配電終端配置數(shù)量在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的規(guī)劃研究

摘 要：為了更好地對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，文章從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了探討，一方面是從供電的可靠性來分析，分析“二遙”配電終端、“三遙”配電終端等一些終端所配置的數(shù)量，另一方面是從投入和產(chǎn)出的角度進(jìn)行思考，研究了這種情況下的最優(yōu)配置數(shù)量。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化系統(tǒng)；配電終端；規(guī)劃；數(shù)量

對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行研究與分析，十分有利于快速定位故障、快速恢復(fù)供電以及保證供電的可靠性，配電自動(dòng)化系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中充當(dāng)著一個(gè)很重要的角色。因此，文章從可靠性及投入產(chǎn)出兩個(gè)角度對(duì)配電終端的配置數(shù)量問題進(jìn)行了系統(tǒng)科學(xué)的分析，為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

1 基本原理

1.1 配電終端

文章中所謂的配電終端模塊是指對(duì)單臺(tái)開關(guān)實(shí)行監(jiān)控的虛擬裝置。配電終端模塊的分類：“二遙”、“三遙”。

“二遙”終端模塊：具備電流遙測(cè)功能以及上報(bào)故障信息功能，但是不具有遙控的功能，一些相關(guān)的開關(guān)設(shè)備不需要具備電動(dòng)的操作機(jī)構(gòu)。通常情況下，“二遙”配電終端模塊是依靠通信模塊加上故障指示器來實(shí)現(xiàn)的，一臺(tái)“二遙”終端模塊配備三臺(tái)故障指示器，并且這三臺(tái)指示器分別安裝于不一樣的位置。

“三遙”配電終端模塊：具備上報(bào)故障信息、遙信、遙控、遙測(cè)的功能，而且要求其所監(jiān)控的開關(guān)設(shè)備具備電動(dòng)的操控機(jī)構(gòu)。

1.2 從供電的可靠性的方向來研究配電終端模塊的配置

假設(shè)用戶均勻分布，安裝k個(gè)終端模塊把這一條饋線分成了k+1個(gè)分塊區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域就包含了n/k+1個(gè)用戶，并且饋線在單位長(zhǎng)度上的故障率是一樣的。

故障的處理時(shí)間由三個(gè)部分組成：

T=t1+t2+t3

其中t1表示故障區(qū)域的查找時(shí)間；t2表示故障的修復(fù)時(shí)間；t3表示人工故障區(qū)域的隔離時(shí)間。

1.2.1 “二遙”終端模式下

在這種模式的情況下，不需要對(duì)開關(guān)進(jìn)行改造，GPRS為通信的通道，建設(shè)的費(fèi)用不高，雖然可以定位故障的區(qū)域，但是不能自動(dòng)地恢復(fù)供電，也不可以自動(dòng)地隔離故障，這些工作都需要人工操作進(jìn)行，所以會(huì)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)用戶受到停電的影響時(shí)間較長(zhǎng)。一般適應(yīng)的城市比較小或者是縣城。

此種模式下可以認(rèn)為t1=0，也就是說：

T=t2+t3

在分段開關(guān)處的k個(gè)終端的供電可用率可以近似地表示為：

供電可用率在滿足條件的情況下，可得出

K≥0

從上式可以觀察出，故障修復(fù)的時(shí)間和故障率、供電可靠性指標(biāo)和人工故障區(qū)域的隔離時(shí)間影響了“二遙”終端模塊的數(shù)量。

1.2.2 “三遙”終端模式下

要求具有“三遙”的功能，給開關(guān)建設(shè)光纖的通信通道以及安裝電動(dòng)的操作機(jī)構(gòu)。這種模式的自動(dòng)化程度較高，同時(shí)建設(shè)的費(fèi)用也是比較高的，通常來說只有一些大型城市的核心區(qū)域才會(huì)使用這種終端模式。

此種模式下可以認(rèn)為t1=0，t2=0也就是說：

T=t3

可以根據(jù)供電可用率的意義，推導(dǎo)出在分段開關(guān)處的k個(gè)終端的供電可用率可以近似地表示為：

供電可用率在滿足條件的情況下，可得出

k≥0

從上式可以觀察出，故障修復(fù)的時(shí)間和故障率、供電可靠性指標(biāo)影響了“三遙”終端模塊的數(shù)量。

1.3 從投入產(chǎn)出的方向來研究配電終端模塊的配置

假設(shè)一條饋線包含n個(gè)用戶，總的負(fù)荷達(dá)到P，并保證了開光的數(shù)量，具有n-1能力而且所有的聯(lián)絡(luò)開關(guān)都安裝好了終端模塊，故障率是F，每一個(gè)終端模塊的所有費(fèi)用是C，故障的處理時(shí)間用T表示，給k個(gè)分段開關(guān)配備終端，把這一條饋線分成了k+1個(gè)區(qū)域。

1.3.1 負(fù)荷均勻分配

各個(gè)不同的區(qū)域的負(fù)荷可以認(rèn)為是均勻分布的，所以每個(gè)區(qū)域的負(fù)荷都近似等于P/（k+1）。k個(gè)終端的收益為：

其中，m表示單位時(shí)內(nèi)單位負(fù)荷的收益大小。

從上面的表達(dá)式中可以看出收益與終端的數(shù)量成反比，也就是說，終端數(shù)量增加，會(huì)導(dǎo)致收益更加不明顯。

投入產(chǎn)出比的式子為：

因此得出安裝的終端數(shù)量增大會(huì)致使投入產(chǎn)出比降低。

1.3.2 用戶均勻分配

各個(gè)不同的區(qū)域的用戶認(rèn)為是均勻分布的，所以每個(gè)區(qū)域的負(fù)荷都近似等于n/（k+1）。因?yàn)闈M足n-1的準(zhǔn)則，k個(gè)終端的收益為：當(dāng)一個(gè)地方出現(xiàn)故障時(shí)，其他地區(qū)不會(huì)受到故障的影響。因此，這個(gè)收益的表達(dá)式為：

其中，m表示單位時(shí)內(nèi)單位負(fù)荷的收益大小。

從上面的表達(dá)式中可以看出收益與終端的數(shù)量成反比，也就是說，終端數(shù)量增加，會(huì)導(dǎo)致收益更加不明顯。

安裝k個(gè)終端模塊的投入可以近似地看作為：

C1（k）=kC

投入產(chǎn)出比的式子為：

因此得出結(jié)論：安裝的終端數(shù)量增大會(huì)致使投入產(chǎn)出比降低。

2 結(jié)束語

從達(dá)到供電的可靠性這一角度來說，一條饋線需要配置的“二遙”或者“三遙”終端的數(shù)量是根據(jù)供電的可靠性的指標(biāo)、故障的修復(fù)時(shí)間、故障率、人工隔離故障的時(shí)間所決定的；從投入產(chǎn)出這一角度來分析，每條的饋線中一個(gè)終端配備兩個(gè)區(qū)域的投入產(chǎn)出比值是最高的。文章的分析盡管有一定的條件限制，但是得出的結(jié)論依然具有一定的指導(dǎo)意義，可以以此為根據(jù)再結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)做出合適的調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：金曉風(fēng)（1978，11-），上海人，大專學(xué)歷，助理工程師，研究方向：電氣工程自動(dòng)化及輸配電。