配電可靠性評估以負荷點為中心的算法分析

林 海

（廣東電網公司佛山順德供電局，佛山順德，528300）

隨著供電企業運營意識和服務意識的不斷提升，根據不同的用戶需求使用不同的收費計價標準將成為未來主要的發展方向，而這種模式的開展，首先就需要從網架接線的角度來找到一種可靠性更好的計算方法。因此，本文找到了一個以負荷點為中心來對配電可靠性進行計算評估的方法，此方法不僅可以對供電系統的可靠性指標進行匯總，而且可以快速的計算出負荷點可靠性供電的指標，方法非常的靈活快速。

1 基于最小路的故障擴散法

1.1 組合節點的類型

在對配電線路可靠性進行評估的過程中，節點的類型和分類最主要的部分，在傳統的分類過程中，一般是以元件為中心，根據某個元件對故障的影響范圍來饋線上全部的負荷點進行分類，并把元件作為分析的單位，然后疊加出系統的可靠性指標，使用這種方法雖然可以對系統的可靠性進行評估，但是卻無法迅速的計算出部分區域的可靠性指標，對于這個問題，本文把負荷點作為評估計算的中心。在計算的過程中，把負荷點作為分析的單位，為了降低數據的存儲量和數據的輸入量，減少待分析的負荷點數量，根據我國架空網和電纜網接線的特征，使用元件標準組合構成的極限單元取代單個元件進行分析，組合單元的類型主要有下面幾個方面：（1）出線開關單元：“隔離開關+斷路器+隔離開關”；（2）饋線單元：線路段；（3）負荷單元：“負方水平+配電變壓器”；（4）開關單元：“斷路器”或者“跌落式熔斷器”或者熔斷器+負荷開關或者“負荷開關”。以單元各個元件故障率的和作為各單元的故障率，根據單元中各個元件的最高值來確定出故障修復的時間。如圖1所示，小方框中包含的元件為負荷單元T1，因為熔斷器對負荷單位內部的故障進行了隔離，所以各個開關單位分隔負荷單元可靠性的指標是相同的，使用這種方法進行處理，可以有效的降低等待計算的負荷點的數量，提高了計算的速度，由于架空網分支、分段的數量比較少，在同一個分支的負荷單元只可以用來計算一次，所以在速度方法會更快，把負荷單元作為中心，根據不同單元故障來確定出算法，可以把饋線上的單元分成下面幾個類別：（1）單元故障導致的負荷點停電時間為轉供開關操作時間+單元隔離操作時間；（2）以單元故障點導致的負荷點停電時間作為單元修復時間；（3）單元隔離操作時間或者單元故障引起負荷點停電時間為單元修復時間。

1.2 識別單元類型的算法

使用電源點來作為接環運行10KV配電網的根節點，本文使用故障擴散法和最小回路法相互結合的方法，來對饋線上的單元進行動態識別。先計算出負荷點電源的最小路，然后使用下面的方法來對各個饋線單元進行分類。（1）A類是把負荷點作為中心，并從中心擴散到樹的末端或者開關，包含了所有的單元；（2）除去A類以外的其他最小線路單元和最小線路為中心向樹的末端或向外擴散到開關為T類；（3）饋線上不屬于T類和A類的單元都屬于C類。如果開關有斷路器或者熔斷器等線路保護設施，C類單元的故障不會對負荷點的供電造成影響，在可靠率低于100%或者沒有保護元件的情況下，開關隔離操作的時間為C類單元所引發的負荷點停電時間。T類單元可以同時歸于A類單元和B類單元。如果負荷點在故障后可以得到轉供電源的通道，那么就屬于B類單元情況，相反就屬于A類。

