國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司萬(wàn)全縣供電分公司 河北張家口 075000

摘要：南方電網(wǎng)明確提出要切實(shí)提高供電的可靠率。對(duì)于供電企業(yè)而言，如何使供電的可靠性和安全性得到保障和提高，是發(fā)展過程中的一個(gè)重要問題。本文在縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)用了可靠性評(píng)估方法，結(jié)合實(shí)例對(duì)某縣的2013年規(guī)劃情況進(jìn)行了可靠性評(píng)估，希望能夠切實(shí)提高縣級(jí)電網(wǎng)可靠性的決策水平和管理水平。

關(guān)鍵詞：縣級(jí)電網(wǎng)；規(guī)劃；可靠性評(píng)估

作為電力系統(tǒng)的末端，縣級(jí)電網(wǎng)在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人民日常生活和鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都離不開縣級(jí)電網(wǎng)。然而縣級(jí)電網(wǎng)的技術(shù)落后和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄弱又嚴(yán)重影響了縣級(jí)電網(wǎng)的供電可靠性。在電網(wǎng)建設(shè)改造的過程中，對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)的改造進(jìn)行規(guī)劃，并對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃可靠性進(jìn)行評(píng)估。通過縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃可靠性的評(píng)估和應(yīng)用，可以有效的發(fā)現(xiàn)規(guī)劃方案中的不足，對(duì)影響縣級(jí)電網(wǎng)可靠性的因素進(jìn)行排查，提高縣級(jí)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃的合理性。

一、對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性評(píng)估

1.1應(yīng)用N-1+1準(zhǔn)則

對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)的可靠性評(píng)估準(zhǔn)則包括兩個(gè)方面：概率性準(zhǔn)則和確定性準(zhǔn)則。確定性準(zhǔn)則指的是多重故障分析或N-1。N-1主要是假設(shè)電力系統(tǒng)中的元件總數(shù)為N，在1個(gè)或多個(gè)元件發(fā)生故障的前提下，電力系統(tǒng)還是否能夠保持正常的供電。以此為基礎(chǔ)分析每個(gè)元件的故障持續(xù)時(shí)間和故障頻率，從而分析概率可靠性，將系統(tǒng)概率可靠性指標(biāo)得出來(lái)[1]。

輸電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行和閉環(huán)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)決定了在進(jìn)行可靠性分析時(shí)經(jīng)常采用多重故障準(zhǔn)則或者N-1準(zhǔn)則。對(duì)于縣級(jí)電網(wǎng)而言，35kV和110kV的高壓配電網(wǎng)絡(luò)是縣級(jí)電網(wǎng)主網(wǎng)架的主要組成部分，縣級(jí)高壓配電網(wǎng)往往是開環(huán)運(yùn)行、閉環(huán)設(shè)計(jì)。為了降低短路容量、解除電磁環(huán)網(wǎng)，往往采取輻射狀分片供電的形式。因此縣級(jí)電網(wǎng)往往存在可切換線路和備用電源。如果一臺(tái)主變或一條線路出現(xiàn)故障，可以進(jìn)行開關(guān)切換，不會(huì)影響正常供電。因此，N-1準(zhǔn)則并不適用于縣級(jí)電網(wǎng)的可靠性分析，可以使用N-1+1準(zhǔn)則來(lái)對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行可靠性分析。也就是如果一臺(tái)主變或一條線路出現(xiàn)故障，需要對(duì)其進(jìn)行切除，必須投入聯(lián)絡(luò)開關(guān)或聯(lián)絡(luò)線路。

使用N-1+1準(zhǔn)則時(shí)還要對(duì)過/低電壓、過負(fù)荷的情況進(jìn)行相應(yīng)的校正。如果主變和線路出現(xiàn)過負(fù)荷，則要對(duì)相關(guān)復(fù)核進(jìn)行縮減，將其控制在允許范圍內(nèi)。如果出現(xiàn)低電壓或者過電壓，為了保障母線電壓不超過規(guī)定范圍，可以對(duì)投切電容器或主變分接頭進(jìn)行調(diào)整。

1.2縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃可靠性評(píng)估的指標(biāo)

安全性和充裕性是對(duì)電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估的兩個(gè)主要指標(biāo)。充裕性指的是電網(wǎng)系統(tǒng)是否能夠?yàn)殡娏τ脩籼峁┧璧碾娔芰?，保障用戶的電力需求得到滿足。安全性指的是電網(wǎng)系統(tǒng)能否承受突發(fā)擾動(dòng)，保障持續(xù)供電[2]。

對(duì)于縣級(jí)電網(wǎng)的規(guī)劃可靠性評(píng)估而言，充裕性是主要的評(píng)估項(xiàng)目。根據(jù)輸電系統(tǒng)的充裕性評(píng)估指標(biāo)，本文為縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃可靠性評(píng)估選取了以下幾個(gè)常用指標(biāo)。

①SI，也就是嚴(yán)重性指標(biāo)，最大負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)全面停止一分鐘為一個(gè)系統(tǒng)。

