城市高壓配電網(wǎng)典型接線(xiàn)的可靠性經(jīng)濟(jì)分析

許 可，鮮 杏，程 杰，陶 芬

(湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北武漢430040)

城市高壓配電網(wǎng)典型接線(xiàn)的可靠性經(jīng)濟(jì)分析

許 可，鮮 杏，程 杰，陶 芬

(湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北武漢430040)

主要對(duì)城市高壓配電網(wǎng)的典型接線(xiàn)方式進(jìn)行了可靠性經(jīng)濟(jì)分析。針對(duì)國(guó)內(nèi)外城市高壓配電網(wǎng)典型接線(xiàn)，在滿(mǎn)足供電安全性和接線(xiàn)方式適應(yīng)性的條件下，將可靠性指標(biāo)折算為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)加入到經(jīng)濟(jì)性規(guī)劃問(wèn)題中，以各接線(xiàn)方案的可靠性經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為規(guī)劃目標(biāo)，首先給出了配電網(wǎng)的綜合評(píng)估體系；然后重點(diǎn)闡述了配電網(wǎng)的可靠性經(jīng)濟(jì)成本，給出了各接線(xiàn)方式可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和適應(yīng)性的評(píng)價(jià)方法，以接線(xiàn)方式的單位負(fù)荷可靠性經(jīng)濟(jì)成本最低為規(guī)劃目標(biāo)，得出了推薦的城市高壓配電網(wǎng)接線(xiàn)方式。該研究對(duì)于城市高壓配電網(wǎng)規(guī)劃有一定的指導(dǎo)意義。

高壓配電網(wǎng)；接線(xiàn)方式；可靠性經(jīng)濟(jì)成本；故障樹(shù)

0 引言

配電網(wǎng)接線(xiàn)的選擇是城市配電網(wǎng)規(guī)劃的重要內(nèi)容，接線(xiàn)選擇不僅關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性和適應(yīng)性，也直接影響城市美觀和城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國(guó)配電網(wǎng)規(guī)模龐大，接線(xiàn)方式多樣，且配電網(wǎng)目標(biāo)接線(xiàn)方式不明確，弊端日益突出。因此，需要對(duì)現(xiàn)有配網(wǎng)典型接線(xiàn)方式進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，指導(dǎo)電力規(guī)劃。

配電網(wǎng)接線(xiàn)方式規(guī)劃的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和適應(yīng)性等。文獻(xiàn)[1～5] 的評(píng)價(jià)方法是將各評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)層次分析法進(jìn)行綜合評(píng)估，但由于多個(gè)規(guī)劃目標(biāo)權(quán)重的選取具有主觀性，因此方法存在一定的局限性[6]。文獻(xiàn)[7]提出采用兩層規(guī)劃模型解決電網(wǎng)規(guī)劃中經(jīng)濟(jì)性與可靠性相協(xié)調(diào)的問(wèn)題，但該優(yōu)化規(guī)劃方法較為復(fù)雜，難以應(yīng)用于城市高壓配電網(wǎng)典型接線(xiàn)規(guī)劃方案評(píng)價(jià)中。

本文考慮國(guó)內(nèi)外城市高壓配電網(wǎng)各典型接線(xiàn)方式在滿(mǎn)足安全性和適應(yīng)性的條件下，將可靠性指標(biāo)折算為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)加入到配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性規(guī)劃問(wèn)題中，計(jì)算各接線(xiàn)方式的單位負(fù)荷可靠性經(jīng)濟(jì)成本，以可靠性經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為規(guī)劃目標(biāo)來(lái)確定城市高壓配電網(wǎng)的推薦接線(xiàn)方式。

