引言

配電系統(tǒng)可靠性研究,對于提高系統(tǒng)供電性能、響應(yīng)用戶用電需求具有重要意義,因此,可靠性評估已成為配電系統(tǒng)規(guī)劃決策中的一項(xiàng)常規(guī)性工作。隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,輻射型配電網(wǎng)逐漸形成聯(lián)絡(luò),供電可靠性逐步提高,配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,相應(yīng)的配電網(wǎng)可靠性計算步驟變得更加煩瑣。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)可靠性計算方法一般只考慮輻射型網(wǎng)架結(jié)構(gòu),忽略了N-1校驗(yàn)情況對配電網(wǎng)可靠性的影響。

本文在傳統(tǒng)的簡單的輻射型配電網(wǎng)供電可靠性評估方法基礎(chǔ)上,完備地考慮了聯(lián)絡(luò)開關(guān)、分段開關(guān)、支線、備用變壓器以及N-1校驗(yàn)情況,提出了改進(jìn)后的網(wǎng)絡(luò)等值法模型。該模型先將復(fù)雜配電系統(tǒng)分層處理,再逐步等值為簡單的輻射型配電網(wǎng),以計算系統(tǒng)的可靠性。

同時,本文對某省會城市多聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)進(jìn)行了算例分析,結(jié)果表明,本文模型簡化了配電系統(tǒng)可靠性計算的復(fù)雜程度,提高了可靠性計算的精度與速度,更加真實(shí)地反映了實(shí)際配電系統(tǒng)的可靠程度。

1配電系統(tǒng)可靠性評估指標(biāo)

配電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo),以數(shù)字的形式,可視化反映電力系統(tǒng)的供電可靠性,反映了電力客戶對電能質(zhì)量的滿意程度。

本文采用的配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)主要包含兩大類:負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)和系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。可靠性指標(biāo)體系如圖1所示。

2計及N-1校驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)等值法計算方法

2.1網(wǎng)絡(luò)等值法原理

為了降低故障枚舉的復(fù)雜度,網(wǎng)絡(luò)等值法模型引入"等效"的概念,以一個等效元件來代替具有某種共同屬性的多個元件。如圖2所示,該配電網(wǎng)絡(luò)中有四條較為復(fù)雜的分支饋線,經(jīng)過兩次等值變換后,轉(zhuǎn)變成圖3和圖4所示結(jié)構(gòu)。

2.2等值過程及參數(shù)計算

若一負(fù)荷點(diǎn)k發(fā)生故障,由電源至該負(fù)荷點(diǎn)k的最小路徑上包括W1個隔離開關(guān)和W2個聯(lián)絡(luò)開關(guān)、x條支路、y個負(fù)荷點(diǎn),根據(jù)各個元件的可靠性參數(shù)可計算出該負(fù)荷點(diǎn)的等效故障率入e[k]、等效年停運(yùn)時間Ue[k]、等效負(fù)荷量se[k]。計算公式如下:

分析故障負(fù)荷點(diǎn)k對整個配電網(wǎng)故障影響情況前,要確定負(fù)荷點(diǎn)k的供電路徑。一般情況下,聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于常開狀態(tài),發(fā)生故障時,聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合,配電網(wǎng)重構(gòu),完成負(fù)荷轉(zhuǎn)移。因此發(fā)生故障前,從電源點(diǎn)到負(fù)荷點(diǎn)k的供電路徑是唯一的。若kl位于k＋的供電路徑上,則稱kl為k＋的父區(qū)域,k＋為kl的子區(qū)域。確定負(fù)荷點(diǎn)k的供電路徑,可以利用最小路方法,由故障負(fù)荷點(diǎn)開始,逐個元件向上搜索,直到電源為止。

2.3計及N-1校驗(yàn)的等效參數(shù)計算

同樣根據(jù)最小路思想,將最小故障區(qū)Zj劃分為父子區(qū)域。當(dāng)某個故障區(qū)Zi的尾根節(jié)點(diǎn)為聯(lián)絡(luò)開關(guān),聯(lián)絡(luò)開關(guān)發(fā)生故障時,Zi的父區(qū)域同時發(fā)生故障,不論是否有聯(lián)絡(luò)線,Zi及其父區(qū)域中的負(fù)荷均無法完成轉(zhuǎn)移,不滿足N-l校驗(yàn)。但除聯(lián)絡(luò)開關(guān)外,Zj中其他元件故障,Zi及其父區(qū)域中的負(fù)荷在有聯(lián)絡(luò)的情況下可考慮負(fù)荷轉(zhuǎn)移,在等效過程中,要考慮聯(lián)絡(luò)線的轉(zhuǎn)帶能力和負(fù)荷轉(zhuǎn)移路徑,以確定能夠完成配電網(wǎng)重構(gòu)的負(fù)荷。Zi故障后根據(jù)負(fù)荷轉(zhuǎn)移路徑分析,確定負(fù)荷點(diǎn)的類型:

若Zi在負(fù)荷轉(zhuǎn)移路徑上,則:

若Zj不在負(fù)荷轉(zhuǎn)移路徑上,則:

按照以上公式可計算出各區(qū)域間的故障影響情況,從而得到Zi的等效電源點(diǎn)的等效參數(shù),計算公式如下:

3算例分析

本文以某城市部分l0kV配電系統(tǒng)為例,應(yīng)用所提方法對其進(jìn)行可靠性評估。其中線路1和線路Ⅱ由35kV變電站出線,線路Ⅲ由ll0kV變電站出線。線路Ⅱ和線路Ⅲ聯(lián)絡(luò),且滿足N-l校驗(yàn)。發(fā)生故障時,S6和S9之間可進(jìn)行轉(zhuǎn)負(fù)荷操作。該系統(tǒng)共有負(fù)荷點(diǎn)75個,用戶6347戶,平均負(fù)荷l9.676MW,配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

利用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等值法和本文模型計算該系統(tǒng)可靠性指標(biāo),得到如表1、表2所示結(jié)果。

4結(jié)語

計及N-l校驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)等值法可靠性評估模型完備地考慮了聯(lián)絡(luò)開關(guān)、備用電源、負(fù)荷轉(zhuǎn)移對配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的影響。算例計算結(jié)果表明,對于單輻射的復(fù)雜配電網(wǎng),本文的模型和傳統(tǒng)模型指標(biāo)計算結(jié)果相同,但本文模型計算速度更快。對于發(fā)生負(fù)荷轉(zhuǎn)移的配電網(wǎng),本文模型計算結(jié)果更加精確,能夠真實(shí)地反映配電網(wǎng)的可靠性現(xiàn)狀,對指導(dǎo)配電網(wǎng)規(guī)劃具有重要意義。