②BECI，也就是系統(tǒng)削減定量指標(biāo)，該指標(biāo)為電量不足期望除以最大負(fù)荷。

③BPII，也就是系統(tǒng)停電指標(biāo)，該指標(biāo)為電力不足期望除以最大負(fù)荷。

④EENS，也就是電量不足期望值，該指標(biāo)主要為每年缺少的電量。

⑤EDNS，也就是電力不足期望值，該指標(biāo)主要為每年缺少的電力。

⑥LOLE，也就是電力不足持續(xù)時(shí)間，該指標(biāo)為每年發(fā)生的切負(fù)荷故障的總時(shí)間。

⑦LOLF，也就是電力不足頻率，該指標(biāo)為每年平均發(fā)生的故障次數(shù)。

1.3縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃可靠性評(píng)估的分析軟件

縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃可供使用的分析軟件為TPLAN，TPLAN是一種分析軟件包，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)可靠性進(jìn)行有效的評(píng)估。TPLAN的開發(fā)者為PTI，在國(guó)際上的應(yīng)用比較廣泛，主要應(yīng)用于對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性進(jìn)行評(píng)估。TPLAN包括以下幾個(gè)主要功能：靈敏度分析、校正策略研究、概率可靠性評(píng)估和確定性故障分析[3]。

使用TPLAN對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性進(jìn)行評(píng)估主要是使用解析法，也就是列出系統(tǒng)運(yùn)行的全部狀態(tài)，將其全部輸入TPLAN，由TPLAN對(duì)其進(jìn)行排序，并對(duì)每一項(xiàng)進(jìn)行潮流計(jì)算。這樣可以判斷系統(tǒng)中是否出現(xiàn)了各種故障，包括孤立節(jié)點(diǎn)、電壓越限、線路過載等等。與此同時(shí)還要將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)出現(xiàn)概率和切負(fù)荷量計(jì)算出來(lái)，再經(jīng)過TPLAN進(jìn)行累加計(jì)算，將整個(gè)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計(jì)算出來(lái)[4]。

當(dāng)前我國(guó)以南方電網(wǎng)為代表的一些電網(wǎng)都在使用TPLAN，并取得了良好的使用效果。本文認(rèn)為在縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)估中使用TPLAN是可行的。

二、縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃可靠性評(píng)估的應(yīng)用

2.1評(píng)估參數(shù)

本文結(jié)合實(shí)例對(duì)某縣的2013年規(guī)劃情況進(jìn)行了可靠性評(píng)估，該縣2013年規(guī)劃情況為最大負(fù)荷240MW，線路長(zhǎng)度190至300千米，線路條數(shù)11至13條，主變?nèi)萘?04.5至186MVA，變電站數(shù)量7至18座，電壓等級(jí)110至35kV。與往年相比沒有發(fā)生較大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，新建了多條線路和變電站。

本文對(duì)主變和線路的可靠性計(jì)算參數(shù)進(jìn)行了選擇。35kV的故障修復(fù)時(shí)間為5h/次、主變故障時(shí)間為4次/100臺(tái)·年、故障修復(fù)時(shí)間為6 h/次、線路故障率為0.14次/100 km·a。110 kV的故障修復(fù)時(shí)間為3h/次、主變故障時(shí)間為1.7次/100臺(tái)·年、故障修復(fù)時(shí)間為4h/次、線路故障率為0.14次/100 km·a。

2.2評(píng)估結(jié)果

①由于單臺(tái)主變變電站數(shù)量的減少和主變數(shù)量的增加，與往年相比，規(guī)劃中的持續(xù)時(shí)間指標(biāo)和電力不足頻率有所降低。但是電量不足指標(biāo)和電力不足指標(biāo)也有所上升，這是由于沒有增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成的。因此在負(fù)荷增長(zhǎng)的情況下，要滿足復(fù)合增長(zhǎng)的容量需求不能僅靠主變?cè)黾?。隨著負(fù)荷的增長(zhǎng)，必須對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，才能使電網(wǎng)的可靠性水平得到提高。

②在35kV網(wǎng)絡(luò)中，LOLE和LOLF兩個(gè)指標(biāo)會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)可靠性的較大影響，這是由于該網(wǎng)絡(luò)具有較多的元件數(shù)量和比較薄弱的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，容易發(fā)生故障。

③在110kV網(wǎng)絡(luò)中，EENS和EDNS兩個(gè)指標(biāo)會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)可靠性的較大影響，這是由于該網(wǎng)絡(luò)具有更大的元件故障影響面，電量損失和負(fù)荷也隨之加大。

④EENS和EDNS與SI、BECI、BPII密切相關(guān)，因此，可以通過加強(qiáng)110kV網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)提高SI、BECI、BPII這三個(gè)指標(biāo)。

⑤N-1+1準(zhǔn)則的使用使電網(wǎng)的可靠性水平受到了變電站內(nèi)主變數(shù)量和負(fù)荷轉(zhuǎn)移的聯(lián)絡(luò)線路的影響。電網(wǎng)的整體可靠性水平會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，如果變電站只有單臺(tái)主變或者單條線路供電，電網(wǎng)的整體可靠性水平就會(huì)降低。

三、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行了可靠性評(píng)估，通過評(píng)估結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，該縣的規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的可靠性指標(biāo)與往年相比得到了改善，從而證明了該規(guī)劃方案對(duì)于提高電網(wǎng)的可靠性水平有著良好的效果?？煽啃栽u(píng)估還可以對(duì)每個(gè)元件的可靠性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，從而將每個(gè)主變和每條線路對(duì)系統(tǒng)可靠性造成的直接影響分析出來(lái)，這樣一來(lái)就可以將系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)找出來(lái)，采取有針對(duì)性的措施，切實(shí)有效地提高縣級(jí)電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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