面向智能配電網的高中壓電網契合程度的評估方法

韓旭君，何奉祿

（1.海南電網有限責任公司文昌供電局，海南文昌 571300；2.廣州市奔流電力科技有限公司，廣州 510630）

0 引言

配電網處于電網末端，有著電能分配的功能，其運行狀態的好壞不僅影響終端用戶的體驗，還影響整個電網的穩定性。智能配電網是智能電網的關鍵環節之一，成為當今配電網的發展方向[1-3]。配電網的契合程度影響智能配電網的可靠性和經濟性。

在高中壓配電網層級目前有較多的文獻集中研究網架、容量規劃及源網協調等方面的內容。阮永麗[4]提出以空間負荷分布水平劃分供電區域的分區研究思想，提出了基于電網轉供電能力評估的網架結構優化研究方法。林茂盛[5]為解決中壓配電網絡結構選擇問題，建立了中壓配電網典型網絡結構集合，并研究了影響網絡結構選擇的影響因素。覃蕓等[6]基于SMART準則提出了一套適合評估規劃的差異化建設電網的指標體系，對構建的差異化建設電網進行決策評估。肖峻等[7]為有效地減少儲能投資，優化整個電網的經濟效益，提出了一種儲能容量和位置優化方法。穆永錚等[8]從可靠性均衡的角度，提出一種利用虛擬機組進行源網協調規劃的方法。張玥等[9]基于Copula理論提出了考慮風電相關性的源網協調規劃方法，并探討風電相關性對規劃方案的影響。

上述研究都集中在網絡結構、容量優化規劃、源網協調等方面，對高壓與中壓配電網之間契合問題的研究重視程度稍顯欠缺，因此本文根據電網實際情況構建高中壓電網契合度評估指標體系，并利用層次分析法提出契合度綜合評估指標評分方法。

1 契合度綜合評估指標體系

1.1 契合度評估指標選取

評估指標體系應避免耦合并且需盡可能高程度地表述出實際的情況。按照上述原則選取110 kV 變電站負載率、110 kV 變電站關聯度、110 kV 變電站中壓出線合理度3 個指標來衡量高中壓電網的契合程度，其中110 kV 變電站中壓出線合理度包括間隔利用率、線路重載率、不可轉供率、主干過長率指標。具體定義如下。

（1）110 kV變電站負載率

式中：Pi,max為變電站i的實際最大負荷；Si為變電站i的實際容量。

（2）110 kV變電站關聯度

式中：Si為變電站i 的實際容量；Sj為變電站i 所帶的第j 臺配變的容量。

（3）110 kV變電站中壓出線合理度

式中：ri為110 kV 變電站中壓出線合理度；Lspace,i′為110 kV變電站i 的間隔利用率；Lhigh,i為該變電站中壓出線重載率；Lno-turn,i為該變電站中壓出線不可轉供率；Llong,i為該變電站中壓出線主干過長率；ρ1、ρ2、ρ3、ρ4分別為每一項的權重，滿足ρ1+ρ2+ρ3+ρ4=1。

（4）間隔利用率

式中：ai為變電站i的間隔利用率；Vuse為已利用間隔數；Vi為總間隔數。

（5）線路重載率

式中：bi為變電站i的線路重載率；Wh為重載線路數；Wi為線路總數。

（6）不可轉供率

式中：ci為不可轉供率；Yu為不可轉供線路數；Yi為線路總數。

（7）主干過長率

式中：ei為主干過長率；Zl為主干過長線路數；Zi為線路總數。

1.2 契合度評估指標分類

按照指標取值對配電網協調性的影響可將指標進行分類，如表1所示。

表1 契合度評估指標分類

根據實際運行情況結合式（1）～（7）判斷可知，110 kV變電站中壓出線合理度為正性指標；線路重載率、不可轉供率、主干過長率為負性指標；110 kV 變電站負載率、110 kV變電站關聯度、間隔利用率為中間性指標。

1.3 契合度評估指標體系

根據前述指標建立高中壓配電網契合程度綜合評估的指標體系如下：

式中：Ti為110 kV 變電站i 的負載率；di為該變電站的關聯度；ri為該變電站的中壓出線合理度；wi為該變電站的契合系數。

2 契合度綜合評估指標評分方法

2.1 評估指標權重設置

本文利用層次分析法[10]對契合度評估指標體系的指標進行權重求解，得到式（8）的權重矩陣結果如下。

即Ti、di、ri三者指標權重分別為 0.56、0.32、0.12。

另外，本文視組成110 kV 變電站中壓出線合理度的間隔利用率、線路重載率等4個指標權重相同。因此，高中壓配電網契合度綜合評估指標權重結果如表2所示。

表2 高中壓配電網契合性綜合評估指標權重

2.2 指標評分標準確定

在同類指標值中選取最優值，取為滿分100，選取最劣值，取為0分，計算公式如下：

式中：mi為指標i的百分制得分；f100為待評價同類指標中的最優值；f0為待評價同類指標中的最劣值；fi為評價指標i的指標值。

中間值指標可根據地區統計情況選取指標的平均值為最優值，選取與平均值差值絕對值的最大值為最劣值。

此外，本文設置了契合度評估等級劃分標準如表3所示。

表3 高中壓配電網契合度評估等級劃分標準

由于電網有著復雜的內在聯系，出現某一項短板也會影響電網整體性能，因此本文在劃分標準中增加設定只要某一項指標“不及格”也會使最終指標的等級評為“不及格”。

3 仿真實例

3.1 參數設置

以某地區的6 個110 kV 變電站為例，根據具體運行情況如表4所示。

表4 實例參數表

該地區110 kV 變電站負載率平均值為40.1%、最小值為3.3%、最大值為83.4%；110 kV 變電站關聯度平均值為1.21、最小值為0.04、最大值為2.71；間隔利用率平均值為0.65，最小值為0.1，最大值為1。

3.2 算例結果及分析

按照算例參數結合式（8）～（10）計算得到結果如表5所示。由表可知，算例給出的6 個站，最終評定等級如下：A1 站為良好，A5 站為中等，A2～A4、A6 為不合格。A1 站評分最高，主要是關聯度評分較好，A3站評分最低，其負載率評分也最低，要改善綜合評分，可考慮從負載率指標入手。A6站評分也較低，主要是其110 kV變電站關聯度過高，達到了2.32，意味著若該變電站出現故障情況，將影響很大范圍的下層電網。

表5 某地區6個變電站高中壓配電網契合度評分結果

由此可見，該評分結果表不僅可以清晰量化地看出各變電站高中壓配電網契合的程度，還可以根據單項指標的評分優劣去進行改造，提升配電網的總體契合程度。

4 結束語

智能配電網是電網建設的重要部分，能明確清晰評估出高中壓電網的契合程度并進行針對性地改造，對構建智能配電網具有明顯作用。本文根據電網實際情況確定了契合度評估指標的選取原則，選取了110 kV變電站負載率、110 kV變電站關聯度、110 kV 變電站中壓出線合理度3 個指標來衡量高中壓電網的契合程度，進而構建了契合度評估指標體系，利用層次分析法提出了契合度綜合評估指標評分方法，該方法不僅可以清晰量化地看出各變電站高中壓配電網契合的程度，還可以根據單項指標的評分優劣去進行改造，提升配電網的總體契合程度。

值得提出的是在指標評分標準的確定中，對于中間值指標，本文根據地區統計情況選取指標的平均值為最優值，選取與平均值差值絕對值的最大值為最劣值。如認為平均值無法代表本指標的最優值，可另外選取。