计及N-1校验的复杂配电网可靠性评估研究

引言

配电系统可靠性研究,对于提高系统供电性能、响应用户用电需求具有重要意义,因此,可靠性评估已成为配电系统规划决策中的一项常规性工作。随着电力系统的快速发展,辐射型配电网逐渐形成联络,供电可靠性逐步提高,配电网结构越来越复杂,相应的配电网可靠性计算步骤变得更加烦琐。传统的配电网可靠性计算方法一般只考虑辐射型网架结构,忽略了N-1校验情况对配电网可靠性的影响。

本文在传统的简单的辐射型配电网供电可靠性评估方法基础上,完备地考虑了联络开关、分段开关、支线、备用变压器以及N-1校验情况,提出了改进后的网络等值法模型。该模型先将复杂配电系统分层处理,再逐步等值为简单的辐射型配电网,以计算系统的可靠性。

同时,本文对某省会城市多联络结构的配电网进行了算例分析,结果表明,本文模型简化了配电系统可靠性计算的复杂程度,提高了可靠性计算的精度与速度,更加真实地反映了实际配电系统的可靠程度。

1配电系统可靠性评估指标

配电系统的可靠性指标,以数字的形式,可视化反映电力系统的供电可靠性,反映了电力客户对电能质量的满意程度。

本文采用的配电网可靠性指标主要包含两大类:负荷点的可靠性指标和系统可靠性指标。可靠性指标体系如图1所示。

2计及N-1校验的网络等值法计算方法

2.1网络等值法原理

为了降低故障枚举的复杂度,网络等值法模型引入"等效"的概念,以一个等效元件来代替具有某种共同属性的多个元件。如图2所示,该配电网络中有四条较为复杂的分支馈线,经过两次等值变换后,转变成图3和图4所示结构。

2.2等值过程及参数计算

若一负荷点k发生故障,由电源至该负荷点k的最小路径上包括W1个隔离开关和W2个联络开关、x条支路、y个负荷点,根据各个元件的可靠性参数可计算出该负荷点的等效故障率入e[k]、等效年停运时间Ue[k]、等效负荷量se[k]。计算公式如下:

分析故障负荷点k对整个配电网故障影响情况前,要确定负荷点k的供电路径。一般情况下,联络开关处于常开状态,发生故障时,联络开关闭合,配电网重构,完成负荷转移。因此发生故障前,从电源点到负荷点k的供电路径是唯一的。若kl位于k＋的供电路径上,则称kl为k＋的父区域,k＋为kl的子区域。确定负荷点k的供电路径,可以利用最小路方法,由故障负荷点开始,逐个元件向上搜索,直到电源为止。

2.3计及N-1校验的等效参数计算

同样根据最小路思想,将最小故障区Zj划分为父子区域。当某个故障区Zi的尾根节点为联络开关,联络开关发生故障时,Zi的父区域同时发生故障,不论是否有联络线,Zi及其父区域中的负荷均无法完成转移,不满足N-l校验。但除联络开关外,Zj中其他元件故障,Zi及其父区域中的负荷在有联络的情况下可考虑负荷转移,在等效过程中,要考虑联络线的转带能力和负荷转移路径,以确定能够完成配电网重构的负荷。Zi故障后根据负荷转移路径分析,确定负荷点的类型:

若Zi在负荷转移路径上,则:

若Zj不在负荷转移路径上,则:

按照以上公式可计算出各区域间的故障影响情况,从而得到Zi的等效电源点的等效参数,计算公式如下:

3算例分析

本文以某城市部分l0kV配电系统为例,应用所提方法对其进行可靠性评估。其中线路1和线路Ⅱ由35kV变电站出线,线路Ⅲ由ll0kV变电站出线。线路Ⅱ和线路Ⅲ联络,且满足N-l校验。发生故障时,S6和S9之间可进行转负荷操作。该系统共有负荷点75个,用户6347户,平均负荷l9.676MW,配电网结构如图5所示。

利用传统网络等值法和本文模型计算该系统可靠性指标,得到如表1、表2所示结果。

4结语

计及N-l校验的网络等值法可靠性评估模型完备地考虑了联络开关、备用电源、负荷转移对配电网可靠性指标的影响。算例计算结果表明,对于单辐射的复杂配电网,本文的模型和传统模型指标计算结果相同,但本文模型计算速度更快。对于发生负荷转移的配电网,本文模型计算结果更加精确,能够真实地反映配电网的可靠性现状,对指导配电网规划具有重要意义。