2 容量約束和轉供的分析

2.1 約束線路線路容量的方法

雖然在實際配電線路系統中建立了聯系，但是因為負荷比較嚴重，在出現故障后，饋線不可以把所有需要轉供的負荷進行供電，無法將電網的真實水平展示出來，現在一般使用各種潮流計算的方法來來對容量的約束進行考慮，在進行潮流計算的過程中，要對各個負荷點進行無功和有功的計算，在實際的配網過程中，因為監測的方法存在一定的缺陷，導致無功曲線、實際有功是不符合實際情況的，所以在計算的過程中，對潮流計算結果的準確性造成了破壞。因此，本文根據工程的實際情況，在負荷同時率和配變負載率的基礎上來對饋線配變容量轉供容量評估的方法進行估算。計算公式如下：

其中轉供通道最小截面線路允許的載流量決定了最大允許電流，根據實際統計的數據來決定出饋線同時率和配變負載率，對線損工程的保留和裕度系數的計算是為了保證載入流量的充裕度。例如電纜的橫截面積為300mm2,饋線的電壓為10kv，電纜允許敷設的最大電流為550A，某城網配變饋線負荷同時率為0.86，平均負載為0.66。裕度系數為0.95。那么此線路允許的最大掛接配變容量是16501MVA。對每個回線路最高允許掛接配變容量進行提前保存后，才需要轉供。在轉供的過程中，只需要將允許容量和線路所帶的實際配變容量進行對比即可。可以準確的判斷出有沒有出現容量越線的情況以及需要把多少負荷點斷開，使用這種方法不僅避開了潮流計算需要處理大量的處理量和計算量，而且也對容量約束進行了考慮。

2.2 校核線路的容量

圖1 配電網接線圖

加入轉供負荷后只是加重了電源和聯絡開關之間的轉供通道上線路的負荷加重了，并不會對聯絡饋線每一個支路都造成影響，所以在校核轉供容量的時候，只需要對轉供通道線路容量的情況進行判別即可，從轉供樹的末端線路和故障點開始校核，一直順著轉供通道延伸到樹根的節點，這樣就更有利于及時對切除下級負荷，把上級節點的點載流量降到最低，在實現的過程中，可以根據轉供的方案和聯絡的方案，從故障點下級的各個分支來對轉供通道進行搜索，然后從轉供通道末端線路開始對實際配變容量和電力系統保護進行控制，然后對比最大允許容量，如果沒有出現越限的情況，就可以對下一代線路進行校核了，對于出現越限的情況，要根據切負荷策略將負荷切斷。

2.3 切負荷的方法

在轉供線路的容量出現了越限的情況是，要根據切負荷策略來判斷出不可以從轉供通道得到電源的負荷，本文把所切負荷最小容量作為目標，使用下面的方法來對最佳切負荷測量進行搜索。由于在對電網進行實際管理的過程中，操作人員只可以對饋線側的開關進行操作，沒有權利對用戶側的開關進行操作，所以在測量最近切負荷時，要先把所有饋線開關以及饋線開關下級饋線所包含的負荷容量進行計算，在計算的過程中，可以根據開關上級和下級的關系使用迭代算法進行計算，為了保證切除負荷的容量最低，還要對組合操作的可能性進行考慮，在組合操作的過程中，對于一些存在上下級關系的開關，如果將上游的開關斷開，就會導致他下級的負荷出現斷電的情況，此時，就無法再對上級和下級的開關進行組合操作，所以要把這種類型的開關組合排除。本文通過記錄所有節點的之間的關系，達到了判斷可行組合的目的，并在轉供饋線允許容量的約束條件下，對負荷容量最低的開關組合進行切除，并把此方案作為切負荷方案。

3 結論

一直以來，電網系統的穩定性一直是電力企業非常關心的一個問題，本文首先對當前配電系統可靠性計算的過程中存在的問題進行分析，然后提出了以最小故障擴散法為可靠性評估的計算方法，并對其實現的方法進行了分析和探討。算法主要以負荷點可靠性作為重心，在提高配電點的可靠性方面有著非常顯著的優勢，通過使用線路最大允許掛接變容量指標和使用最小路法把辨別轉供線路容量越限和網絡單元分類法簡化了，提高了計算的速度，另外，文章中所說的越限后切負荷搜索方法和校核容量的方法也有著非常好的使用價值。

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