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，以此來對(duì)配電網(wǎng)的可靠性影響進(jìn)行說明。

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

［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問題就應(yīng)該屬于線路和DG的二重故障問題。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)沒有安裝DG時(shí)運(yùn)用的方法進(jìn)行分析。經(jīng)過分析，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)算過程中，將熔斷器故障以及斷路器故障率設(shè)為0，隔離開關(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

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.

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