配電網分層供電能力的評估探討

張溪凡

摘 要：為促進配電網可靠性程度進一步提高，需準確評估與計算配電網分層供電能力，其原因在于電力向用戶輸送過程中配電網是最后環節，對整體供電質量有直接的影響。通過有效的評估與計算能夠找出配電網中的薄弱環節，并為設備利用水平提高以及負荷的進一步優化提供參考依據。文章主要對配電網分層供電能力的相關定義、影響最大供電能力的因素與分層供電能力的指標與具體實驗進行探析。

關鍵詞：配電網；分層供電能力；評估

前言

在電力需求不斷增加的背景下，當前配電網中存在的弊病也將成為制約電力行業進一步發展的瓶頸。尤其電力系統中頻繁發生的系統停電現象，很大程度上因擾動致使系統穩定受到影響。對此現狀，要求定量評估與分析系統分層供電能力以保證配電系統在供電方面滿足供電安全的需求。

1 分層供電能力的相關定義

對分層最大供電能力的定義主要可從饋線層、變壓器層、進線層、饋線與變壓器同時作用以及綜合供電能力等方面。其中從饋線層角度對最大供電能力可理解為利用饋線之間的聯系完成負荷轉帶過程，使N-1約束方程下各饋線都可達到最大負荷，該最大負荷便為供電能力在饋線層中的最大值，將其表示為DF。其中的約束條件主要包括饋線自身的容量以及各饋線所存在的聯系。而最大供電能力在變壓器層的體現主要為根據各變壓器存在的關系以及饋線在變壓器中的聯絡完成負荷轉帶的過程，保證在N-1約束方程下各變壓器達到最大負荷，利用Dr表示，具體的約束條件主要有變壓器自身的容量以及各變壓器間的聯系。在進線層方面，利用Ds表示最大供電能力，可定義為以進線聯系為根據，通過其中的饋線以及變壓器等聯系完成負荷轉帶過程，使各進線在N-1約束方程下達到最大負荷值，約束條件主要為進線容量以及各進線存在的關系。另外，最大供電能力在變壓器與饋線共同作用條件下可利用DF+r表現，其概念為N-1約束方程下變壓器與饋線都可達到最大負荷，其約束條件包括二者的容量以及聯系關系。綜合所有進線、變壓器以及饋線，當滿足N-1約束準則下最大負荷值時便為綜合供電能力，即DF+r+s，受進線、變壓器與饋線容量以及各聯絡關系的約束[1]。

2 影響供電能力的因素判斷

根據前文中提及的相關定義可分析，Dr概念中忽視對下屬饋線容量的考慮，DF概念中忽視對變壓器容量的考慮，可由此對二者以及DF+r進行比較推出供電能力起到限制作用的為變壓器層與饋線層。具體判斷依據可設定在DF+r小于DF的情況下，限制最大供電能力的主要為變壓器層，在DF+r大于Dr的情況下起到限制作用的為饋線層，而DF與Dr相比下，負荷值較大的限制作用更加明顯。另外，根據Ds的定義，可判定變壓器與饋線若在容量充足的情況下不會對最大供電能力產生影響，所以可對DF+r+s，DF+r與Ds進行對比判斷限制最大供電能力的是否來自進線層，具體判定方式可假定DF+r+s小于Ds，此時對最大供電能力限制的可能為變壓器層或饋線層，而在DF+r+s小于DF+r的情況下可判斷最大供電能力主要受進線層限制，通過Ds與DF+r的對比，又可評估最大供電能力受進線層、變壓器層或饋線層限制作用的大小[2]。

3 分層供電能力的指標

在實際評估配電網分層供電能力過程中，可利用j表示進線，并以MST+j表示進線與變壓器之間的匹配程度，根據饋線層、進線層與變壓器層的相關定義可推出各層設備在供電過程中的匹配度可根據相應的匹配度指標判斷，如在第j臺變壓器匹配指標超出100%后，說明變壓器與下屬饋線存在較大的供電能力差，變壓器將會限制配電網的整體供電能力，而在匹配指標小于100%后，配電網供電能力主要受下屬饋線所限制。另外，在實際評估配電網供電能力時也需引入能夠對最大供電情況下設備負荷與設備實際負荷差別的充盈度指標，根據充盈度指標在饋線、進線層以及變壓器的表示，可得出充盈度指標在接近1的情況下能夠實現最大供電能力。當設備充盈度小于1時具備一定的負荷裕度，而大于1的條件下，設備需將負荷移出。

4 配電網分層供電能力評估的實驗

以某配電網為例，其擁有19條饋線，8臺變壓器與4條高壓進線，其中的變壓器在變比方面為110kV/10.5kV。實際評估計算過程中可引用MATLAB方法，根據linprog函數進行模型的構建，首先確定進線、饋線以及變壓器的容量，再假定故障情況下各部分負荷轉移情況，然后可利用供電能力的具體指標得出約束條件。最后根據MATLAB中linprog函數便可評估分層供電能力。根據得出的分層供電能力、匹配度指標以及充盈度指標，可得出：首先，供電能力最大的為進線層，且相比各層供電能力下，綜合最大負荷值相對較小，對供電能力起到限制作用的主要為饋線層。其次，關于設備匹配程度，變壓器與饋線不具備較高的匹配程度，說明最大供電能力一定程度上也受到饋線層的限制。最后，從充盈度角度可判斷，對充盈度較低的設備進行負荷增加時可使電網負載能力得到提高，也有利于負荷的分布更為均衡[3]。

5 結束語

評估與分析配電網分層供電能力能夠為配電網的可靠運行提供有效的數據參考。在實際評估過程中要求對饋線、進線以及變壓器等相關定義、匹配程度以及充盈度等方面進行分析，在此基礎上判斷對最大供電能力的影響，以此促進配電網的供電更為安全可靠。

參考文獻

[1]劉健，殷強，張志華.配電網分層供電能力評估與分析[J].電力系統自動化，2014，10（5）：44-49.

[2]殷強.配電網分層供電能力評估與分析[D].西安科技大學，2014.

[3]王亞男.配電網運行水平和供電能力評估綜合管理系統研究與開發[D].湖南大學，2013.

[4]靳小龍，穆云飛，賈宏杰，等.面向最大供電能力提升的配電網主動重構策略[J].電工技術學報，2014（12）.