1 可靠性經(jīng)濟(jì)分析

配電網(wǎng)接線(xiàn)方式規(guī)劃的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和適應(yīng)性等。其中，可靠性指標(biāo)主要反映供電系統(tǒng)的持續(xù)供電能力；經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要反映配電網(wǎng)的建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本；安全性指標(biāo)主要反映配網(wǎng)系統(tǒng)在正常和故障情況下能夠保證正常穩(wěn)定供電的能力；適應(yīng)性指標(biāo)主要反映配電網(wǎng)與電網(wǎng)環(huán)境的配合能力，主要包括新能源接入的適應(yīng)性、未來(lái)負(fù)荷發(fā)展的適應(yīng)性等。本文將安全性和適應(yīng)性作為接線(xiàn)方式規(guī)劃的約束條件，重點(diǎn)進(jìn)行配電網(wǎng)的可靠性經(jīng)濟(jì)分析。

配電網(wǎng)接線(xiàn)方式的可靠性經(jīng)濟(jì)分析[8]是在滿(mǎn)足配網(wǎng)供電可靠性要求的前提條件下，將可靠性指標(biāo)折算為配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)成本，其核心在于配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟(jì)成本的計(jì)算。配電網(wǎng)的可靠性經(jīng)濟(jì)成本是指在同時(shí)滿(mǎn)足配電網(wǎng)的安全性、適應(yīng)性的條件下的配網(wǎng)經(jīng)濟(jì)成本，主要包括配電網(wǎng)的建設(shè)成本、運(yùn)行成本以及配電網(wǎng)中斷供電或切負(fù)荷帶來(lái)的停電損失。因此，得到配電網(wǎng)的規(guī)劃目標(biāo)和約束條件為：

minER=CC+CR+LO

(1)

(2)

式(1)中：ER，CC，CR，LO分別表示配電網(wǎng)的單位負(fù)荷可靠性經(jīng)濟(jì)成本、單位負(fù)荷建設(shè)成本、單位負(fù)荷運(yùn)行成本和單位負(fù)荷停電損失；式(2)中：Si表示接線(xiàn)方式i的安全裕度系數(shù)。

2 基于故障樹(shù)法的接線(xiàn)可靠性分析

2.1 配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)

文獻(xiàn)[9]提出了很多配電網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)，本文結(jié)合高壓配電網(wǎng)接線(xiàn)方式研究這一目標(biāo)，從中選取的主要可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)有用戶(hù)平均停電持續(xù)時(shí)間(TAIHC)、供電可靠率(QRS)、用戶(hù)平均停電次數(shù)(KAITC)、系統(tǒng)停電等效小時(shí)數(shù)(HSIEH)等[10]。其中，TAIHC和QRS線(xiàn)性相關(guān)，反映系統(tǒng)供電的可用度；KAITC反映接線(xiàn)方式的復(fù)雜程度和是否具有轉(zhuǎn)供能力；HSIEH反映的是配電系統(tǒng)容量和損失負(fù)荷的關(guān)系。各指標(biāo)計(jì)算式為：

(3)

式中:m為配電網(wǎng)的負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目；Ni為負(fù)荷點(diǎn)i的用戶(hù)數(shù)；μi為負(fù)荷點(diǎn)i的年平均停電持續(xù)時(shí)間；λi為負(fù)荷點(diǎn)i的等效故障率；Si為負(fù)荷點(diǎn)i的停電容量；SN為系統(tǒng)總?cè)萘俊?/p>

2.2 故障樹(shù)分析法

故障樹(shù)分析是以系統(tǒng)最不希望發(fā)生的事件(頂事件)作為分析目標(biāo)，應(yīng)用邏輯演繹的方法研究分析造成頂事件發(fā)生的各種直接和間接原因，并用邏輯門(mén)將各個(gè)可能事件相聯(lián)系，建立起一棵倒立的樹(shù)狀圖形,然后應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)方法定量分析，由基本事件的發(fā)生概率計(jì)算頂事件的發(fā)生概率。

對(duì)于城市高壓配電網(wǎng)接線(xiàn)方式的可靠性分析，可構(gòu)造故障樹(shù)分析步驟如圖1所示[11]。

圖1 故障樹(shù)可靠性分析步驟示意圖

2.3 停電損失

配電網(wǎng)的停電損失主要是由于故障停電對(duì)電網(wǎng)和用戶(hù)造成的經(jīng)濟(jì)損失，主要包括停電直接損失、社會(huì)影響損失等。配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式的單位負(fù)荷停電損失LO計(jì)算式為[12]

