張鵬程

摘 要：自動化的配電模式能夠很大程度上提升供電的可靠性，但是在提高其可靠性的同時也應(yīng)該考慮到投資成本和可靠性提升帶來的經(jīng)濟效益，即為綜合考慮配電自動化的可靠性和經(jīng)濟性?；诖?，文章詳細探究了可靠性和經(jīng)濟性條件下最合理的差異性配電自動化模式。

關(guān)鍵詞：可靠性；經(jīng)濟性；配電自動化；差異性規(guī)劃

中圖分類號：TU852 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0177-02

1 配電自動化技術(shù)分析

配電自動化是智能配電網(wǎng)中的一個十分關(guān)鍵的技術(shù)，配電的自動化技術(shù)是借助線路上安裝的智能開關(guān)和終端，經(jīng)過配電自動化主站的人工決策和參數(shù)整定來將故障區(qū)段隔離開來，使區(qū)段供電保持正常，以此使得停電時間能夠最大化地縮減。自動化的配電模式能夠幫助電網(wǎng)提供更多供電的可靠性，同時可以有效延長設(shè)備的使用壽命，增強電網(wǎng)的管理和運行效率，使得電網(wǎng)能夠更加經(jīng)濟和可靠地運行。提高電網(wǎng)供電的可靠性可以從減少故障發(fā)生次數(shù)和頻率、縮短了故障造成的停電時間以及減少了倒閘操作所耗費的時間等三個方面表現(xiàn)出來。

1.1 配電自動化的主站集中控制模式

巨型配電網(wǎng)的自動化建設(shè)的重點部分就是其主站建設(shè)，主站是電網(wǎng)自動化控制的中心，其在通信的基礎(chǔ)上獲取和管理電網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)。在發(fā)生問題時，開關(guān)的問題信息借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到主站，再由人為地判斷和分析以后，關(guān)閉故障區(qū)段兩旁的開關(guān)進行隔離，同時讓故障意外的區(qū)段的供電恢復(fù)，該步驟一般要求在幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)，這樣使得停電的時間能夠盡可能地降低。主站主要控制的自動化模塊由一次性器件、配電管理模塊、通信模塊、配電自動化終端（FTU）和邏輯控制主站等組成。

1.2 分段器同重合器配合就地控制模式

一瞬間發(fā)生的問題可以通過電力系統(tǒng)的繼電保護中的自行重合閘進行清除，以此為條件延展出重合器和分段器饋線自主運行系統(tǒng)，不用建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，只需要自身的支持和配合，兩次的重合閘就能夠使得故障問題就地隔離，同時使得健全區(qū)段的供電恢復(fù)正常。重合器被當(dāng)做電源開關(guān)，在發(fā)生故障或問題時立刻跳閘，因為線路沒有了壓力，分段器隨即分閘。在一定的延時以后，重合器首次重合，分段器的一端在帶電后延時X短時間以后合閘，如果分段器合閘的時間沒有多于Y時間，則會閉鎖分閘，同時將出現(xiàn)問題的區(qū)段進行鎖定，此時分段器和重合器再次跳閘，重合器經(jīng)過一段時間的延時以后再次跳閘，使得健全區(qū)段的供電恢復(fù)正常。整定分段器和重合器的參數(shù)是該應(yīng)用的重點所在，如果整定地不合理將會使得故障的影響范圍更大。

分段器同重拾器結(jié)合在一起使用，可以使得問題定位和隔離的間距用時大大減少，且該種配合方法動作可靠、成本不高，缺點是設(shè)備和線路可能會因為短路電流的沖擊而造成停電的現(xiàn)象，這種模式對負荷密度不高且網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡單的供電區(qū)域來說比較適用。

1.3 分布式智能終端就地控制模式

配電網(wǎng)自動化中的自愈控制模式是在已有的配電的自動化模式的條件下的延伸和進步，同時也是新一代配電的自動化方法的關(guān)鍵部分，能夠有利于分布式布局的電源的介入，同時有效加強配電費用的使用效率。配電網(wǎng)自動化中的自愈式的控制模塊有下面三種方式：一是在分布式自動化終端的基礎(chǔ)上形成的就地控制方式；二是在分布式自動化終端同主站一起配合的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的控制辦法；三是在分布式自動化終端的多代理技術(shù)的基礎(chǔ)上完成的綜合控制方法。分布式自動化終端的基礎(chǔ)上形成的就地控制方式的重要部分在于分布式自動化終端（FTU）。自動化終端配置在分段器和重合器上利用添加區(qū)域光纖的辦法來實現(xiàn)互相傳輸信息的功能，以此在最短的時間內(nèi)精確地找準(zhǔn)故障的具體位置，負荷開關(guān)在斷路器不跳閘的情況下將故障區(qū)段自動隔離，以此確保線路可以不受或者少受電流沖擊，故障的處理時間進一步縮短，同時完全不需要自動化主站和子站參與其中。

2 配電自動化的凈收益模式

2.1 凈收益模式

如果變壓器的容量和線路的容量可以符合運行的要求，那么投資的費用應(yīng)當(dāng)安排在必要的配電自動化設(shè)備和繼電保護設(shè)備上。同時，電力市場機制下的電網(wǎng)供電成本費用不止涵蓋了建設(shè)和運行的費用，同時也將停電費用包含其中，在關(guān)注到配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟型的條件下，可以在調(diào)整和完善計劃中列入停電費用的估算，配電自動化實現(xiàn)以后的資產(chǎn)凈利潤公式可以表示為：

