第一篇：賈志偉-淺談10Kv配電網(wǎng)規(guī)劃的供電可靠性及應(yīng)用優(yōu)化

淺談10Kv配電網(wǎng)規(guī)劃的供電可靠性及應(yīng)用優(yōu)化

摘要：隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，電力客戶對電能質(zhì)量的要求也越來越高。配電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)中直接與廣大電力客戶相連接的部分，其供電可靠性是電力企業(yè)和電力客戶都非常重視的問題，因而也是一個非常重要的研究方向。配電系統(tǒng)供電可靠性的研究，其目的就是向廣大電力客戶提供更為安全可靠的電力供應(yīng)，從而獲得最優(yōu)的經(jīng)濟效益和最佳的社會效益。關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；10kV配電網(wǎng)；供電可靠性

電力系統(tǒng)的根本任務(wù)是盡可能經(jīng)濟且可靠地將電力供給各用戶。安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)、可靠是對電力系統(tǒng)的根本要求。配電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)末端，直接與用戶相連，是包括發(fā)電系統(tǒng)、輸變電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)在內(nèi)的整個電力系統(tǒng)與用戶聯(lián)系、向用戶供應(yīng)電能和分配電能的重要環(huán)節(jié)。整個電力系統(tǒng)對用戶的供電能力和質(zhì)量都必須通過配電網(wǎng)來實現(xiàn)，如果配電網(wǎng)發(fā)生故障，往往造成整個系統(tǒng)對用戶的供電中斷，直到配電系統(tǒng)及其設(shè)備的故障被排除或修復(fù)、恢復(fù)到原來的完好狀態(tài)，才能恢復(fù)對用戶的供電。隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展和城網(wǎng)改造工作的開展，迫切要求對配電網(wǎng)進行科學(xué)、合理的規(guī)劃。電力企業(yè)管理工作的進一步深化及《電力法》的實施和電力服務(wù)承諾制的展開，供電可靠性在生產(chǎn)管理工作中所占的位置也越來越重要。

1.我國配電網(wǎng)供電可靠性評估的發(fā)展概況

國內(nèi)對配電系統(tǒng)供電可靠性的研究始于上世紀八十年代初期，與發(fā)電和輸電系統(tǒng)的供電可靠性研究相比，配電系統(tǒng)供電可靠性研究的起步較晚。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市用電負荷迅速增長，供需矛盾也日益突出，供電可靠性在生產(chǎn)管理工作中所占的位置也越來越重要。為使有限的資源能取得最大的收益，迫切需要對配電系統(tǒng)進行科學(xué)合理的規(guī)劃，從而促進了配電系統(tǒng)供電可靠性評估的發(fā)展。目前對于配電網(wǎng)供電可靠性的研究已經(jīng)成為電力領(lǐng)域中的研究熱點，課題主要集中在供電可靠性評估指標(biāo)以及模型和算法方面。隨著電力市場理論的引入，配電系統(tǒng)供電可靠性與經(jīng)濟性協(xié)調(diào)一致的問題也被提到了研究的前沿。我國已經(jīng)有組織、有計劃地開展了配電網(wǎng)供電可靠性的研究工作，制定了配電網(wǎng)供電可靠性的統(tǒng)計方法，開發(fā)了配電網(wǎng)供電可靠性統(tǒng)計軟件，建立了有效的配電網(wǎng)供電可靠性數(shù)據(jù)信息庫和可靠性管理體系。

總的來說，我國配電網(wǎng)供電可靠性研究的開展比較晚，但這樣也有利于充分借鑒國外配電網(wǎng)供電可靠性方面的研究成果，并結(jié)合我國的實際情況，形成了一套適合國情的配電網(wǎng)供電可靠性研究之路。

2.10kV配電網(wǎng)供電可靠性分析

2.1 10kV配電網(wǎng)的接線模式

單一的10kV電壓供電的配電網(wǎng)絡(luò)，是目前我國大多數(shù)中、小城市的配電網(wǎng)絡(luò)，即在城市市區(qū)邊緣建立具有110/35/10kV三繞組變壓器的110kV變電站，或具有35?10kV雙繞組變壓器的35kV變電站，由10kV電壓對市區(qū)的開關(guān)站、配電室或者柱上式變壓器送電，然后由10kV或220V(380V)電壓對用戶供電。

2.2 10kV配電網(wǎng)的典型接線模式

我國10kV配電網(wǎng)接線方式主要有單回路放射式、帶備用電源的單回路放射式、環(huán)網(wǎng)供電式和雙電源供電式四種典型的接線模式。

2.3影響配電網(wǎng)供電可靠性的因素及原因分析

2.3.1供電中斷的分類

導(dǎo)致用戶供電中斷(停電)可以歸納為故障停電和預(yù)先安排停電兩種情況。故障停電是指供電系統(tǒng)無論何種原因未能按規(guī)定程序向調(diào)度部門提出申請，并在按供電合同要求的時間前得到批準(zhǔn)且通知用戶的停電。預(yù)先安排停電可分為計劃停電、臨時停電和限電三種情況。

2.3.2影響供電可靠性的內(nèi)部因素

第一，是線路方面。其原因往往是線路某相嚴重過負荷，而使跌落熔斷器一相熔斷；或者是三相開關(guān)中的一相沒有合好或合不上；或者是線路斷線及接點氧化接觸不良等造成的缺相運行。第二，配電變壓器常見故障主要有鐵芯局部短路或燒毀，絕緣損壞；套管對地擊穿或放電；分接開關(guān)觸頭灼傷或有放電；線圈間短路、斷線，對地擊穿。第三，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響。由于歷史的原因，我國許多地方配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，一些電網(wǎng)結(jié)構(gòu)滿足不了安全標(biāo)準(zhǔn)，即在受端系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何嚴重單一故障時，不能可靠、快速地切除故障，保持系統(tǒng)穩(wěn)定。第四，電源的供電能力。即變電站根據(jù)需要，持續(xù)、不間斷地提供電力、電量的能力。這一影響因素不是某一局部單位所能解決的，需要相關(guān)部門根據(jù)負荷增長的需要、資金等因素進行統(tǒng)籌規(guī)劃。

