一种基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种中压配电网供电能力评估方法。特别是设及一种用于城市配电网 规划的基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评估方法。
【背景技术】
[0002] 配电系统作为电能生产、传输和使用的重要环节，是联系用户与发、输电系统的纽 带，科学、合理地计算配电系统的供电能力是当前城市电网评估发展的关键部分。考虑到 在城市地区，很难再从配电系统的规划和改造中获取新建变电站站址和新设馈线的地下通 道。因此，合理评估现有配电系统的供电能力并挖掘其优化后的供电潜力受到了越来越多 的关注，供电能力也逐渐成为评价配电网的一项主要指标，对配电网的规划和运行具有重 要的指导意义。
[0003] 有关配电系统供电能力的计算方法目前主要体现为两类，即基于配电网潮流计算 的方法和基于配电网安全准则的方法。在基于配电网潮流计算的方法中，主要考虑的是尝 试法，即通过不断改变系统负荷并进行潮流计算来获取系统所能承受的最大负荷量值；W 及其他基于各种潮流模型所提出的供电能力计算方法，运类方法可在节点电压、回路功率 等系统约束条件下求得配电系统所能承受的最大负荷，并W此作为评估系统供电能力的依 据。在基于配电网安全准则的方法中，最典型的是计及N-I安全准则的配电网供电能力评 估方法，从供电连续性的角度出发，并且考虑主变互联关系，变电站间的负荷转移等因素， 在N-I准则下校验其供电能力。
[0004] 然而，对于常用的计及N-I安全准则的配电系统供电能力计算方法，所采用的是 一种刚性约束，在实际的规划中存在一定的问题。第一，鉴于设备负载率与系统可靠性之间 的复杂关系，N-I准则更趋向于一个必要性准则，因此单独考虑已不足W保证系统可W具有 良好的供电质量；第二，由于配电网负荷峰值的持续时间很短，尖峰负荷通常是均值负荷的 数倍，并且不同类型的负荷对于供电可靠性的需求也存在一定的差异，因此，根据N-I准则 所求得的系统供电能力会有一定的裕度。考虑到电力系统可靠性在配电系统规划中的重要 性，提出基于系统可靠性运一柔性指标的配电网供电能力评估方法，使其能够更加适应配 电网建设和运行的特点，进而挖掘配电网的供电潜力、更大地发挥配电网的资源利用效能， 提升电网建设与运行的经济性。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够为现有配电网结构供电能力的提高 提供支撑的基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评估方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评 估方法，包括如下步骤：
[0007] 1)建立基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评估模型
[0008] W可靠性作为柔性约束条件构建配电系统供电能力模型，目标函数为满足系统可 靠性要求下的配电网最大负荷供应能力，对于含有多个相互联络变电站的配电网而言，供 电能力计算公式如下：
[0009]、'祖P.化.二公RJ]),'I)
[0010] 式中，PSC为所计算配电系统的供电能力；Ri为第i台主变的额定容量；T1为第i 台主变的负载率；
[0011] 2)基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评估模型的求解方法
[0012] 整个计算过程包含两个方面，一是配电系统可靠性的求解计算，并检验是否满足 可靠性约束；二是配电系统供电能力计算；
[0013] 3)提出基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评估流程。
[0014] 步骤1)所述的W可靠性作为柔性约束条件，是结合配电系统自身运行特点，有W 下几个约束条件：
[0015] (1)可靠性等式约束条件、（2)可靠性不等式约束条件、（3)负荷约束条件和（4) 负载率约束条件。
[0016] 所述的可靠性等式约束，是根据配电系统结构所得到的相应可靠性指标，在评估 系统的供电能力时选取可靠性指标中的平均供电可用度ASAI作为等式约束，平均供电可 用度的含义是指在规定的时间内用户经受的不停电小时数与用户要求的总供电小时数之 比，具体的计算方法为：
[0017] (2) 阳〇1引式中，T为在规定时间内的需电小时数；Uj为负荷节点j的年停运时间；Ti为负荷 节点j的用户数；N，为负荷节点j的用户数。
[0019] 所述的可靠性不等式约束条件，是根据不同配电系统结构对于可靠性的要求所设 定的不同可靠性目标，具体表现形式为：
[0020] ASAI^E做
[0021] 式中，E为结合配电系统运行基础所设定的可靠性目标。
[0022] 所述的负荷约束条件，是配电系统中各主变与所连接馈线之间的容量关系，具体 表现形式为：
[00却明二IAji, (4) 勾'
[0024] 式中，Riq表示与第i台主变相连的第q条馈线的额定容量；TW表示与第i台主变 相连的第q条馈线的负载率。 阳0巧]所述的负载率约束条件表示的是所述的每一台主变负载率Ti和每一条馈线负载 率Tiq的取值范围，具体表现形式为：
[0026] 0《1 (5)
[0027] 0《1 (6)。
[0028] 步骤2)中所述的配电系统可靠性计算，是采用馈线分区的方法，并结合系统内各 元件的可靠性参数计算系统的平均供电可用度ASAI，步骤1)的（1)中给出了平均供电可用 度的计算方法，在具体计算的过程中负荷节点j的用户数N，采用下式进行计算：
[0029] Nj=HjTj(7)
[0030] 式中，n,为负荷节点j所在馈线的负载能力达到100%时，负荷节点j的用户数； T，为负荷节点j所在馈线的负载率；
[0031] 故平均供电可用度又表示为：
C换
[0033] 式中，负荷点j的年停运时间U，在完全失去连通性时间下的可靠性评估中的计算 方式为：
[0034] (:於 昨主pij)'-
[0035] 式中，Ipw集合中的元件r发生破坏性故障时将引起负荷点J的持续停电；Pf为元 件r发生破坏性故障时对应动作的自动开关装置的可靠动作率；At为元件r的平均年破坏 性故障率；tf,为元件r发生破坏性故障时造成负荷点节点j的停电时间，t。可能为故障修 复时间或故障切换时间。
[0036] 步骤2)中所述的配电系统供电能力计算，是在满足可靠性约束的前提下，对馈线 的负载率进行优化，优化的目标函数为系统的供电能力最大，基于可靠性的配电系统供电 能力计算模型具体如下：
[0037] max/："(' =S(的）
[0038] S. t.
[0040] 步骤3)所述的基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评估流程，包括：
[0041] (1)系统可靠性分析：根据元件的故障率，分析单一元件故障所造成负荷点的停 电时间，并依此建立系统的故障模式影响分析表FMEA表；
[0042](2)可靠性指标的求解：设定系统中馈线的初始负载率，并结合系统的故障模式 影响分析表FMEA表计算系统中各负荷点的年停运时间，从而求解系统的平均供电可用度； [00创做约束条件校验：比较步骤。中计算出的平均供电可用度ASAI指标与系统设 置的可靠性目标E的大小关系，如果满足ASAI>E关系，则计算在此情况下的初始供电能 力；否则，优化系统中馈线的负载率后重新计算系统的平均供电可用度ASAI指标。 W44] (4)馈线负载率优化：利用遗传算法优化系统中馈线的负载率，并重复步骤做中 的计算过程，每进行一次优化后都需要校验是否满足系统的可靠性目标E，若能够满足则进 行供电能力的计算，否则淘汰当前的馈线负载率，继续进行优化，直到计算结果趋于稳定或 计算达到相应的迭代次数为止。
[0045] (5)系统供电能力分析：通过基于可靠性的配电系统供电能力计算模型，利用 Matlab求解系统的最大供电能力。
[0046] 本发明的一种基于配电系统可靠性的中压配电网供电能力评估方法，能够从配电