(4)

式中：Ri為節(jié)點(diǎn)i每kW負(fù)荷的平均停電持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)的停電損失費(fèi)用，不同的負(fù)荷類(lèi)型Ri取值不同；Pi為節(jié)點(diǎn)i在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的平均負(fù)荷；γT為變壓器負(fù)載率；cosφ為線(xiàn)路的功率因數(shù)。

同樣的停電時(shí)間對(duì)于不同的負(fù)荷類(lèi)型，造成的停電損失一般不同。本文選取了三類(lèi)典型負(fù)荷：居民用電(Residential)、工業(yè)用電(Industrial)和商業(yè)用電(Commercial)。擬合這三類(lèi)典型負(fù)荷離散的停電持續(xù)時(shí)間與停電損失統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[13]曲線(xiàn)，如圖2所示。

圖2 停電持續(xù)時(shí)間和停電損失關(guān)系擬合曲線(xiàn)圖

根據(jù)圖2得到不同負(fù)荷類(lèi)型停電持續(xù)時(shí)間與停電損失的函數(shù)關(guān)系為

(5)

式中：RRe，RIn和RCo分別表示居民用電、工業(yè)用電和商業(yè)用電的單位kW停電損失；t為停電持續(xù)時(shí)間，可在可靠性指標(biāo)TAIHC計(jì)算的過(guò)程中獲得。根據(jù)式(4)則可以計(jì)算各典型接線(xiàn)方式不同停電時(shí)間不同負(fù)荷類(lèi)型的停電損失。

3 配網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性分析主要包括建設(shè)經(jīng)濟(jì)性分析和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析。其中，配電網(wǎng)的建設(shè)經(jīng)濟(jì)性主要從資金投入、成本回收年限和設(shè)備殘余價(jià)值等角度進(jìn)行分析；配電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性主要是從運(yùn)行維護(hù)成本、網(wǎng)損率和設(shè)備利用率角度進(jìn)行分析。由于設(shè)備使用年限一般不同，需要進(jìn)行折算才能計(jì)算總經(jīng)濟(jì)成本，故基本的計(jì)算方法采用等年值法。

3.1 建設(shè)成本

配電網(wǎng)的建設(shè)成本主要包括輸電線(xiàn)路、變壓器、開(kāi)關(guān)等元件設(shè)備。總投資資金Z計(jì)算式為

(6)

式中：ZT為變壓器投資費(fèi)用；ZS為開(kāi)關(guān)投資費(fèi)用；ZL為線(xiàn)路總投資費(fèi)用。

得到總投資資金的等年值為

(7)

式中：CZn為投資費(fèi)用的等年值；k為電力工業(yè)貼現(xiàn)率；n為設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行年限。其中，對(duì)于不同使用年限的設(shè)備需要分別進(jìn)行等年值折算。

設(shè)備殘余值通常由系統(tǒng)初始設(shè)備成本乘以設(shè)備凈殘值率得到，其計(jì)算式為

(8)

式中：ZRem為工程壽命期末的殘值；γRem為設(shè)備凈殘值率。

設(shè)備殘余值發(fā)生在工程壽命期末，也將其折算為等年值進(jìn)行計(jì)算。將設(shè)備殘余值折算為等年值為

(9)

因此，得到接線(xiàn)方式單位負(fù)荷的建設(shè)成本為

(10)

3.2 運(yùn)行成本

配電網(wǎng)的運(yùn)行成本主要包括設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本、變壓器損耗和線(xiàn)路損耗等。運(yùn)行成本ZR由下式計(jì)算

(11)

式中：ZM為變電站和線(xiàn)路的運(yùn)行維護(hù)成本；Zloss為變壓器損耗和線(xiàn)路損耗的運(yùn)行成本。

針對(duì)不同高壓配電網(wǎng)接線(xiàn)方式，運(yùn)行維護(hù)成本與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、具體維護(hù)條件有關(guān)，難以做到準(zhǔn)確的量化，工程上通常以投資的一定比例給出，即

