含分布式電源的配電網(wǎng)分析系統(tǒng)的研究與開發(fā)

劉 寧王 穎張 枚

（1.天津天大求實(shí)電力新技術(shù)股份有限公司，天津 300384；2.天津市龍網(wǎng)科技發(fā)展有限公司，天津 300181）

含分布式電源的配電網(wǎng)分析系統(tǒng)的研究與開發(fā)

劉 寧1王 穎2張 枚1

（1.天津天大求實(shí)電力新技術(shù)股份有限公司，天津 300384；2.天津市龍網(wǎng)科技發(fā)展有限公司，天津 300181）

本文在深入研究配網(wǎng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，介紹了含分布式電源系統(tǒng)的研究情況，分析了系統(tǒng)開發(fā)完成的多個(gè)實(shí)用功能。

分布式電源；配電網(wǎng)分析；結(jié)構(gòu)；功能；關(guān)鍵技術(shù)

隨著電力政策的實(shí)施，分布式電源作為一種新興的發(fā)電模式逐步被廣泛關(guān)注，各地也先后建設(shè)了分布式電源接入配網(wǎng)工程。由于分布式電源的建設(shè)運(yùn)行會(huì)對配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓分布、電壓閃變、直流分量、保護(hù)等方面產(chǎn)生不利影響，同一規(guī)模的分布式電源接入配網(wǎng)位置的不同，對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響也不同，因此亟需一套含分布式電源的配電網(wǎng)分析系統(tǒng)軟件，提供包括潮流計(jì)算、短路計(jì)算、機(jī)電暫態(tài)仿真以及電磁暫態(tài)仿真等一系列實(shí)用化功能，對分布式電源接入配電網(wǎng)后的電網(wǎng)情況進(jìn)行定量分析，得出分布式電源接入配電網(wǎng)后對電網(wǎng)的影響，進(jìn)而分析接入方案的技術(shù)合理性。

1 含分布式電源的配電網(wǎng)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

1.1 系統(tǒng)定義。含分布式電源的配電網(wǎng)分析系統(tǒng)包含傳統(tǒng)電力系統(tǒng)常用的設(shè)備模型與參數(shù)庫，并支持各類分布式電源模型，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可對有源配電網(wǎng)進(jìn)行供電質(zhì)量、可靠性、運(yùn)行安全、供電能力等多種計(jì)算，并可給出詳細(xì)深入的綜合分析結(jié)果。客戶依據(jù)本系統(tǒng)全面評(píng)估配電網(wǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。含分布式電源的配電網(wǎng)分析系統(tǒng)的架構(gòu)采用了先進(jìn)的插件式設(shè)計(jì)，通過在基礎(chǔ)平臺(tái)上加載不同的模塊插件來擴(kuò)充軟件的功能。系統(tǒng)通過模塊的組合形成電網(wǎng)分析的功能體系。各個(gè)模塊可獨(dú)立工作，互不影響，能夠方便用戶在業(yè)務(wù)擴(kuò)展后的功能添加，不需重新購買整套軟件，節(jié)約成本開支。同時(shí)，產(chǎn)品的各個(gè)功能模塊還可以嵌入到客戶已有的系統(tǒng)中，解決了多個(gè)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的問題。

1.3 系統(tǒng)功能。含分布式電源的配電網(wǎng)分析系統(tǒng)包括基礎(chǔ)支撐平臺(tái)、輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)模塊、工程管理模塊、分析計(jì)算模塊、評(píng)估模塊、結(jié)果展示模塊六大模塊，具體功能劃分如圖1所示。

（1）基礎(chǔ)支撐平臺(tái)包括圖形平臺(tái)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、算法平臺(tái)及展示平臺(tái)。

（2）輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)模塊主要包括模型設(shè)計(jì)和分布式電源接入系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)相關(guān)功能。

（3）工程管理模塊主要包括新建/打開工程、關(guān)閉工程、導(dǎo)出工程等。

（4）分析計(jì)算模塊主要包括潮流計(jì)算、短路計(jì)算、可靠性分析、網(wǎng)絡(luò)接納能力等多種計(jì)算。

（5）結(jié)果展示模塊主要包括報(bào)表展示、可視化圖標(biāo)展示等多種展示形式。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 先進(jìn)實(shí)用的模型與算法

