發布日期：2022-04-20 點擊率：166
引言
信息通信技術的迅猛發展,智能化電網概念的提出,進一步推動了傳統電網向智能化電網發展的腳步。智能化配電網作為智能電網中重要的發展方向,是影響智能電網發展以及提升配電網自身供電能力和供電可靠性的主要依據。一次和二次系統作為支撐配電網工作運行的基礎,其協同規劃設計的提出和研究是推行配電網智能化發展的主要動力。
當前,社會發展速度快,對于電能質量和可靠性的要求越來越高,傳統配電網一次和二次系統的規劃設計已不能滿足社會需求。在智能化環境下,除了優化的新增一次系統和二次系統設備本身的功能和特性,還應將二者的規劃設計進行融合和協同。這樣可以使一次和二次系統聯系更緊密,在一定程度上減少由于設備孤立而產生的響應速度慢、處理故障能力差等問題,進而提高供電可靠性和供電電能質量。
目前,對智能配電網協同規劃的研究相對較少。文獻總結了智能配電網需要達到的期望與供電目的;文獻提出了一種配電網一次網架結構與信息系統協同規劃的思路框架,并提出了一種通信信息的運算模型;文獻分析了電網運行安全性、經濟性、可靠性評估等方面的問題;文獻[7]對配電網負荷轉供策略進行了研究,并提出了負荷轉供策略分析模型圖,給出了一個線路故障發生時對線路轉供能力進行判斷分析的計算公式;文獻分別從模糊運算、評分指標、正負理想值的角度對配電網規劃投資效益程度進行研究。
本文的主要研究思路是:首先分析協同規劃的基本原理,在智能化環境下配電通信網的建立促使配電網聯絡性大大提高的前提下,提出一種將配電線路的轉供能力應用于削峰填谷策略中的平行負荷轉供協同規劃策略;其次通過選定正、負指標理想值計算方法,對平行負荷轉供協同規劃方案進行投資效益分析;最后通過實例對平行負荷轉供協同規劃方案進行研究,分析其可行性。
1協同規劃的基本原理
基于配電網智能化的前提,提出了一次和二次系統協同規劃的思路。傳統規劃模式分別考慮設計區域一次網架結構和二次系統設備的布點、安裝,協同規劃是指在配電網規劃設計之初,要將設計區域的一次網架結構和二次配電自動化系統共同考慮,在規劃時考慮二者之間是否存在聯系,通過建立聯系,達到提高規劃區域配電網各項供電參數的目的。
智能配電網的理念是將先進的通信設備和系統融入到配電網的工作運行中,協同規劃的思路滿足智能配電網建設配電通信網絡的要求。所以,一次、二次協同規劃可以概括為在完整的一次網架結構的基礎上,通過建設先進的配電通信網絡,增強二次配電自動化設備之間的聯系,進而提高區域內配電網供電可靠性、故障響應效率等的配電網設計規劃方案。
傳統的轉供通常指系統內設備或線路故障時,通過打開線路中各處轉供開關將故障線路上的負荷轉移至其他正常運行的線路上去,再將故障線路上的開關關閉,切斷其與其他正常線路的聯絡,完成故障線路的負荷轉供運行。
協同規劃對"轉供"賦予了兩種新的工作方式。第一,由于極高的設備聯絡率,可以增加轉供能力的適用范圍,將轉供能力應用于負荷的削峰填谷;第二,提高故障轉供效率,在故障發生時能夠優先將故障信息在同級設備間交互,并直接作出負荷轉移和切斷故障線路的操作,省去了優先上傳故障信息至主站再等待主站分析處理后的故障處理指令。
負荷轉供策略分析模型如圖1所示。
從以上協同規劃的概念和原理可以看出:該規劃方式能夠極大地改善配電網線路負荷曲線峰值過高的情況,降低線路負荷過高的危險,減少為削峰填谷建立的蓄能設備數量,提高經濟性;降低故障分析處理時間,減少平均故障停電時間,提高配電區域的供電可靠性,降低停電造成的損失。
2平行負荷轉供協同規劃
2.1平行負荷轉供的原理
基于智能配電網和協同規劃原理,在一次網架結構、二次配電自動化設備間構建配電通信網絡。利用極高的設備間聯絡率,在負荷高峰期,將各條供電線路的負荷情況進行匯總,使數條負載率偏低的供電線路能夠為某條已經接近負荷承載率上限的線路承擔部分負荷,即將高負荷線路中部分負荷轉移至其他負荷率低的線路中,達到平行轉供、共同承擔負荷、優化負荷曲線的目的。
