值；f0為待評價同類指標中的最劣值；fi為評價指標i的指標值。

中間值指標可根據(jù)地區(qū)統(tǒng)計情況選取指標的平均值為最優(yōu)值，選取與平均值差值絕對值的最大值為最劣值。

此外，本文設(shè)置了契合度評估等級劃分標準如表3所示。

表3 高中壓配電網(wǎng)契合度評估等級劃分標準

由于電網(wǎng)有著復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系，出現(xiàn)某一項短板也會影響電網(wǎng)整體性能，因此本文在劃分標準中增加設(shè)定只要某一項指標“不及格”也會使最終指標的等級評為“不及格”。

3 仿真實例

3.1 參數(shù)設(shè)置

以某地區(qū)的6 個110 kV 變電站為例，根據(jù)具體運行情況如表4所示。

表4 實例參數(shù)表

該地區(qū)110 kV 變電站負載率平均值為40.1%、最小值為3.3%、最大值為83.4%；110 kV 變電站關(guān)聯(lián)度平均值為1.21、最小值為0.04、最大值為2.71；間隔利用率平均值為0.65，最小值為0.1，最大值為1。

3.2 算例結(jié)果及分析

按照算例參數(shù)結(jié)合式（8）～（10）計算得到結(jié)果如表5所示。由表可知，算例給出的6 個站，最終評定等級如下：A1 站為良好，A5 站為中等，A2～A4、A6 為不合格。A1 站評分最高，主要是關(guān)聯(lián)度評分較好，A3站評分最低，其負載率評分也最低，要改善綜合評分，可考慮從負載率指標入手。A6站評分也較低，主要是其110 kV變電站關(guān)聯(lián)度過高，達到了2.32，意味著若該變電站出現(xiàn)故障情況，將影響很大范圍的下層電網(wǎng)。

表5 某地區(qū)6個變電站高中壓配電網(wǎng)契合度評分結(jié)果

由此可見，該評分結(jié)果表不僅可以清晰量化地看出各變電站高中壓配電網(wǎng)契合的程度，還可以根據(jù)單項指標的評分優(yōu)劣去進行改造，提升配電網(wǎng)的總體契合程度。

4 結(jié)束語

智能配電網(wǎng)是電網(wǎng)建設(shè)的重要部分，能明確清晰評估出高中壓電網(wǎng)的契合程度并進行針對性地改造，對構(gòu)建智能配電網(wǎng)具有明顯作用。本文根據(jù)電網(wǎng)實際情況確定了契合度評估指標的選取原則，選取了110 kV變電站負載率、110 kV變電站關(guān)聯(lián)度、110 kV 變電站中壓出線合理度3 個指標來衡量高中壓電網(wǎng)的契合程度，進而構(gòu)建了契合度評估指標體系，利用層次分析法提出了契合度綜合評估指標評分方法，該方法不僅可以清晰量化地看出各變電站高中壓配電網(wǎng)契合的程度，還可以根據(jù)單項指標的評分優(yōu)劣去進行改造，提升配電網(wǎng)的總體契合程度。

值得提出的是在指標評分標準的確定中，對于中間值指標，本文根據(jù)地區(qū)統(tǒng)計情況選取指標的平均值為最優(yōu)值，選取與平均值差值絕對值的最大值為最劣值。如認為平均值無法代表本指標的最優(yōu)值，可另外選取。