2.1.1 清晰明確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錂C(jī)制。配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大、設(shè)備多、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，即使是中等規(guī)模的供電分公司，也會(huì)管轄數(shù)百條線路，每條線路上設(shè)備數(shù)量少則過百，多則逾千。

通過對電網(wǎng)的研究和認(rèn)真分析，我們采用了一套新的拓?fù)錂C(jī)制，在程序啟動(dòng)初期將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)讀到系統(tǒng)內(nèi)存當(dāng)中，然后找到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的所有開關(guān)向其兩邊搜索，得到元件間的連接關(guān)系。當(dāng)所有開關(guān)搜索完畢后，網(wǎng)絡(luò)模型即建立完成。此時(shí)，所有有電流經(jīng)過的線路都知道自身的高壓端點(diǎn)和低壓端點(diǎn)，當(dāng)有開關(guān)執(zhí)行斷開或閉合操作時(shí)，都向開關(guān)的低壓端方向分析電流流向，遇到斷開的開關(guān)為止。這樣，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫瓿傻耐瑫r(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部保留了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)信息、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拓?fù)湫畔ⅰ⒕W(wǎng)絡(luò)功率流向信息等，有效的保證了系統(tǒng)的運(yùn)行性能。

2.1.2 專業(yè)準(zhǔn)確的算法理論。系統(tǒng)基于多年分布式電源接入經(jīng)驗(yàn)開發(fā)完成，為用戶提供涵蓋220kV～0.4kV電網(wǎng)運(yùn)行安全性、供電質(zhì)量、可靠性等多方面分布式電源接入的數(shù)據(jù)分析，給出詳細(xì)、全面、深入的綜合計(jì)算評(píng)估結(jié)果，為接入方案的制定提供支撐，輔助用戶快速選擇最優(yōu)的分布式電源接入方案。

2.2 快速的電網(wǎng)搭建方法

為使用戶快速完成電網(wǎng)算例的搭建，系統(tǒng)提供了豐富的元件模型庫，并為復(fù)雜的非線性模型建模提供了多種形式的自定義接口，支持通過元件自定義進(jìn)行模型的自主搭建，產(chǎn)品提供了信號(hào)發(fā)生器、傳遞函數(shù)、運(yùn)算環(huán)節(jié)等多類控制元件模型，并根據(jù)現(xiàn)有研究成果提供已搭建完成的分布式電源設(shè)備模型，進(jìn)一步提高電網(wǎng)算例的搭建效率。

圖1 系統(tǒng)應(yīng)用功能組成

2.3 豐富的結(jié)果展示形式

圍繞用戶的關(guān)注點(diǎn)在傳統(tǒng)報(bào)表展現(xiàn)形式的基礎(chǔ)上添加了多種新的展現(xiàn)形式，如餅狀圖、折線圖、雷達(dá)圖等，同時(shí)配合結(jié)果主題圖展現(xiàn)，能夠直觀的反應(yīng)電網(wǎng)的計(jì)算分析結(jié)果，方便用戶查看電網(wǎng)中存在的問題。針對時(shí)序潮流等算法結(jié)果，系統(tǒng)還提供了時(shí)序結(jié)果展示，能夠清晰的反應(yīng)出電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)語

《含分布式電源的配電網(wǎng)分析系統(tǒng)》是適應(yīng)于供電企業(yè)配電網(wǎng)工作的實(shí)際需求而設(shè)計(jì)研發(fā)的。根據(jù)用戶的實(shí)際工作需要，系統(tǒng)提供了多種電氣計(jì)算，涵蓋了供電能力、運(yùn)行安全性、供電質(zhì)量、可靠性及設(shè)備運(yùn)行維護(hù)水平等多方面的電網(wǎng)分析功能，針對分布式電源接入業(yè)務(wù)的增加，形成了配電網(wǎng)分析體系。并給出詳細(xì)、全面、深入的綜合計(jì)算評(píng)估結(jié)果，同時(shí)提供評(píng)估指標(biāo)自定義，使電網(wǎng)的評(píng)估更具有針對性，保證了分析工作的開展，為指導(dǎo)電網(wǎng)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

[1]歐陽為民，劉浩.一種自適應(yīng)樹形結(jié)構(gòu)顯示算法[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，1998，19（01）：72-76.

[2]何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002.

[3] QGDW 370-2009，城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則[S].

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