(12)

式中：λ1為運(yùn)行維護(hù)成本ZM占變電站和開(kāi)關(guān)投資費(fèi)用的比例系數(shù);λ2為運(yùn)行維護(hù)成本占線(xiàn)路投資費(fèi)用的比例系數(shù)。

損耗造成的成本可按下式計(jì)算

(13)

式中：α為電能電價(jià)；ΔAL和ΔAT分別為線(xiàn)路和變壓器的全年電能損失值，可以參考文獻(xiàn)[7]計(jì)算獲得。

因此，得到接線(xiàn)方式單位負(fù)荷的運(yùn)行成本為

(14)

聯(lián)立式(1)、式(4)、式(10)和式(14)則可以計(jì)算出高壓配電網(wǎng)各典型接線(xiàn)方式的單位負(fù)荷可靠經(jīng)濟(jì)成本。

4 配電網(wǎng)接線(xiàn)方式的約束條件分析

4.1 配電網(wǎng)接線(xiàn)方式的安全性約束

線(xiàn)路“N-1”校驗(yàn)是評(píng)估配電網(wǎng)供電安全性的重要指標(biāo)[14]，文獻(xiàn)[9]明確強(qiáng)調(diào)在配電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中線(xiàn)路“N-1”校驗(yàn)的通過(guò)率必須為100%。不同接線(xiàn)方式發(fā)生線(xiàn)路“N-1”故障后，線(xiàn)路的最大負(fù)載功率的大小決定了各接線(xiàn)方式能否實(shí)現(xiàn)安全轉(zhuǎn)供。為了量化各種接線(xiàn)方式的安全裕度，本文基于線(xiàn)路“N-1”單一故障的后果分析，同時(shí)考慮其它偶然事故的綜合影響，提出反映配電網(wǎng)接線(xiàn)方式安全性的安全裕度系數(shù)指標(biāo)，其表達(dá)式為

(15)

式中：Si為接線(xiàn)方式i的安全裕度系數(shù)；Ωi為配電網(wǎng)接線(xiàn)方式i的線(xiàn)路事故集；γl為線(xiàn)路l的故障概率影響因子，本文取為線(xiàn)路的故障率；Pl，Pl,“N-1”和Sl,lim分別表示第l條線(xiàn)路正常運(yùn)行情形下的負(fù)載功率、“N-1”情形下的負(fù)載功率和線(xiàn)路最大負(fù)載功率。

若Si為-1則表示接線(xiàn)方式i的“N-1”通過(guò)率達(dá)不到100%，不滿(mǎn)足安全性基本約束；若Si≥0則表示接線(xiàn)方式i的“N-1”校驗(yàn)通過(guò)率為100%，滿(mǎn)足安全性約束要求。Si的值越大，表明該接線(xiàn)的轉(zhuǎn)供容量裕度越足，該接線(xiàn)方式安全性指標(biāo)越好。

4.2 配電網(wǎng)接線(xiàn)方式的適應(yīng)性約束

本文主要從配電網(wǎng)的運(yùn)行難易程度和可擴(kuò)展性?xún)煞矫嬖u(píng)價(jià)各接線(xiàn)方式是否滿(mǎn)足適應(yīng)性要求。

配電網(wǎng)轉(zhuǎn)移供電可用通道數(shù)是指配電網(wǎng)單一故障情形下，可通過(guò)其它母線(xiàn)或變電站進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移的可行方案數(shù)，用TD表示。例如對(duì)于單環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)，故障時(shí)只能通過(guò)常開(kāi)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)恢復(fù)負(fù)荷供電，TD=1。可以用可用通道數(shù)TD來(lái)衡量配電網(wǎng)的運(yùn)行難易程度，TD越大則運(yùn)行越容易，TD=1為最低標(biāo)準(zhǔn)，一般要求TD≥2。