2.2平行負荷轉供的模型
傳統負荷轉供策略主要針對配電區域內發生事故或停電檢修時,分析其負荷影響程度并給出轉供路徑選取、評估轉供線路容量的方法。
選取常規故障發生情況下轉供計算公式作為基礎參考公式:
式中,RsoURCE-L為轉供線路的負載率:ptrans表示所轉移負荷一周內的負荷最大值:PsoURCE-L表示轉供線路一周內日負荷最大值:PsoURCE-Lmax表示轉供線路的線路限額。
當式(1）中最終計算結果RsoURCE-L大于100%時,則轉供路徑不通過。
對故障發生情況下的負荷轉供計算公式進行優化,依據平行負荷轉供原理,能夠類比推導出平行負荷轉供計算公式。對目標區域內數條線路的負荷承載情況進行統計和分析,可以構建平行轉供的計算公式如下:
式中,k表示總共需要的線路條數(k=imax-1,i=1,2,3,…）,i表示承擔轉供負荷的線路數:R表示負荷轉供后每條線路的負荷承載率:P0代表峰值線路的實時運載負荷值:Pi代表預定轉供線路實時運載負荷值:Pmax代表每條線路的額定負載最大值。
線路的額定負載率可以參考《配電網規劃設計技術導則》中對于不同導線和接線方式的具體要求:通常同一區域內采用的導線型號和截面等參數均相同,故每條線路的Pmax相等。
通過式(2）可以計算出,當轉供需求發出時,能夠提供轉供條件的具體線路以及需要提供轉供的最小線路數。
3實例分析
某區域內線路共有4條三分段三聯絡接線,導線類型為LGJ-185,額定載流量為513A,由《配電網規劃設計技術導則》可以得出,每條線路的最大負載率均不超過75%,每條線路的運載負荷額定值為66Mw,則可根據平行轉供負荷計算公式對其進行峰值負荷的轉供。
該區域內部分可轉供供電線路負載數據如表1所示,建立該區域內各線路日負載曲線。
根據以上4條線路一天中整點時刻記錄的負荷承載情況,可以繪制其日負荷曲線圖如圖2所示。
從圖2可以分析得出:
(1）1號線路整體負荷較大,該線路承擔負荷區域可能偏于用電用戶飽和,用電用戶穩定:2號、4號線路負荷程度居中,該線路程度負荷區域處于用電用戶發展期,經過一段發展后,負荷曲線會增長至類似1號線路:3號線路整體負荷水平偏低,說明該線路承擔負荷區域屬于新開發區域,用電用戶數量偏少,能夠為1號線路提供一定的轉移負荷承擔條件。
表1某區域線路日負荷變化表單位:Mw
|
時刻 |
1號線路 |
2號線路 |
3號線路 |
4號線路 |
|
00:00 |
46.11 |
25.99 |
12.62 |
22.84 |
|
01:00 |
44.24 |
24.61 |
12.01 |
21.49 |
|
02:00 |
41.64 |
22.01 |
11.84 |
19.57 |
|
03:00 |
40.02 |
19.95 |
11.23 |
16.35 |
|
04:00 |
38.58 |
18.59 |
10.59 |
15.98 |
|
05:00 |
37.51 |
18.10 |
10.02 |
16.39 |
|
06:00 |
38.15 |
19.41 |
11.48 |
16.98 |
|
07:00 |
40.03 |
22.35 |
12.03 |
19.35 |
|
08:00 |
45.94 |
26.31 |
13.21 |
24.21 |
|
09:00 |
49.79 |
30.80 |
13.01 |
26.98 |
|
10:00 |
56.13 |
35.49 |
12.30 |
32.41 |
|
11:00 |
59.78 |
39.48 |
11.49 |
36.49 |
|
12:00 |
61.12 |
42.53 |
