配電網供電能力評價的研究現狀

2021-07-08 15:14:09 字數 2752 閱讀 8805

目前,國內在供電能力的評價方法和評價指標方面所做工作不多,主要採取了三種思路對供電能力進行評價:一是評價城市電網供電能力的常用方法,包括容載比法[3]、嘗試法、最大最小負荷倍數法[4]和網路最大流法[5]以及採用基於直流潮流的線性規劃(1inear programming,lp)模型[6]和基於交流潮流的模型[7]來求解城市電網最大供電能力指標;二是通過選取影響電網供電能力的主要影響因素,並引入模糊評估演算法,對城網供電能力的各項指標和整體進行模糊評估;三是以主變互聯關係為基礎進行電網供電能力計算。本節將對上述三種思路分別進行分析與介紹,為後續章節對供電能力計算方法及評價體系研究提供背景資料。

容載比法採用反映城市電網巨集觀供電能力的變電容載比來表示電網的供電能力,該方法主要從網路的變電能力角度來評價網路的供電能力[3]。根據《城市電力網規劃設計導則》中的定義,容載比是某一供電區域變電裝置總容量(kva)與對應的總負荷(kw)的比值,在工程中通常採用如下方法估算容載比:

2-1)

式中:rs——容載比,kva/kw;

pmax——該電壓等級的全網最大**負荷;

sei——該電壓等級變電站i的主變容量。

變電容載比在計算過程中沒有考慮到配電網的網架結構,當網路的配電能力不足時該方法的準確性較差。並且該方法僅僅給出了變電裝置容量適應負荷的能力,並沒有提出配電網供電能力的計算方法,更不能給出配電網供電能力的大小。因此,容載比可以作為評價電網供電能力的乙個重要指標,在一定程度上能夠反映電網的供電能力,但不能全面準確的評價供電能力。

嘗試法是通過給定某系統負荷,並按照一定的負荷分配係數將負荷分配到各個負荷點,再對其進行潮流計算,如果沒有支路發生功率越線,則增加系統負荷進行潮流計算,直到增加很小的負荷就會導致支路發生功率越限為止。該方法評價結果的準確性取決於負荷分配係數的合理性,由於計算過程比較繁瑣,並且系統各變數相互影響制約,在系統情況比較複雜的條件下,嘗試法很難得到準確的結果。

最大最小負荷倍數法以網路現有負荷為基礎,通過計算網路所能達到的最大負荷倍數與最小負荷倍數來評價網路供電能力和對負荷變化的適應性[4]。該方法的數學模型為乙個目標函式為網路最大供電負荷的線性規劃模型,以滿足網路潮流方程、電源出力不越限以及線路不過載的為約束條件。該方法的評價結果很大程度上受到網路現有負荷分布狀況的影響。

網路最大流法採用了網路規劃的方法來計算供電能力[5],首先將供電網路進行化簡,將其轉化為等效網路,即系統狀態流程圖,然後建立求解最大流問題的數學模型,再根據支路的容量約束和等效網路的最小割集容量來確定網路的最大供電能力。該方法易於處理複雜的約束條件,適用於求解區域性網路的最大供電能力。

這種方法將求解城市電網供電能力的問題表示為以網路功率平衡(直流潮流或交流潮流)、各支路(線路、變壓器)的額定容量、電源點和負荷點的功率約束為基本約束條件,在上述條件下使網路中所有負荷點的有功負荷之和最大。文獻[6]提出用最初作為一種可靠性指標的lsc(load supplying capability)指標來評價網路的最大供電能力,使用基於直流潮流的線性規劃模型來求解上述問題,該方法只需通過1次優化計算即可求得網路的最大供電能力,因此可以避免演算法的複雜性,但也使演算法不能考慮無功與電壓的影響,與傳統的潮流計算方法的結果相比有一定的偏差,並且這種模型只適用於輕負荷、低阻抗的網路。針對上述問題文獻[7]則提出了乙個基於嚴格的交流潮流模型的評價演算法,並且把對節點電壓及無功功率的約束包含到約束條件中。

此方法通過對現有配網進行深入分析,根據專家經驗和導則要求,合理考慮並確定評估因素,對供電能力進行定性和定量地評估和分析[8][9]。在應用模糊評估方法進行供電能力評估的過程中,主要有三個問題需要解決:(1)從反映供電能力狀況的各個因素出發,找到配電網供電能力分析的各類指標,一般包括:

線路負載率、變壓器負載率、電壓合格率、線損率、裝置執行年限以及「n-1」校驗通過率等。(2)由於對選取的各個因素不能給出嚴格的界限來評定其優劣,因此引入模糊處理方法,建立科學的隸屬函式評估模型,對各類指標進行定量模糊評估。(3)考慮各因素對配網供電能力的影響,確定各個因素對應的權值,利用層次分析法進行模糊綜合評估。

《城市電力網規劃設計導則》規定,城網規劃需滿足n-1供電安全準則,文獻[10]提出的供電能力計算方法正是基於n-1安全準則。該文獻指出電網供電能力是指一定供電區域內或以某一變電站為單位,電網供電裝置滿足n-1條件下最大能滿足使用者用電的能力,電網供電能力的大小取決於變電站站內供電能力和電網供電轉移能力。以上述供電能力的定義為基礎,文獻[10]提出的供電能力計算分析的思路是基於配電系統各台主變之間的互聯關係的,即若某台主變所帶負荷在n-1情況下可以通過聯絡開關動作轉移到另一台主變,即可以說這兩台主變之間存在聯絡關係。

這種計算方法首先將配電系統簡化為一系列以各主變為中心的聯絡單元;然後對各個聯絡單元逐一進行n-1分析,計算得到與該中心主變聯絡的各台主變的最大負載率;最後綜合各個聯絡單元的主變負載率計算結果得到各台主變的最大容許負載率,從而計算得到整個配電系統的最大供電能力。

1)僅僅考慮了在一定的聯絡關係下和滿足n-1安全準則的條件下主變的最大容許負載率,沒有考慮中壓饋線和聯絡開關等裝置的容量約束。

2)沒有考慮配電網的網路結構,即主變之間的聯絡關係是在理想的情況下進行分析的,即某主變與相鄰主變之間存在饋線聯絡即表示該主變的負荷能通過線路順利轉移至與之聯絡的各台主變,並沒有考慮聯絡線路和聯絡開關的數目。

配電網供電能力的常用評價方法大多通過配電網的潮流計算來校核網路所能負載負荷的能力,這種評價方法以正常供電情況下電網中任意裝置均不過負荷為條件,雖然可以從整體上考察配電網的最大供電能力水平,但沒有考慮n-1安全準則,並且難以根據評價結果得到電網的薄弱環節以及供電「瓶頸」;模糊評估方法雖然可以從某些側面反映配電網的綜合供電能力,但是仍然沒有給出一種適合的供電能力計算方法;基於主變互聯關係的供電能力計算方法是在n-1準則下提出的,,但是文中的計算方法是在假定配電網路負荷轉移通暢和裝置容量充足的前提下進行的,計算過程過於理想化。

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