評估中壓配電網可靠性的方法研究

郭海云(呼和浩特供電局,內蒙古呼和浩特 010050)

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評估中壓配電網可靠性的方法研究

郭海云
(呼和浩特供電局,內蒙古呼和浩特 010050)

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

【關鍵詞】配電網 可靠性評估 網絡等值法 分塊算法 失負荷分析 自愈控制

對配電網可靠性分析主要有模擬法和解析法兩大類。包括了面向開關設備、負荷點以及面向某些特定原件的混合算法。基于網絡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，但其對復雜配電網進行等值或者分塊是都需要進行網絡拓撲分析，需要耗費大量時間，因此在實際的配電網評估中大多應用解析法中的故障模式與故障后果分析法。現有配電網可靠性方法在擁有各自優勢的同時都存在一定的技術難題和缺陷。

1 配電網可靠性評估的指標和各個指標的特點

對配電網可靠性的研究即是研究配電網系統本身和它向用戶提供用電的能力的可靠性研究。配電系統的可靠性主要通過平均故障率、每次故障的平均停電持續時間以及年平均停電持續時間來體現。隨著配電網技術的發展，一般配電網都規模較大，且其中包含開環和閉環的環網，其中還有聯絡斷路器或開關，線路的長短也有長有短，且經各種開關或隔離刀閘進行了分段。但是配電網可靠性指標并不會因為高階失效事件而受到太大影響，其輻射式或者弱環網的性質，使其單個的配電原件故障率和停電時間大大降低。

2 常用的配電網可靠性評估研究方法

2.1 網絡等值法

2.1.1 網絡等值法的實現

結構復雜的配電網由大量的饋線組成，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荷支路，利用配電網的這個特點，可以將配電網進行分層。可以將每一條饋線以及它所包含的原件和負荷支路分在同一級，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。區域網絡由以饋線為單位的不同區域組成，而且區域中的原件及負荷點具有相同的故障停電時間和可靠性指標，這樣就可以減少可靠性評估時的網絡節點數和負荷點數，從而減少配電網可靠性評估時的計算量。

2.1.2 網絡等值法的缺點

復雜的配電網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，需要對子系統完成多次連續的等效，節點需要進行合并與分解，而且得到的結果是等效的系統和負荷的可靠性，并非每個負荷的可靠性指標，要得到每個負荷的指標還要對等效系統和負荷繼續用FMEA，這個過程需要進行大量的計算。

2.2 分塊計算

2.2.1 分塊計算的實現

將系統分為包含多個元素的塊，故障節點可以通過對每個塊采用故障擴散的方法進行搜索，進而得到負荷點以及饋線和系統的可靠性指標。塊的形成基于鄰接矩陣，且運用稀疏技術進行存儲，這樣可以節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的評估時間。分塊算法的缺點也很明顯，當節點和開關數目較大的復雜網絡時，分塊需要耗費較長的時間。這對實際應用造成很大的阻礙。

2.2.2 分塊計算的缺點

用稀疏技術進行存儲節省了對塊中所有元素一一枚舉的時間，但當節點和開關數目較大的復雜網絡時，分塊需要耗費較長的時間，這對實際應用造成很大的阻礙。

2.3 失負荷分析

2.3.1 失負荷分析的實現

失負荷分為全部失負荷和部分失負荷。當發生故障的原件位于供電的最小割集中時，負荷供電完全失效，為全部失負荷。當故障發生在有容量約束的電力原件時，會使其余的原件負載過大從而使部分負荷被切除，為部分失負荷。實際的配電網中多含有環狀網和有容量約束的原件，所以對配電系統的可靠性進行評估，要注意部分失負荷對可靠性評估的影響。對于輻射型配電網，若其中包含可以實施負荷轉移的聯絡開關，也要考慮容量約束的影響。采用樹狀網二次潮流估計的方法來分析失負荷，且只估算潮流變化較大的節點和線路，可以簡化大量的計算。

2.3.2 失負荷分析的缺點

采用樹狀網二次潮流估計的方法來分析失負荷，且只估算潮流變化較大的節點和線路，雖然可以簡化大量的計算，但是分別對相關故障的潮流計算需要耗費大量時間。

3 未來研究方向展望

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

4 結語

配電系統的可靠性指標主要有平均故障率、每次故障的平均停電持續時間以及年平均停電持續時間，通過對各指標的控制產生了各種對現有配電網的可靠性評估方法。網絡等值法通過饋線分層可以使配電網得到簡化，但是簡化的過程計算量也很大；分塊計算用稀疏技術進行存儲，但當復雜網絡時分塊需要耗費較長的時間；失負荷分析采用樹狀網二次潮流估計，可以簡化大量的計算，但分別對相關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的可靠性，智能配電網自愈控制技術成為了一個解決方向。

參考文獻:

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作者簡介:郭海云(1976—),男,內蒙自治區呼和浩特人,本科,主管,配電網專業。