2.3.3影響供電可靠性的外部因素

首先，氣候條件會影響到配電網(wǎng)的供電可靠性。配電網(wǎng)都是處在不同的氣候條件下運行的，其元件的故障率受外界氣候條件的影響比較大。其次是作業(yè)停運。這是一個不可避免的影響因素，但是通過管理工作的科學(xué)化，可以減少這方面對配電網(wǎng)供電可靠性的影響。最后一個是人為因素。人為過失會影響配電網(wǎng)的供電可靠性。人為過失可以分為工作人員過失和外部人員過失。

3.供電可靠性評估在分段開關(guān)規(guī)劃中的應(yīng)用

在配電網(wǎng)主饋線上增加分段開關(guān)，可以縮小停電范圍，減少用戶停電損失，提高系統(tǒng)供電可靠性，但同時也不可避免地帶來設(shè)備投資和運行維護費用的增加，這樣不一定能獲得最大的經(jīng)濟效益。配電網(wǎng)主饋線分段開關(guān)優(yōu)化配置，可以減少用戶的停電損失，提高供電可靠性，這是一個要同時考慮技術(shù)性、可靠性和經(jīng)濟性的非線性整數(shù)規(guī)劃問題。針對這個問題，文中提出一種在原有網(wǎng)架與開關(guān)的基礎(chǔ)上，確定分段開關(guān)最佳新增數(shù)量和安裝位置的規(guī)劃方法。該方法的目標(biāo)函數(shù)綜合考慮了年分段開關(guān)投資費用、年運行維護費用和年停電損失費用；考慮投資約束對轄區(qū)指數(shù)區(qū)間加以修正，計算需新增的分段開關(guān)數(shù)量；再以期望供缺電量作為評價函數(shù)，用蟻群算法來對已知數(shù)量分段開關(guān)配置進行優(yōu)化。通過對臨湘電力局臨城Ⅱ回配電系統(tǒng)的實例計算，證明了該方法的工程實用性。

3.1經(jīng)濟分析中常用的方法比較

在進行分段開關(guān)經(jīng)濟分析中遇到的費用，一般可以分為兩類，一類是一次性支付的費用，如購買設(shè)備的投資費用；另一類是按年度支付的費用，如運行費用、檢修費用、設(shè)備折舊費用等。經(jīng)濟分析中常用到的比較方法有：等年值法、現(xiàn)在價值法、固定折年率法。

3.2停電損失的評估方法

停電損失是指由于電力供應(yīng)不足或電力系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致供電中斷，從而給用戶造成的經(jīng)濟和社會的損失。根據(jù)停電對用戶影響的性質(zhì)，停電損失可分為直接停電損失和間接停電損失。直接停電損失是由于直接停電而對用戶造成的損失，它一般直接反映在產(chǎn)品成本、性能效益及經(jīng)濟和社會活動中，諸如：產(chǎn)品產(chǎn)量減少、質(zhì)量降低的損失；商業(yè)業(yè)務(wù)活動的中斷和停頓；電氣化運輸和交通的中斷和停頓；人力資源的浪費和閑置。間接停電損失是由于間接停電而對用戶造成的損失，包括經(jīng)濟、社會和組織方面的損失，諸如：治安秩序的破壞，偷盜和搶劫所造成的損失；企業(yè)受停電影響而造成的損失；社會活動終止和取消所造成的損失；被迫修改或延遲計劃而造成的損失。

3.3供電可靠性的經(jīng)濟評價

隨著對供電可靠性要求越來越高，供電的可靠與否將直接對電力用戶的生活和生產(chǎn)產(chǎn)生越來越大的影響。如果供電不可靠，造成用戶停電，不僅會直接影響供電部門的經(jīng)濟效益，而且會對用戶造成嚴重的經(jīng)濟損失及不良的社會影響；反之，如果供電的可靠性水平提高了，用戶的損失就會減少。但是提高供電可靠性，就必須要增加對配電網(wǎng)的資金投入。因而，應(yīng)花多大的投資得到多高的供電可靠性才能使整個社會資源達到最佳，就是可靠性與經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)問題。

本文研究的目的就是要從提高供電可靠性、使年綜合費用最少的角度，確定一種分段開關(guān)優(yōu)化配置的方法，使得供電可靠性總費用(停電損失和投資之和)最小。配電網(wǎng)的停電損失指由于配電網(wǎng)停電而對國民經(jīng)濟造成的損失。其中包括

對用戶停電損失和電力部門自身因停電而造成的經(jīng)濟損失。由于配電網(wǎng)與用戶直接相連，停電損失的計算是很復(fù)雜的。不同的設(shè)計方案其可靠性是不同的，其中年缺電量指標(biāo)適合用于評價可靠性的貨幣價值。論文重點考慮年缺電量，單位電量的停電給用戶造成的損失獲取方法因事而異。

4.結(jié)語

本文著重討論10kV配電網(wǎng)的供電可靠性問題，利用劃分模塊、網(wǎng)絡(luò)等值的方法對復(fù)雜配電網(wǎng)進行簡化，得出一個由若干模塊串聯(lián)組成的簡單輻射型配電網(wǎng)模型，在此模型的基礎(chǔ)上運用FMEA法，從而簡捷、快速地求得系統(tǒng)的各項可靠性指標(biāo)。

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