一種基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種中壓配電網供電能力評估方法。特別是設及一種用于城市配電網 規劃的基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評估方法。
【背景技術】
[0002] 配電系統作為電能生產、傳輸和使用的重要環節，是聯系用戶與發、輸電系統的紐 帶，科學、合理地計算配電系統的供電能力是當前城市電網評估發展的關鍵部分。考慮到 在城市地區，很難再從配電系統的規劃和改造中獲取新建變電站站址和新設饋線的地下通 道。因此，合理評估現有配電系統的供電能力并挖掘其優化后的供電潛力受到了越來越多 的關注，供電能力也逐漸成為評價配電網的一項主要指標，對配電網的規劃和運行具有重 要的指導意義。
[0003] 有關配電系統供電能力的計算方法目前主要體現為兩類，即基于配電網潮流計算 的方法和基于配電網安全準則的方法。在基于配電網潮流計算的方法中，主要考慮的是嘗 試法，即通過不斷改變系統負荷并進行潮流計算來獲取系統所能承受的最大負荷量值；W 及其他基于各種潮流模型所提出的供電能力計算方法，運類方法可在節點電壓、回路功率 等系統約束條件下求得配電系統所能承受的最大負荷，并W此作為評估系統供電能力的依 據。在基于配電網安全準則的方法中，最典型的是計及N-I安全準則的配電網供電能力評 估方法，從供電連續性的角度出發，并且考慮主變互聯關系，變電站間的負荷轉移等因素， 在N-I準則下校驗其供電能力。
[0004] 然而，對于常用的計及N-I安全準則的配電系統供電能力計算方法，所采用的是 一種剛性約束，在實際的規劃中存在一定的問題。第一，鑒于設備負載率與系統可靠性之間 的復雜關系，N-I準則更趨向于一個必要性準則，因此單獨考慮已不足W保證系統可W具有 良好的供電質量；第二，由于配電網負荷峰值的持續時間很短，尖峰負荷通常是均值負荷的 數倍，并且不同類型的負荷對于供電可靠性的需求也存在一定的差異，因此，根據N-I準則 所求得的系統供電能力會有一定的裕度。考慮到電力系統可靠性在配電系統規劃中的重要 性，提出基于系統可靠性運一柔性指標的配電網供電能力評估方法，使其能夠更加適應配 電網建設和運行的特點，進而挖掘配電網的供電潛力、更大地發揮配電網的資源利用效能， 提升電網建設與運行的經濟性。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠為現有配電網結構供電能力的提高 提供支撐的基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評估方法。
[0006] 本發明所采用的技術方案是：一種基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評 估方法，包括如下步驟：
[0007] 1)建立基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評估模型
[0008] W可靠性作為柔性約束條件構建配電系統供電能力模型，目標函數為滿足系統可 靠性要求下的配電網最大負荷供應能力，對于含有多個相互聯絡變電站的配電網而言，供 電能力計算公式如下：
[0009]、'祖P.化.二公RJ]),'I)
[0010] 式中，PSC為所計算配電系統的供電能力；Ri為第i臺主變的額定容量；T1為第i 臺主變的負載率；
[0011] 2)基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評估模型的求解方法
[0012] 整個計算過程包含兩個方面，一是配電系統可靠性的求解計算，并檢驗是否滿足 可靠性約束；二是配電系統供電能力計算；
[0013] 3)提出基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評估流程。
[0014] 步驟1)所述的W可靠性作為柔性約束條件，是結合配電系統自身運行特點，有W 下幾個約束條件：
