配电网分层供电能力的评估探讨

张溪凡

摘 要：为促进配电网可靠性程度进一步提高，需准确评估与计算配电网分层供电能力，其原因在于电力向用户输送过程中配电网是最后环节，对整体供电质量有直接的影响。通过有效的评估与计算能够找出配电网中的薄弱环节，并为设备利用水平提高以及负荷的进一步优化提供参考依据。文章主要对配电网分层供电能力的相关定义、影响最大供电能力的因素与分层供电能力的指标与具体实验进行探析。

关键词：配电网；分层供电能力；评估

前言

在电力需求不断增加的背景下，当前配电网中存在的弊病也将成为制约电力行业进一步发展的瓶颈。尤其电力系统中频繁发生的系统停电现象，很大程度上因扰动致使系统稳定受到影响。对此现状，要求定量评估与分析系统分层供电能力以保证配电系统在供电方面满足供电安全的需求。

1 分层供电能力的相关定义

对分层最大供电能力的定义主要可从馈线层、变压器层、进线层、馈线与变压器同时作用以及综合供电能力等方面。其中从馈线层角度对最大供电能力可理解为利用馈线之间的联系完成负荷转带过程，使N-1约束方程下各馈线都可达到最大负荷，该最大负荷便为供电能力在馈线层中的最大值，将其表示为DF。其中的约束条件主要包括馈线自身的容量以及各馈线所存在的联系。而最大供电能力在变压器层的体现主要为根据各变压器存在的关系以及馈线在变压器中的联络完成负荷转带的过程，保证在N-1约束方程下各变压器达到最大负荷，利用Dr表示，具体的约束条件主要有变压器自身的容量以及各变压器间的联系。在进线层方面，利用Ds表示最大供电能力，可定义为以进线联系为根据，通过其中的馈线以及变压器等联系完成负荷转带过程，使各进线在N-1约束方程下达到最大负荷值，约束条件主要为进线容量以及各进线存在的关系。另外，最大供电能力在变压器与馈线共同作用条件下可利用DF+r表现，其概念为N-1约束方程下变压器与馈线都可达到最大负荷，其约束条件包括二者的容量以及联系关系。综合所有进线、变压器以及馈线，当满足N-1约束准则下最大负荷值时便为综合供电能力，即DF+r+s，受进线、变压器与馈线容量以及各联络关系的约束[1]。

2 影响供电能力的因素判断

根据前文中提及的相关定义可分析，Dr概念中忽视对下属馈线容量的考虑，DF概念中忽视对变压器容量的考虑，可由此对二者以及DF+r进行比较推出供电能力起到限制作用的为变压器层与馈线层。具体判断依据可设定在DF+r小于DF的情况下，限制最大供电能力的主要为变压器层，在DF+r大于Dr的情况下起到限制作用的为馈线层，而DF与Dr相比下，负荷值较大的限制作用更加明显。另外，根据Ds的定义，可判定变压器与馈线若在容量充足的情况下不会对最大供电能力产生影响，所以可對DF+r+s，DF+r与Ds进行对比判断限制最大供电能力的是否来自进线层，具体判定方式可假定DF+r+s小于Ds，此时对最大供电能力限制的可能为变压器层或馈线层，而在DF+r+s小于DF+r的情况下可判断最大供电能力主要受进线层限制，通过Ds与DF+r的对比，又可评估最大供电能力受进线层、变压器层或馈线层限制作用的大小[2]。

3 分层供电能力的指标

在实际评估配电网分层供电能力过程中，可利用j表示进线，并以MST+j表示进线与变压器之间的匹配程度，根据馈线层、进线层与变压器层的相关定义可推出各层设备在供电过程中的匹配度可根据相应的匹配度指标判断，如在第j台变压器匹配指标超出100%后，说明变压器与下属馈线存在较大的供电能力差，变压器将会限制配电网的整体供电能力，而在匹配指标小于100%后，配电网供电能力主要受下属馈线所限制。另外，在实际评估配电网供电能力时也需引入能够对最大供电情况下设备负荷与设备实际负荷差别的充盈度指标，根据充盈度指标在馈线、进线层以及变压器的表示，可得出充盈度指标在接近1的情况下能够实现最大供电能力。当设备充盈度小于1时具备一定的负荷裕度，而大于1的条件下，设备需将负荷移出。

4 配电网分层供电能力评估的实验

以某配电网为例，其拥有19条馈线，8台变压器与4条高压进线，其中的变压器在变比方面为110kV/10.5kV。实际评估计算过程中可引用MATLAB方法，根据linprog函数进行模型的构建，首先确定进线、馈线以及变压器的容量，再假定故障情况下各部分负荷转移情况，然后可利用供电能力的具体指标得出约束条件。最后根据MATLAB中linprog函数便可评估分层供电能力。根据得出的分层供电能力、匹配度指标以及充盈度指标，可得出：首先，供电能力最大的为进线层，且相比各层供电能力下，综合最大负荷值相对较小，对供电能力起到限制作用的主要为馈线层。其次，关于设备匹配程度，变压器与馈线不具备较高的匹配程度，说明最大供电能力一定程度上也受到馈线层的限制。最后，从充盈度角度可判断，对充盈度较低的设备进行负荷增加时可使电网负载能力得到提高，也有利于负荷的分布更为均衡[3]。

5 结束语

评估与分析配电网分层供电能力能够为配电网的可靠运行提供有效的数据参考。在实际评估过程中要求对馈线、进线以及变压器等相关定义、匹配程度以及充盈度等方面进行分析，在此基础上判断对最大供电能力的影响，以此促进配电网的供电更为安全可靠。

参考文献

[1]刘健，殷强，张志华.配电网分层供电能力评估与分析[J].电力系统自动化，2014，10（5）：44-49.

[2]殷强.配电网分层供电能力评估与分析[D].西安科技大学，2014.

[3]王亚男.配电网运行水平和供电能力评估综合管理系统研究与开发[D].湖南大学，2013.

[4]靳小龙，穆云飞，贾宏杰，等.面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略[J].电工技术学报，2014（12）.