在該公式中，CRO表示不包含了配電自動化的可靠性停電費用，CR1表示配電實現(xiàn)自動化以后的可靠性停電成本費用；α和β分別表示電網(wǎng)的年使用維保率和器件的年折舊率，n1和c1分別表示加入保護器件的套數(shù)和加入器件的附加單價；n2和c2分別表示列入配電終端的數(shù)量和配電終端的單價；l和d分別表示通信光纖的長度和通信光纖單價；c3、n3和c4分別表示通信柜單價、匯聚交換機臺數(shù)和匯聚交換機單價。將公式和實際情況相結(jié)合可以分析出適合于我國國情的集中評估停電損失的辦法，即為產(chǎn)電比的方法、擁有的總費用的方法和平均電價倍數(shù)折算的方法。為了確保具有可行性，本文使用了估算國內(nèi)生產(chǎn)總值的方法，即在單位內(nèi)供電量降低的GDP來算出平均停電成本，其表現(xiàn)了停電對于經(jīng)濟的平均影響程度。

2.2 可靠性評估

圖1是可靠性分析中運用的兩種接線方式。其中，配電線路的分段模式是基于負荷開關(guān)和環(huán)網(wǎng)柜的，每個分段的長度是一樣的，且在每個環(huán)網(wǎng)柜和分段中分布的用戶數(shù)是相同的。環(huán)網(wǎng)柜中的開關(guān)設(shè)備是符合開關(guān)，兩端都配有隔離的開關(guān)，可以將自身的故障和問題隔離開來。同時，圖中只涉及一階的故障問題和檢修，元件容量和電壓不會影響負荷轉(zhuǎn)供。

斷路器共模無效方式關(guān)注了隔離器件對于電網(wǎng)的可靠性的關(guān)系。有學(xué)者通過斷路器共模失效模式來有效評估主接線的可靠性，也有學(xué)者在此基礎(chǔ)上詳細地分析了斷路器共模失效的恢復(fù)時間，由此指出了負荷點共模最小割集算法，以此能夠在輻射的電網(wǎng)中使用斷路器共模無效模式，卻忽略了隔離裝置的自動化能力。負荷點共模極小割集算法的詳細描述為以下四個方面：一是在配電網(wǎng)中找尋斷路器，按照斷路器的保護范圍來構(gòu)建斷路器共模無效表，計算共模關(guān)聯(lián)器件的可靠性參數(shù)。二是找到任意負荷點，在找到最小的一路以后，把最小的一路器件再次實施連通性搜素，在最小的一路中添加沒隔離開關(guān)的器件，生成一階割集。三是生成共模極小割集。如果一個斷路器術(shù)語復(fù)合碘的一階最小割集，應(yīng)該先根據(jù)該斷路器的共模失效表進行判斷，如果共模關(guān)聯(lián)器件不是一階最小割集，那么也可將其當(dāng)做共模一階割集，共模無效表中的參數(shù)即為其可靠性參數(shù)。四是計算常規(guī)和共模最小割集。按照共模無效表中的參數(shù)來找出共模最小割集的可靠性參數(shù)。

3 關(guān)于可靠性與經(jīng)濟性的分析

首先，在實現(xiàn)配電自動化以后，供電的可靠性明顯得到提高，且聯(lián)絡(luò)接線比單環(huán)網(wǎng)的供電可靠性提升效果更為明顯。其次，每種智能的配電的自動化模式帶來的可靠性提升程度也不同，其中，分布式自動化終端就地控制法的提升的效果最為顯著，然后是配電自動化主站集中控制辦法的提升效果，后是重合器與分段器配合就地控制技術(shù)的提升效果。再次，在B類供電區(qū)域的前兩種配電自動化技術(shù)具有一定的凈收益，而配電的自動化主站集中控制辦法由于需要很大的成本投資，所以沒有凈收益且存在虧本的情況。最后，在A類供電分區(qū)中的后兩種配電自動化技術(shù)的投資非常大，最終導(dǎo)致凈收益為負數(shù)，且跟隨單位停電損失費用的變化而有所變化。綜合以上分析內(nèi)容，配電自動化主站幾種方案在負荷密度較大且經(jīng)濟比較發(fā)達、對可靠性有一定要求的地區(qū)（如寧夏等）有一定的應(yīng)用意義。按照區(qū)域的負荷密度和產(chǎn)電比來針對性地實施配電自動化辦法，可以確保供電的可靠性和經(jīng)濟性。

4 結(jié)束語

綜合以上描述內(nèi)容，在基于可靠性和經(jīng)濟性的條件下，分布式智能終端就地控制技術(shù)具有很好的應(yīng)用價值，其中，配電自動化主站和配電管理系統(tǒng)能夠使得系統(tǒng)運行得到優(yōu)化，同時使得電網(wǎng)的管理效率大幅度提高。對于一些負荷密度較大且經(jīng)濟發(fā)展速度比較快的地區(qū)，其對于配電的可靠性具有非常高的要求，這時可以考慮使用配電自動化主站集中控制方案。

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