屈偵永

(延安大學,陜西 延安 716000)

0 引 言

分布式電源出力具備隨機性,將直接影響配電網(wǎng)供電可靠性,進而導致電力用戶生產(chǎn)受到影響[1-2]。配電網(wǎng)的供電可靠性可通過序貫仿真法、非序貫仿真法、準序貫仿真法、解析法等方法進行評估[3]。柔性負荷是指全部用電量均可以在不同時間段轉移變化的負荷,其中包含分布式電源、蓄電池[4]。鑒于隨著柔性負荷在配電網(wǎng)中的接入,配電網(wǎng)的結構、配電網(wǎng)的運行方式、配電網(wǎng)供電可靠性評估模型均發(fā)生變化[5]。此次研究提出以饋線與負荷間開關數(shù)量的差異為依據(jù),對網(wǎng)絡進行優(yōu)化編號和分塊,實現(xiàn)網(wǎng)絡的自動分塊、分區(qū)。取分塊、分區(qū)結果完成網(wǎng)絡故障枚舉,找出供電可靠性指標,進行配電網(wǎng)供電可靠性評估。

1 智能配電網(wǎng)供電可靠性評估方法

1.1 自動分塊技術的設計

配電網(wǎng)中的開關設備具備電流保護職能、故障隔離職能,研究中以開關設備承擔的不同職能為劃分依據(jù),將網(wǎng)絡劃分成正常區(qū)、隔離區(qū)、停電區(qū)。當配電網(wǎng)發(fā)生故障后,位于不同區(qū)域的負荷點停電持續(xù)時間不同。根據(jù)線路與負荷間開關數(shù)量的不同,進行節(jié)點、開關的編號,進而實現(xiàn)負荷塊、開關塊的自動劃分。在節(jié)點優(yōu)化編號后,編號相同的節(jié)點、線路、開關、負荷支路自動形成一個塊。換言之,配電網(wǎng)節(jié)點優(yōu)化編號結束后,具有相同編號的元件自動形成塊。對塊進行故障枚舉,就能獲得各塊內(nèi)負荷點的可靠性指標。

1.2 配電網(wǎng)供電可靠性評估指標

此次研究選擇利用負荷點可靠性指標以及系統(tǒng)可靠性指標作為研究配電網(wǎng)供電可靠性的切入點。負荷點供電可靠性由負荷點年平均故障率λ(負荷點年平均停電次數(shù))、年平均停電持續(xù)時間U等基本指標進行評估,如式(1)-(2):

式(1),(2)中n i表示負荷點i的停電次數(shù);T ui表示負荷點i的工作時間;T di表示負荷點i的停電時間;D表示統(tǒng)計時間?？煽啃灾笜擞嬎闶街?上標單撇表示元件故障停運指標,上標雙撇表示元件計劃檢修停運指標。單重故障狀態(tài)下,負荷支路等效故障率λLP為式(3)-(4):

式(3)中P F指熔斷器F可靠斷開的概率;λL'指線路L故障率;λT'指變壓器故障率。

式(4)為單重故障下負荷支路的等效恢復供電時間r LP的計算式,其中t f,L指線路L故障維修時間;λnL指線路L計劃檢修率;t f,T指變壓器T的故障維修時間;λnT指變壓器T的計劃檢修率;t m,L指線路L的計劃檢修時間;t m,T指變壓器T的計劃檢修時間,如式(5):

式(5)中利用多元件串聯(lián)公式進行塊的等效故障率λZ的計算,其中λQS指隔離開關QS的計劃檢修率。配電網(wǎng)供電可靠性也可通過系統(tǒng)可靠性指標進行評估,指標包括系統(tǒng)平均停電頻率指標是;系統(tǒng)內(nèi)用電用戶平均停電持續(xù)時間指標;系統(tǒng)供電用戶平均停電持續(xù)時間指標;平均供電可用率指標;系統(tǒng)缺供電量指標。其中λi表示負荷節(jié)點i的年平均故障率,N i表示負荷點i的用戶數(shù),N T表示系統(tǒng)內(nèi)總用戶數(shù),P ai表示負荷點i的平均負荷。