配電網(wǎng)接線(xiàn)方式的過(guò)渡能力是指配電網(wǎng)在長(zhǎng)期規(guī)劃過(guò)程中，根據(jù)不同運(yùn)行期的要求接線(xiàn)方式的過(guò)渡和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展能力，用G表示，例如單環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)在可靠性要求提高時(shí)可擴(kuò)展為雙環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)。可以用接線(xiàn)的過(guò)渡能力來(lái)評(píng)價(jià)配網(wǎng)的可擴(kuò)展性能。

接線(xiàn)方式的適應(yīng)性約束要求TD≥2且接線(xiàn)方式有一定的過(guò)渡能力，適應(yīng)度等級(jí)評(píng)價(jià)方法如表1所示，最低適應(yīng)度等級(jí)要求為中等。

表1 接線(xiàn)方式適應(yīng)度等級(jí)評(píng)價(jià)方法

5 城市高壓配電網(wǎng)推薦接線(xiàn)方式

5.1 高壓配電網(wǎng)典型接線(xiàn)方式

文獻(xiàn)[15]對(duì)配電網(wǎng)的典型供電區(qū)域依據(jù)負(fù)荷密度進(jìn)行了詳細(xì)劃分，按照國(guó)家電網(wǎng)A+、A、B、C、D類(lèi)供電區(qū)域的劃分(供電重要性和可靠性需求依次降低)，針對(duì)A+、A類(lèi)供電區(qū)域的高壓配電網(wǎng)，主要為3T型接線(xiàn)和雙鏈?zhǔn)浇泳€(xiàn)兩種接線(xiàn)方式；針對(duì)B類(lèi)供電區(qū)域的高壓配電網(wǎng)，主要為雙環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)、雙輻射接線(xiàn)、單鏈?zhǔn)浇泳€(xiàn)和3T型接線(xiàn)4種接線(xiàn)方式；針對(duì)C類(lèi)供電區(qū)域的高壓配電網(wǎng)，主要為雙環(huán)網(wǎng)、單環(huán)網(wǎng)和雙輻射接線(xiàn)三種接線(xiàn)方式；針對(duì)D類(lèi)供電區(qū)域的高壓配電網(wǎng)，主要為單環(huán)網(wǎng)和單輻射接線(xiàn)兩種接線(xiàn)方式，如圖3～圖8所示。

圖3 3T型接線(xiàn)示意圖

圖4 雙鏈?zhǔn)浇泳€(xiàn)示意圖

圖5 單鏈?zhǔn)浇泳€(xiàn)示意圖

圖6 單電源雙環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)示意

圖7 雙輻射接線(xiàn)

圖8 單電源單環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)示意圖

5.2 結(jié)果分析

(1)經(jīng)濟(jì)性結(jié)果分析

根據(jù)各種接線(xiàn)方式經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果，可以得到各類(lèi)供電區(qū)域下各種高壓配電網(wǎng)接線(xiàn)方式在不同供電架構(gòu)模型和電源容量下，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)隨負(fù)荷密度的變化曲線(xiàn)如圖9～圖12所示。

圖9 A、A+類(lèi)高壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式單位負(fù)荷綜合費(fèi)用

圖10 B類(lèi)高壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式下單位負(fù)荷綜合費(fèi)用

圖11 C類(lèi)高壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式下單位負(fù)荷綜合費(fèi)用

圖12 D類(lèi)高壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式下單位負(fù)荷綜合費(fèi)用

在電源容量、負(fù)荷密度一定的情況下，各種接線(xiàn)方式經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)劣有以下特點(diǎn)：雙鏈>3T(A、A+類(lèi))，雙輻射>單鏈?zhǔn)健㈦p環(huán)網(wǎng)>3T(B類(lèi))，單環(huán)網(wǎng)、雙輻射>雙環(huán)網(wǎng)(C類(lèi))，單輻射>單環(huán)網(wǎng)(D類(lèi))；在雙電源供電情況下，雙鏈?zhǔn)浇泳€(xiàn)經(jīng)濟(jì)性最好，同時(shí)對(duì)不同電源分布情況適應(yīng)性很強(qiáng)；在單電源供電情況下，雙輻射和單環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性較好；各接線(xiàn)方式的經(jīng)濟(jì)性，隨著負(fù)荷密度的增大而提高，負(fù)荷密度越高，線(xiàn)路長(zhǎng)度越短，線(xiàn)路投資及運(yùn)行費(fèi)用越少；經(jīng)濟(jì)性與電源容量無(wú)必然聯(lián)系。

