引言

配電終端配置數(shù)量的多少,與供電可靠性指標(biāo)密切相關(guān),配電自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為提升供電可靠性的關(guān)鍵指標(biāo),越來(lái)越多的專家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)研究。配電自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)在開(kāi)關(guān)上裝設(shè)具有"二遙"或者"三遙"功能的配電終端,從而實(shí)現(xiàn)故障的快速定位、隔離以及故障區(qū)用電恢復(fù)。雖然裝設(shè)配電終端能提升供電可靠性,但若架空線路開(kāi)關(guān)均配置配電自動(dòng)化終端,會(huì)產(chǎn)生巨額的投資成本。

文獻(xiàn)針對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃提出了一種基于混合整數(shù)和非線性規(guī)劃的配電自動(dòng)化終端配置優(yōu)化方法:文獻(xiàn)構(gòu)建了以一次開(kāi)關(guān)設(shè)備和配電終端的投資、運(yùn)行費(fèi)用及故障停電損失費(fèi)用和最小值為目標(biāo)的優(yōu)化模型,進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的自動(dòng)化配置:文獻(xiàn)從投入產(chǎn)出角度和供電可靠性角度對(duì)終端配置數(shù)量進(jìn)行了研究。

配電自動(dòng)化終端數(shù)量的選取依然需要進(jìn)一步研究,本文主要從供電可靠性的角度出發(fā),說(shuō)明供電可靠性指標(biāo)與配電終端數(shù)量之間的聯(lián)系,分析配電終端模塊的模式(包括"二遙"和"三遙"終端模塊）對(duì)供電可靠性的影響,以便更加合理和全面地進(jìn)行配電自動(dòng)化規(guī)劃,從而為今后配電自動(dòng)化工程的實(shí)施提供一定的參考。

1配電自動(dòng)化終端配置原則

配電自動(dòng)化建設(shè)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平、企業(yè)的可靠性需求等因素考慮,而不是盲目開(kāi)展自動(dòng)化配置建設(shè)。自動(dòng)化建設(shè)應(yīng)結(jié)合供電區(qū)具體的情況,有計(jì)劃地分階段實(shí)施,一般情況下,供電可靠性在電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃中是必須滿足的指標(biāo)。

根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則,不同供電區(qū)域在不同發(fā)展階段中,對(duì)供電可靠性的需求不一。因此,配電自動(dòng)化終端配置應(yīng)該滿足不同供電區(qū)對(duì)供電可靠性的不同需求。

2配電終端供電可靠率的計(jì)算

配電終端供電可靠率與架空線路故障類型以及終端模塊配置方式有很大的關(guān)系,下面分別對(duì)架空線路主干線故障、分支線故障、分支線影響主干線運(yùn)行這三種故障狀態(tài)進(jìn)行分析,并考慮在環(huán)網(wǎng)柜配置"三遙"終端模塊、"二遙"終端模塊以及"二遙"和"三遙"終端模塊相混合的模式這三種情況,對(duì)架空線終端供電可靠率進(jìn)行計(jì)算。

假設(shè)分段開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)為K,總用戶數(shù)為n,每條饋線均勻分段,負(fù)荷均勻分布,饋線的故障率為F(次/年）,各分段故障概率相同。

故障處理時(shí)間主要由兩部分組成,即:

式中:T_e為故障隔離時(shí)間(具備"三遙"保護(hù)的分段線路故障隔離時(shí)間為0）:T_r為故障區(qū)域修復(fù)時(shí)間,包括故障區(qū)域內(nèi)具體故障位置確認(rèn)時(shí)間和開(kāi)始修復(fù)故障點(diǎn)直至恢復(fù)供電的時(shí)間。

2.1分段開(kāi)關(guān)全部配置"二遙"終端模塊的模式

2.1.1主干線故障

在全部安裝"二遙"的10kV架空配電網(wǎng)絡(luò)中,故障處理時(shí)間可表示為式(1）,假設(shè)分段線路每段的故障率為/i,由于各分段故障概率相同,所以系統(tǒng)用戶平均故障停電時(shí)間SAIDI₂可表示為:

2.1.2分支線故障

分支線故障時(shí)分支斷路器自動(dòng)跳閘,具有自身切除故障的能力,不影響主干線和其他分支線的正常工作。假設(shè)分支線故障時(shí)停電用戶數(shù)僅為分支線自身所帶用戶數(shù)ni',停電時(shí)間為故障修復(fù)時(shí)間T_r,分支線路發(fā)生故障的概率為f_i',系統(tǒng)中用戶平均故障停電時(shí)間SAIDI'可表示為:

2.1.3分支線故障影響主干線運(yùn)行

分支線故障導(dǎo)致主干線停電時(shí),可等效為該分支線上級(jí)分段線路故障,與主干線上分段線路故障時(shí)分析結(jié)果一致,只是將分段線路故障概率f_i替換成分支線路故障影響主干線運(yùn)行的概率f_j,系統(tǒng)中用戶平均故障停電時(shí)間SAIDI_j可表示為:

式中:F₁為分支線路故障影響主干線運(yùn)行的總的概率。

2.1.4只計(jì)及故障因素停電的供電可用率α

綜合考慮以上3種情況,根據(jù)供電可用率定義,可以推導(dǎo)得到在分段開(kāi)關(guān)處安裝K個(gè)"二遙"終端模塊的饋線的供電可用率α2可表示為:

將式(2）(3）(4）代入式(5）得:

2.2分段開(kāi)關(guān)全部配置"三遙"終端模塊的模式

2.2.2主干線故障

對(duì)于全部安裝"三遙"終端模塊的情形,可近似認(rèn)為T_e=0,即:

系統(tǒng)中的戶均故障停電時(shí)間9AIDI3可表示為:

2.2.2分支線故障

分段開(kāi)關(guān)安裝"三遙"終端后,當(dāng)分支線故障時(shí),既不能縮小停電范圍,也不能減少停電時(shí)間,所以分支線故障時(shí)的用戶平均故障停電時(shí)間仍為SAIDI',公式如式(3）所示。

2.2.3分支線故障影響主干線運(yùn)行

由2.2章節(jié)的分析可知:

2.2.4只計(jì)及故障因素停電的供電可用率α

考慮以上3種情況,可知:

將式(3）(8）和(9）代入式(10）得:

2.3分段開(kāi)關(guān)混合配置"二遙"和"三遙"終端模塊的模式

2.3.2主干線故障

在"三遙"和"二遙"自動(dòng)化配置終端混合使用的情況下,假設(shè)饋線中分段開(kāi)關(guān)的"三遙"和"二遙"終端模塊總和為K,那么"三遙"終端模塊的數(shù)量則為K₁,若"二遙"自動(dòng)化終端均勻分布在各個(gè)"三遙"切割的區(qū)域中,那么每個(gè)區(qū)域則有R臺(tái)"二遙"終端模塊。計(jì)算公式為:

因此,系統(tǒng)中戶均故障停電時(shí)間SAIDI₂₃可表示為:

2.3.2分支線故障

根據(jù)上述分析,分段開(kāi)關(guān)無(wú)論安裝"三遙"還是"二遙"終端后,分支線故障時(shí)的用戶平均故障停電時(shí)間皆為SAIDI',公式如式(3）所示。

2.3.3分支線故障影響主干線運(yùn)行

根據(jù)以上分析,系統(tǒng)中戶均故障停電時(shí)間SAIDI_j可表示為:

2.3.4只計(jì)及故障因素停電的供電可用率α

綜合考慮以上3種情況,供電可用率α23可表示為:

3算例分析

對(duì)某地區(qū)年各供電分區(qū)架空線路配電自動(dòng)化終端參數(shù)進(jìn)行調(diào)研,各供電分區(qū)主干線長(zhǎng)度、故障率、支線影響主干線概率、故障時(shí)間、分支線故障率參數(shù)如表2所示。

根據(jù)本文第2章提出的架空線配電自動(dòng)化終端配置的計(jì)算方法,得到某地區(qū)各供電分區(qū)各分段開(kāi)關(guān)數(shù)量下的供電可靠性如表2所示。

根據(jù)某地區(qū)架空線配電終端供電可靠性指標(biāo)的要求,表2的計(jì)算結(jié)果灰色部分不滿足可靠性要求,其余部分均滿足可靠性要求。

對(duì)于A類供電區(qū)域,兩分段接線結(jié)構(gòu)即使全部安裝"三遙"終端,其供電可靠性仍不滿足要求,而三分段接線結(jié)構(gòu)只有全部安裝"三遙"終端才可滿足供電可靠性要求,四分段接線結(jié)構(gòu)則只需安裝一個(gè)"三遙"終端即可滿足供電可靠性要求。

對(duì)于B類供電區(qū)域,兩分段接線結(jié)構(gòu)即使全部安裝"三遙"終端,其供電可靠性仍不滿足要求,而三分段接線結(jié)構(gòu)只需安裝一個(gè)"三遙"終端即可滿足供電可靠性要求,四分段接線結(jié)構(gòu)不需要安裝"三遙"終端也可滿足供電可靠性要求。

對(duì)于C類供電區(qū)域,兩分段接線結(jié)構(gòu)只需安裝一個(gè)"三遙"終端即可滿足供電可靠性要求,三分段和四分段接線結(jié)構(gòu)不需要安裝"三遙"終端也可滿足供電可靠性要求。

對(duì)于D類供電區(qū)域,任何接線結(jié)構(gòu)都無(wú)須安裝"三遙"終端,均可滿足供電可靠性要求。

4結(jié)論

本文分析了不同供電區(qū)域如何進(jìn)行架空線配電自動(dòng)化終端配置,得出如下結(jié)論:

（1）本文對(duì)架空線終端供電可靠率的計(jì)算分析具有一定的通用性和精確性,有很好的借鑒意義。

（2）從供電可靠性角度,每個(gè)分段開(kāi)關(guān)所需配置"二遙""三遙"配電終端的數(shù)量取決于要求達(dá)到的供電可靠性指標(biāo),包括人工故障區(qū)域隔離時(shí)間、故障修復(fù)時(shí)間和故障率。

（3）對(duì)于架空網(wǎng),為滿足供電可靠性要求,應(yīng)根據(jù)不同的區(qū)域合理分段,并選擇所配置的終端數(shù)量。