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        淺析分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響

        2016-11-29 11:19:15武偉鳴張博呂昊樊銳軼
        中國(guó)設(shè)備工程 2016年14期
        關(guān)鍵詞:故障率孤島分布式

        武偉鳴,張博,呂昊,樊銳軼

        (國(guó)網(wǎng)河北省電力公司,河北 石家莊 050021)

        淺析分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響

        武偉鳴,張博,呂昊,樊銳軼

        (國(guó)網(wǎng)河北省電力公司,河北 石家莊 050021)

        本文就分布式發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響進(jìn)行了研究。計(jì)算可靠性指標(biāo)采用區(qū)間算法,通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的配電網(wǎng)模型,得出含DG的配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)計(jì)算公式。將IEEEE-RBTSBUS6測(cè)試系統(tǒng)作為研究算例,對(duì)發(fā)電機(jī)組不同運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)電工況下配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)進(jìn)行分析,最后驗(yàn)證了分布式發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行在改善配電網(wǎng)可靠性方面的作用。

        區(qū)間算法;分布式電源;并網(wǎng)運(yùn)行;可靠性評(píng)估

        0 引言

        就目前而言,分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速,在電能生產(chǎn)方面,分布式發(fā)電所占比重逐漸增大。同時(shí),分布式發(fā)電對(duì)于配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也造成了一定的影響。

        1 基于區(qū)間算法的配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估

        因?yàn)樾枰獙⑴潆娋W(wǎng)元件以及負(fù)荷原始參數(shù)的不確定性作為考慮因素,所以利用區(qū)間算法對(duì)分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行可靠性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,同時(shí)還對(duì)不同的分布式電源模型進(jìn)行了分析,以此來(lái)對(duì)配電網(wǎng)的可靠性影響進(jìn)行說(shuō)明。

        (1)可靠性區(qū)間運(yùn)算。若給定區(qū)間數(shù),運(yùn)算過(guò)程如下:

        [x]=[x,x],[y]=[y,y]

        [x]+[y]=[x+y,x+y],

        [x]-[y]=[x-y,x-y],[x].[y]=[x.y,x.y]

        [1/y,1/y]=[x/y,x/y]

        若將每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)設(shè)為Ui,將平均故障率設(shè)為λi,那么根據(jù)反演公式可以求出負(fù)荷點(diǎn)的平均停運(yùn)持續(xù)時(shí)間,設(shè)其為γi,可以得到:

        [λi]=Φ([λi],[Ui])

        (2)含DG的配電網(wǎng)可靠性計(jì)算模型。圖1是一個(gè)含有DG的簡(jiǎn)單配電網(wǎng)圖:

        圖1

        對(duì)于含分布式電源系統(tǒng)中的孤島而言,在發(fā)電量不能滿足負(fù)荷需求時(shí),可能會(huì)切除部分負(fù)荷,在負(fù)荷下降明顯時(shí),還有可能斷開(kāi)部分分布式電源。為了保證配電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定供電,本文采用啟發(fā)式孤島劃分算法。第一步對(duì)孤島的形成進(jìn)行假設(shè),假設(shè)孤島能夠形成,在線路的二重故障的影響完全忽略的情況下,位于孤島DG上游的負(fù)荷LP問(wèn)題就應(yīng)該屬于線路和DG的二重故障問(wèn)題。并且若是負(fù)荷點(diǎn)所在位置的線路發(fā)生故障時(shí),這個(gè)負(fù)荷點(diǎn)就一定會(huì)停電,供電恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)由故障修復(fù)時(shí)長(zhǎng)決定。對(duì)于孤島DG下游側(cè)DGD的負(fù)荷點(diǎn)LPK而言,除線路和DG之間的二重故障所帶來(lái)的影響之外,還有一種可能會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷點(diǎn)的供電中斷,那就是負(fù)荷點(diǎn)和DG之間的線路故障。在此時(shí),負(fù)荷點(diǎn)LPX的故障率以及年平均停電時(shí)間應(yīng)該是:

        在上式中λD表示的是DG的故障率,γD表示的是故障修復(fù)所需的時(shí)間,γq位于負(fù)荷點(diǎn)LPX和DG二者前面的每一條供電線路的故障率,γq則表示的是故障修復(fù)時(shí)間,λp表示的是負(fù)荷點(diǎn)LPX和DG之間每一條供電線路的故障率。N表示DG和負(fù)荷點(diǎn)LPX的供電線路數(shù)量。M表示DG和負(fù)荷點(diǎn)LPX之間的供電線路數(shù)量。因?yàn)楣聧u內(nèi)負(fù)荷需求不能保證一直被滿足,即DG的發(fā)電量不是一直足夠的,所以需要對(duì)孤島形成的概率進(jìn)行判斷。若該條件下不能形成孤島,則可按照系統(tǒng)沒(méi)有安裝DG時(shí)運(yùn)用的方法進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)分析,可以得到每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)。配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)包括了SAIFI、SAIDI、CAIDI、ASAI以及ENS等,其中,SAIFI指的是系統(tǒng)平均停電頻率,SAIDI是系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間,CAIDI是用戶平均停電持續(xù)時(shí)間,ASAI是系統(tǒng)平均供電可用率,ENS是系統(tǒng)的缺供電量。

        2 算例

        本文將IEEE-RBTSBus6測(cè)試系統(tǒng)主饋線F4作為算例,圖2是其結(jié)構(gòu)示意圖。

        圖2

        從圖2可以看出,該系統(tǒng)共有線路30條,負(fù)荷點(diǎn)23個(gè),熔斷器23個(gè),與此同時(shí)還有23個(gè)用戶變壓器和4個(gè)斷路器,2個(gè)分布式電源以及21個(gè)隔離開(kāi)關(guān)。分布式電源是加在23號(hào)和第29號(hào)主饋線處。在計(jì)算過(guò)程中,將熔斷器故障以及斷路器故障率設(shè)為0,隔離開(kāi)關(guān)的操作時(shí)間為30分鐘,區(qū)間的取值為0.4~0.6,每一條主饋線的平均修復(fù)時(shí)間為4小時(shí),其故障率為每千米0.05次。用戶變壓器的修復(fù)時(shí)間為30小時(shí),發(fā)生故障的概率為每臺(tái)0.015次,其區(qū)間值的誤差均按照20%來(lái)計(jì)算,分布電源的區(qū)間誤差值按10%計(jì)算,發(fā)生故障的概率為4次/a,修復(fù)的時(shí)間平均為50小時(shí)。將圖2作為依據(jù)對(duì)可靠性模型進(jìn)行分析計(jì)算,若不考慮DG的作用,可靠性指標(biāo)如表1所示。

        表1

        若不考慮容量限制,則可以將DG作為配電網(wǎng),那么計(jì)算的結(jié)果如表2所示。

        通過(guò)計(jì)算結(jié)果對(duì)比可以看到,影響系統(tǒng)可靠性的因素是多種的,所以需要對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)的容量配置進(jìn)行合理的安排。

        表2

        3 結(jié)語(yǔ)

        隨著分布式發(fā)電的迅猛發(fā)展,大規(guī)模分布式發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行已成為智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì),所以對(duì)于不同的分布式電源模型的可靠性研究是非常有必要的。與此同時(shí),還應(yīng)該對(duì)分布式電源選址定容的合理性進(jìn)行考慮,分布式發(fā)電和傳統(tǒng)的發(fā)電方式進(jìn)行合理配置,將會(huì)使得配電系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展變得更加的健康有序。本文采用區(qū)間算法對(duì)配電網(wǎng)不同運(yùn)行狀態(tài)下的可靠性進(jìn)行了較為有效的評(píng)估,計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際契合程度較高。

        [1]賀先強(qiáng),丁堅(jiān)勇,陳丹.計(jì)及分布式發(fā)電影響的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估[J].電氣應(yīng)用,2008,03:60~64

        [2]錢科軍,袁越,ZHOUCheng-ke.分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,11:74~78.

        TM732

        A

        1671-0711(2016)10(下)-0109-02

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