(2)可靠性結(jié)果分析

各種高壓配電網(wǎng)接線(xiàn)方式在不同供電架構(gòu)模型和電源容量下，可靠性指標(biāo)隨負(fù)荷密度的變化曲線(xiàn)如圖13～圖16所示。

圖13 A、A+類(lèi)高壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式下可靠性指標(biāo)

圖14 B類(lèi)高壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式下可靠性指標(biāo)

圖15 C類(lèi)高壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式下可靠性指標(biāo)

圖16 D類(lèi)高壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)方式下可靠性指標(biāo)

對(duì)于各供電區(qū)域類(lèi)型下的各種接線(xiàn)方式的可靠性：在電源容量、負(fù)荷密度一定的情況下，各種接線(xiàn)方式安全性的優(yōu)劣有以下特點(diǎn)：雙鏈>單鏈>3T(雙電源)，雙環(huán)網(wǎng)=雙輻射>單環(huán)網(wǎng)>單輻射(單電源)；在雙電源供電情況下，雙鏈?zhǔn)浇泳€(xiàn)可靠性最高，同時(shí)對(duì)不同電源分布情況適應(yīng)性很強(qiáng)；在單電源供電情況下，單環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)的可靠性差于雙環(huán)網(wǎng)和雙輻射接線(xiàn)，對(duì)不同電源分布情況適應(yīng)性較強(qiáng)，當(dāng)負(fù)荷密度較低時(shí)宜采用較小容量的電源供電，當(dāng)C類(lèi)供電區(qū)域負(fù)荷密度≤2 MW/km2時(shí)，不宜采用單環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)；單輻射接線(xiàn)沒(méi)有轉(zhuǎn)移負(fù)荷能力，故障之后只能等到修復(fù)之后才能恢復(fù)供電，可靠性最低，只適用于對(duì)供電要求很低的供電區(qū)域，且D類(lèi)供電區(qū)域負(fù)荷密度≤0.3 MW/km2時(shí)，不宜采用單輻射接線(xiàn)；各接線(xiàn)方式的可靠性，隨著負(fù)荷密度的增大而上升，因?yàn)樨?fù)荷密度越高，則線(xiàn)路長(zhǎng)度越短，發(fā)生線(xiàn)路故障概率則越低；電源容量越大，接線(xiàn)方式的可靠性越低，因?yàn)殡娫慈萘枯^大時(shí)線(xiàn)路長(zhǎng)度較長(zhǎng)，發(fā)生線(xiàn)路故障概率則較高。

6 結(jié)論

本文考慮配電網(wǎng)的典型接線(xiàn)方式在滿(mǎn)足可靠性、安全性和適應(yīng)性的約束條件下，將配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)以停電損失的形式折算為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)加入到經(jīng)濟(jì)性規(guī)劃中，以單位負(fù)荷可靠性經(jīng)濟(jì)成本最低來(lái)確定城市高壓配電網(wǎng)的推薦接線(xiàn)方式。

(1)對(duì)于供電可靠性和安全性要求較高的供電區(qū)域，包括A+、A和B類(lèi)供電區(qū)，以供電安全可靠性為首要目標(biāo)，推薦采用雙鏈?zhǔn)浇泳€(xiàn)。

(2)單鏈?zhǔn)交虿煌耆準(zhǔn)浇泳€(xiàn)，建議可作為負(fù)荷未飽和情況下的過(guò)渡接線(xiàn)方式。

(3)對(duì)于需要兼顧供電安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性的供電區(qū)域，包括C類(lèi)和D類(lèi)供電區(qū)域，推薦以環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)為主的接線(xiàn)方式。D類(lèi)供電區(qū)域?qū)╇娍煽啃院桶踩砸筝^低，接線(xiàn)方式選擇主要考慮經(jīng)濟(jì)性，接線(xiàn)方式可以考慮單環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)；若安全性和可靠性要求提高，則可在單環(huán)網(wǎng)基礎(chǔ)上改造形成雙輻射接線(xiàn)。若供電區(qū)域?qū)╇姲踩院涂煽啃砸筮M(jìn)一步提高，如C類(lèi)供電地區(qū)，則推薦雙環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)。

