配电可靠性评估以负荷点为中心的算法分析

林 海

（广东电网公司佛山顺德供电局，佛山顺德，528300）

随着供电企业运营意识和服务意识的不断提升，根据不同的用户需求使用不同的收费计价标准将成为未来主要的发展方向，而这种模式的开展，首先就需要从网架接线的角度来找到一种可靠性更好的计算方法。因此，本文找到了一个以负荷点为中心来对配电可靠性进行计算评估的方法，此方法不仅可以对供电系统的可靠性指标进行汇总，而且可以快速的计算出负荷点可靠性供电的指标，方法非常的灵活快速。

1 基于最小路的故障扩散法

1.1 组合节点的类型

在对配电线路可靠性进行评估的过程中，节点的类型和分类最主要的部分，在传统的分类过程中，一般是以元件为中心，根据某个元件对故障的影响范围来馈线上全部的负荷点进行分类，并把元件作为分析的单位，然后叠加出系统的可靠性指标，使用这种方法虽然可以对系统的可靠性进行评估，但是却无法迅速的计算出部分区域的可靠性指标，对于这个问题，本文把负荷点作为评估计算的中心。在计算的过程中，把负荷点作为分析的单位，为了降低数据的存储量和数据的输入量，减少待分析的负荷点数量，根据我国架空网和电缆网接线的特征，使用元件标准组合构成的极限单元取代单个元件进行分析，组合单元的类型主要有下面几个方面：（1）出线开关单元：“隔离开关+断路器+隔离开关”；（2）馈线单元：线路段；（3）负荷单元：“负方水平+配电变压器”；（4）开关单元：“断路器”或者“跌落式熔断器”或者熔断器+负荷开关或者“负荷开关”。以单元各个元件故障率的和作为各单元的故障率，根据单元中各个元件的最高值来确定出故障修复的时间。如图1所示，小方框中包含的元件为负荷单元T1，因为熔断器对负荷单位内部的故障进行了隔离，所以各个开关单位分隔负荷单元可靠性的指标是相同的，使用这种方法进行处理，可以有效的降低等待计算的负荷点的数量，提高了计算的速度，由于架空网分支、分段的数量比较少，在同一个分支的负荷单元只可以用来计算一次，所以在速度方法会更快，把负荷单元作为中心，根据不同单元故障来确定出算法，可以把馈线上的单元分成下面几个类别：（1）单元故障导致的负荷点停电时间为转供开关操作时间+单元隔离操作时间；（2）以单元故障点导致的负荷点停电时间作为单元修复时间；（3）单元隔离操作时间或者单元故障引起负荷点停电时间为单元修复时间。

1.2 识别单元类型的算法

使用电源点来作为接环运行10KV配电网的根节点，本文使用故障扩散法和最小回路法相互结合的方法，来对馈线上的单元进行动态识别。先计算出负荷点电源的最小路，然后使用下面的方法来对各个馈线单元进行分类。（1）A类是把负荷点作为中心，并从中心扩散到树的末端或者开关，包含了所有的单元；（2）除去A类以外的其他最小线路单元和最小线路为中心向树的末端或向外扩散到开关为T类；（3）馈线上不属于T类和A类的单元都属于C类。如果开关有断路器或者熔断器等线路保护设施，C类单元的故障不会对负荷点的供电造成影响，在可靠率低于100%或者没有保护元件的情况下，开关隔离操作的时间为C类单元所引发的负荷点停电时间。T类单元可以同时归于A类单元和B类单元。如果负荷点在故障后可以得到转供电源的通道，那么就属于B类单元情况，相反就属于A类。