10.59 |
40.12 |
|
13:00 |
58.91 |
41.12 |
10.51 |
38.65 |
|
14:00 |
57.57 |
39.97 |
10.69 |
37.01 |
|
15:00 |
57.96 |
37.49 |
10.94 |
34.57 |
|
16:00 |
58.15 |
38.12 |
10.62 |
35.94 |
|
17:00 |
61.24 |
40.59 |
11.98 |
37.63 |
|
18:00 |
62.01 |
43.01 |
13.94 |
40.24 |
|
19:00 |
62.24 |
43.68 |
14.02 |
41.01 |
|
20:00 |
58.40 |
38.12 |
13.53 |
38.94 |
|
21:00 |
55.12 |
36.24 |
12.92 |
35.48 |
|
22:00 |
52.34 |
32.37 |
12.28 |
31.29 |
|
23:00 |
49.68 |
28.67 |
11.67 |
28.67 |
圖2某區域內各線路日負荷曲線
(2）該區域內整體日負荷曲線變動明顯,每日08:00一13:00、16:00一20:00為負荷峰值期,22:00一次日05:00為負荷低谷期,不需要全天為負荷偏大的線路提供負荷平行轉供,只需在每日負荷高峰時段開啟轉供開關,將峰值線路部分負荷轉移至相對空閑的線路中。
結合公式及表1中實時日負荷分布數據進行負荷轉供運算。
12:00選取2、3、4號線路為1號線路提供負荷轉供,則將數據代入公式中可得:
計算出R=52.18%,說明采用其他三條線路對1號線路進行負荷轉供后,線路整體的平均負載率為52.18%,低于每條線
路的最大額定負載率,滿足線路安全運行條件。
15:00選取3號線路單獨為1號線路提供負荷轉供,將數據代入公式中可得:
計算出R=18.9%,說明此時采用3號線路為1號線路提供負荷轉供,兩條線路的平均負荷承載率能降低至18.9%,極大地緩解了1號線路負荷壓力過大的問題。
依照此計算方式,每日08:00一13:00、16:00一20:00由2、3、4號線路為1號線路提供負荷轉供,14:00一15:00、21:00一23:00由3號線路為1號線路提供負荷轉供,最終得出平行負荷轉供后1號線路的日負荷曲線如圖3所示。
圖3平行負荷轉供協同規劃l號線路日負荷曲線
綜上所述,平行負荷轉供協同規劃原則具有以下一些特點:
(1）能夠為同區域或臨近區域提供負荷轉供功能,緩解負荷重載區域在負荷峰值期線路負載率過大的問題。
(2）能夠在降低部分線路偏高負載的同時,極大地提高低負荷線路的線路利用率,省去由于部分線路負載過大而進行線路建設的投資成本。
(3）由于改善了負荷過重線路的負荷承受情況,降低了由于線路經常過載造成線路短路等故障的概率,從側面縮短了配電線路的故障停電時間。
根據供電可靠率公式:
故障停電時間縮短,供電可靠率提高。
(4）特別適用于用電用戶混合區,用電峰值不重疊的兩個相鄰區域,如居民生活區和寫字樓辦公區臨近時,白天可利用居民生活區為寫字樓辦公區提供轉供,早晚可利用寫字樓辦公區為居民生活區提供負荷轉供服務。
(5）平行負荷轉供原則適用于負荷密度分布不均勻的區域,如新城區中部分區域發展過快,老城區中商業、居民生活混合區等。
4結語
本文基于一次網架與二次配電自動化之間由配電通信網建立聯系的思路,構建了用于削峰填谷的平行負荷主動轉供協同規劃算法模型,該算法模型能夠從配電網正常運行時進行重載負荷轉供的角度,降低重載線路的故障頻率,同時提高區域內所有線路的整體負載率,側面提升配電網的供電可靠率。
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