[1]王成山，王賽一，葛少云，等.中壓配電網(wǎng)不同接線(xiàn)模式經(jīng)濟(jì)性和可靠性分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002，26(24)：34-39.

[2]姚莉娜，張軍利，劉華，等. 城市中壓配電網(wǎng)典型接線(xiàn)方式分析[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2006，26(7)：26-29.

[3]Silva E D L, Gil H A, Areiza J M. Transmission network expansion planning under an improved genetic algorithm[J]. IEEE Transactions on Power Systems，2000，15(3)：1168-1175.

[4]劉宇彬，劉建華. 基于層次分析法和熵權(quán)法的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 [J]. 電力科學(xué)與工程，2013,29(11)：37-43.

[5]張鐵峰，苑津莎，孔英會(huì). 基于層次分析法和選擇消去法Ⅲ的配電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策方法[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006,26(11)：121-127.

[6]翟興麗,文福拴,林振智，等. 基于模糊層次分析法的電能質(zhì)量綜合評(píng)估與靈敏度分析 [J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,40(5)：48-53.

[7]范宏，程浩忠，金華征，等. 考慮經(jīng)濟(jì)性可靠性的輸電網(wǎng)二層規(guī)劃模型及混合算法[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008,28(16)：1-7.

[8]丁茂生，王鋼，賀文. 基于可靠性經(jīng)濟(jì)分析的繼電保護(hù)最優(yōu)檢修間隔時(shí)間[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007，27(25)：44-48.

[9]Q/GDW 1738-2012， 配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則[S].

[10]汪波. 配電網(wǎng)接線(xiàn)模式可靠性評(píng)估及優(yōu)化研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)，2010.

[11]胡圣武，王宏濤，王新洲，等. 基于模糊故障樹(shù)的GIS可靠性分析[J]. 測(cè)繪通報(bào)，2007,(3):27-29.

[12]馬龍，楊建華，方芹. 中壓配電網(wǎng)接線(xiàn)模式的N-1準(zhǔn)則評(píng)估分析[J]. 電力科學(xué)與工程，2013,29(2)：15-20.

[13]Jonnavithula A，Billinton R. Features that influence composite power system reliability worth assessment[J]. IEEE Transactions on Power Systems，1997,12(4)：1536-1541.

[14]劉健，司玉芳. 考慮負(fù)荷變化的配電網(wǎng)架安全評(píng)估及其應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35(23)：70-75.[15]DL/T 836-2012，供電系統(tǒng)用戶(hù)供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程[S].

Reliability-economic Analysis of Typical Connection Modes of Urban High-voltage Distribution Network

Xu Ke,Xian Xing,Cheng Jie, Tao Fen

(Hubei Electric Power Survey & Design Institute, Wuhan 430040,China)

This paper, focusing on the reliability and economic analysis of typical connection modes of urban high-voltage distribution network, translates the reliability index into economic indicators and aims to find the optimal schemes for various connection modes for domestic and international urban high-voltage distribution network. First, a comprehensive evaluation system of high-voltage distribution network was provided. Then the reliability-economic cost of the distribution network was highlighted and the reliability, economy, security, and adaptability evaluation methods of typical connection modes analyzed. Finaly, with the lowest reliability-economic cost as the planning objective, connection modes of urban high-voltage distribution network were recommended. The study has some significance for high-voltage distribution network planning.

high-voltage distribution network; connection mode; reliability-economic cost; fault tree

2015-05-04。

許可(1984-)，男，博士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃、配電網(wǎng)運(yùn)行及優(yōu)化分析，E-mail:hust1125@ 126.com。

TM721

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2015.07.003