2 容量约束和转供的分析

2.1 约束线路线路容量的方法

虽然在实际配电线路系统中建立了联系，但是因为负荷比较严重，在出现故障后，馈线不可以把所有需要转供的负荷进行供电，无法将电网的真实水平展示出来，现在一般使用各种潮流计算的方法来来对容量的约束进行考虑，在进行潮流计算的过程中，要对各个负荷点进行无功和有功的计算，在实际的配网过程中，因为监测的方法存在一定的缺陷，导致无功曲线、实际有功是不符合实际情况的，所以在计算的过程中，对潮流计算结果的准确性造成了破坏。因此，本文根据工程的实际情况，在负荷同时率和配变负载率的基础上来对馈线配变容量转供容量评估的方法进行估算。计算公式如下：

其中转供通道最小截面线路允许的载流量决定了最大允许电流，根据实际统计的数据来决定出馈线同时率和配变负载率，对线损工程的保留和裕度系数的计算是为了保证载入流量的充裕度。例如电缆的横截面积为300mm2,馈线的电压为10kv，电缆允许敷设的最大电流为550A，某城网配变馈线负荷同时率为0.86，平均负载为0.66。裕度系数为0.95。那么此线路允许的最大挂接配变容量是16501MVA。对每个回线路最高允许挂接配变容量进行提前保存后，才需要转供。在转供的过程中，只需要将允许容量和线路所带的实际配变容量进行对比即可。可以准确的判断出有没有出现容量越线的情况以及需要把多少负荷点断开，使用这种方法不仅避开了潮流计算需要处理大量的处理量和计算量，而且也对容量约束进行了考虑。

2.2 校核线路的容量

图1 配电网接线图

加入转供负荷后只是加重了电源和联络开关之间的转供通道上线路的负荷加重了，并不会对联络馈线每一个支路都造成影响，所以在校核转供容量的时候，只需要对转供通道线路容量的情况进行判别即可，从转供树的末端线路和故障点开始校核，一直顺着转供通道延伸到树根的节点，这样就更有利于及时对切除下级负荷，把上级节点的点载流量降到最低，在实现的过程中，可以根据转供的方案和联络的方案，从故障点下级的各个分支来对转供通道进行搜索，然后从转供通道末端线路开始对实际配变容量和电力系统保护进行控制，然后对比最大允许容量，如果没有出现越限的情况，就可以对下一代线路进行校核了，对于出现越限的情况，要根据切负荷策略将负荷切断。

2.3 切负荷的方法

在转供线路的容量出现了越限的情况是，要根据切负荷策略来判断出不可以从转供通道得到电源的负荷，本文把所切负荷最小容量作为目标，使用下面的方法来对最佳切负荷测量进行搜索。由于在对电网进行实际管理的过程中，操作人员只可以对馈线侧的开关进行操作，没有权利对用户侧的开关进行操作，所以在测量最近切负荷时，要先把所有馈线开关以及馈线开关下级馈线所包含的负荷容量进行计算，在计算的过程中，可以根据开关上级和下级的关系使用迭代算法进行计算，为了保证切除负荷的容量最低，还要对组合操作的可能性进行考虑，在组合操作的过程中，对于一些存在上下级关系的开关，如果将上游的开关断开，就会导致他下级的负荷出现断电的情况，此时，就无法再对上级和下级的开关进行组合操作，所以要把这种类型的开关组合排除。本文通过记录所有节点的之间的关系，达到了判断可行组合的目的，并在转供馈线允许容量的约束条件下，对负荷容量最低的开关组合进行切除，并把此方案作为切负荷方案。

3 结论

一直以来，电网系统的稳定性一直是电力企业非常关心的一个问题，本文首先对当前配电系统可靠性计算的过程中存在的问题进行分析，然后提出了以最小故障扩散法为可靠性评估的计算方法，并对其实现的方法进行了分析和探讨。算法主要以负荷点可靠性作为重心，在提高配电点的可靠性方面有着非常显著的优势，通过使用线路最大允许挂接变容量指标和使用最小路法把辨别转供线路容量越限和网络单元分类法简化了，提高了计算的速度，另外，文章中所说的越限后切负荷搜索方法和校核容量的方法也有着非常好的使用价值。

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