[0015] (1)可靠性等式約束條件、（2)可靠性不等式約束條件、（3)負荷約束條件和（4) 負載率約束條件。
[0016] 所述的可靠性等式約束，是根據配電系統結構所得到的相應可靠性指標，在評估 系統的供電能力時選取可靠性指標中的平均供電可用度ASAI作為等式約束，平均供電可 用度的含義是指在規定的時間內用戶經受的不停電小時數與用戶要求的總供電小時數之 比，具體的計算方法為：
[0017] (2) 陽〇1引式中，T為在規定時間內的需電小時數；Uj為負荷節點j的年停運時間；Ti為負荷 節點j的用戶數；N，為負荷節點j的用戶數。
[0019] 所述的可靠性不等式約束條件，是根據不同配電系統結構對于可靠性的要求所設 定的不同可靠性目標，具體表現形式為：
[0020] ASAI^E做
[0021] 式中，E為結合配電系統運行基礎所設定的可靠性目標。
[0022] 所述的負荷約束條件，是配電系統中各主變與所連接饋線之間的容量關系，具體 表現形式為：
[00卻明二IAji, (4) 勾'
[0024] 式中，Riq表示與第i臺主變相連的第q條饋線的額定容量；TW表示與第i臺主變 相連的第q條饋線的負載率。 陽0巧]所述的負載率約束條件表示的是所述的每一臺主變負載率Ti和每一條饋線負載 率Tiq的取值范圍，具體表現形式為：
[0026] 0《1 (5)
[0027] 0《1 (6)。
[0028] 步驟2)中所述的配電系統可靠性計算，是采用饋線分區的方法，并結合系統內各 元件的可靠性參數計算系統的平均供電可用度ASAI，步驟1)的（1)中給出了平均供電可用 度的計算方法，在具體計算的過程中負荷節點j的用戶數N，采用下式進行計算：
[0029] Nj=HjTj(7)
[0030] 式中，n,為負荷節點j所在饋線的負載能力達到100%時，負荷節點j的用戶數； T，為負荷節點j所在饋線的負載率；
[0031] 故平均供電可用度又表示為：
C換
[0033] 式中，負荷點j的年停運時間U，在完全失去連通性時間下的可靠性評估中的計算 方式為：
[0034] (:於 昨主pij)'-
[0035] 式中，Ipw集合中的元件r發生破壞性故障時將引起負荷點J的持續停電；Pf為元 件r發生破壞性故障時對應動作的自動開關裝置的可靠動作率；At為元件r的平均年破壞 性故障率；tf,為元件r發生破壞性故障時造成負荷點節點j的停電時間，t。可能為故障修 復時間或故障切換時間。
[0036] 步驟2)中所述的配電系統供電能力計算，是在滿足可靠性約束的前提下，對饋線 的負載率進行優化，優化的目標函數為系統的供電能力最大，基于可靠性的配電系統供電 能力計算模型具體如下：
[0037] max/："(' =S(的）
[0038] S. t.
[0040] 步驟3)所述的基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評估流程，包括：
[0041] (1)系統可靠性分析：根據元件的故障率，分析單一元件故障所造成負荷點的停 電時間，并依此建立系統的故障模式影響分析表FMEA表；
[0042](2)可靠性指標的求解：設定系統中饋線的初始負載率，并結合系統的故障模式 影響分析表FMEA表計算系統中各負荷點的年停運時間，從而求解系統的平均供電可用度； [00創做約束條件校驗：比較步驟。中計算出的平均供電可用度ASAI指標與系統設 置的可靠性目標E的大小關系，如果滿足ASAI>E關系，則計算在此情況下的初始供電能 力；否則，優化系統中饋線的負載率后重新計算系統的平均供電可用度ASAI指標。 W44] (4)饋線負載率優化：利用遺傳算法優化系統中饋線的負載率，并重復步驟做中 的計算過程，每進行一次優化后都需要校驗是否滿足系統的可靠性目標E，若能夠滿足則進 行供電能力的計算，否則淘汰當前的饋線負載率，繼續進行優化，直到計算結果趨于穩定或 計算達到相應的迭代次數為止。
[0045] (5)系統供電能力分析：通過基于可靠性的配電系統供電能力計算模型，利用 Matlab求解系統的最大供電能力。
[0046] 本發明的一種基于配電系統可靠性的中壓配電網供電能力評估方法，能夠從配電