2 智能配電網(wǎng)供電可靠性分析

2.1 可靠性實驗方案設計

此次研究中利用RBTS bus6的饋線4作為算例,該饋線所在網(wǎng)絡中線路、配變個數(shù)分別為30條,25個,負荷點、熔斷器均有25個,斷路器、隔離開關分別有4個、25個。其中包含虛擬開關以及虛擬負荷點。計算時,忽略上級電網(wǎng)故障影響,以及自動化開關造成的故障隔離時間的差別,設置如表1所示的五個方案。

表1 五個方案條件對比

表1的方案Ⅰ中開關、熔斷器均完全可靠,并且不考慮計劃檢修和二階故障,塊內(nèi)無聯(lián)絡線;方案Ⅱ中熔斷器完全可靠,開關不完全可靠,并且不考慮計劃檢修和二階故障,塊內(nèi)無聯(lián)絡線;方案Ⅲ中開關、熔斷器均不完全可靠,并且不考慮計劃檢修和二階故障,塊內(nèi)無聯(lián)絡線;方案Ⅳ中開關、熔斷器均不完全可靠,并且考慮計劃檢修和二階故障,塊內(nèi)無聯(lián)絡線;方案Ⅴ中開關、熔斷器均不完全可靠,并且考慮計劃檢修和二階故障,塊內(nèi)有聯(lián)絡線。

2.2 負荷點可靠性和系統(tǒng)可靠性

對比五種方案中負荷點可靠性的差別,以及五種方案中系統(tǒng)可靠性的差別,具體情況見圖1。

圖1中,對比方案Ⅰ,方案Ⅱ,方案Ⅲ,方案Ⅳ中的負荷點年平均故障率λ,顯示負荷點的年平均故障率受到熔斷器的不可靠率以及隔離開關的故障率等兩種因素的影響,隔離開關故障率對負荷點年平均故障率的影響程度更大;負荷點年平均故障率易受計劃檢修因素的影響,在該因素作用下,年平均故障率至少增加50%,提示配電網(wǎng)供電可靠性分析中,應當將不同元件故障、配電網(wǎng)計劃檢修等情況納入考慮范圍。

圖1 五種方案的負荷點年平均故障率對比圖

圖2中方案Ⅳ的條件為開關、熔斷器均不完全可靠,并且考慮計劃檢修和二階故障,塊內(nèi)無聯(lián)絡線。圖5顯示方案Ⅳ的系統(tǒng)負向可靠性指標(系統(tǒng)平均停電頻率指標S1,系統(tǒng)內(nèi)用電用戶平均停電持續(xù)時間指標S2,系統(tǒng)供電用戶平均停電持續(xù)時間指標S3,系統(tǒng)缺供電量指標S5)均高于其他四種方案,且方案Ⅳ的系統(tǒng)正向可靠性指標(平均供電可用率指標S4)明顯低于其他四種方案。這是由于相比于方案Ⅰ,方案Ⅱ,方案Ⅲ,方案Ⅳ考慮的可靠性影響因素較為復雜,更貼合實際情況,提示可靠性評估應從多個方面的故障情況進行考慮。

圖2 五種方案的系統(tǒng)可靠性對比圖

3 結 語

鑒于分布式電源、電動汽車的增加,會對配電網(wǎng)供電可靠性造成直接或間接的影響。此次研究提出一種新的自動分塊評估法,利用分出來的塊作為單位,進行配電網(wǎng)供電的故障分析,包括負荷點故障分析以及系統(tǒng)可靠性分析,從而實現(xiàn)智能配電網(wǎng)供電可靠性研究。研究結果表明,方案Ⅳ的系統(tǒng)負向可靠性指標高于其他四種方案,其系統(tǒng)正向可靠性指標顯著低于其他四種方案;聯(lián)絡線可以明顯增加負荷點、系統(tǒng)的供電可靠性,與聯(lián)絡線的距離越近,負荷點指標可靠性越高。說明進行配電網(wǎng)供電可靠性評估時,應綜合考慮可能存在的開關故障情況、熔斷器不可靠情況、配電網(wǎng)設備檢修情況、配電網(wǎng)中二階故障情況,進而使配電網(wǎng)供電可靠性分析結果更加貼合實際。此次研究雖然取得了一定成果,但缺乏對分布式電源故障情況的考慮,后續(xù)實驗中應將其納入考慮范圍。