考虑电网整体一致性的配电系统综合评价要素研究

【摘 要】尽管现代社会希望按需求连续供给电能，但是系统中通常存在着超出人力控制的各种故障，而且电能质量还受到经济投资、环境保护等多方面因素的制约，在现有技术水平下要达到完全不间断的连续供电是不现实也是不经济的。因此，需要深入开展提高电能质量方面的研究工作，以此指导电力系统规划、设计、运行、维修等各个环节，使电网能在合理投资限度内尽可能的减少停电事件，降低停电成本。

【关键词】电力系统；电能质量；供电安全性；供电经济性；协调一致性；综合效益

0 引言

在今后很长的一段时期内，配电系统必将获得迅速的大规模的发展，而配电系统可靠性工作是现代化配电系统管理的重要手段，无疑也会获得重大的发展。配电网自动化技术的推行推广，给提高配电网供电质量探索出一条新的实用化道路。提高配电网电能质量，不仅是用户的需求，也是供电企业自身发展的需要。

1 供电安全性

配电网的供电安全性是指在供电的任意一个时间断面，针对一组预想故障，电网能够保持对负荷正常持续供电的能力，即电网有能力避免较大面积的供电中断，并保持线路等设备的负载和电压幅值在允许的限制范围内。在规划中一般只需考虑全年最大负荷时的供电安全性。在判断电网供电是否安全时，涉及到电网当前和发生预想事故后两种状态，需要考虑如下两方面因素：

（1）部分设备停运时，电网能否通过开关操作尽量减少负荷停电；

（2）电网能够在多大程度上抵抗大面积停电事故。

由于配电网大多闭环设计、开环运行，且存在大量的分段和联络开关，使网络具有明显的变结构特性。因此，电网发生事故之后，一般部分或全部的非故障区域负荷可以通过开关操作恢复供电。配电网的这种结构特性对于提高电网的供电安全水平具有重要作用。

2 供电可靠性

电力系统可靠性是指电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断的向电力用户提供电力和电量的能力。电网的可靠性包含充裕性的意义，即电网稳定运行时，在电网元件容量、母线电压和系统频率等的允许范围内；考虑电网元件在计划停运以及合理的非计划停运条件下，向用户提供全部所需的电力和电量的能力。“系统平均停电持续时间”、“系统平均停电频率”、“用户平均停电持续时间”、“系统平均供电可用度”和“停电成本”等指标可用于反映这种能力。

3 供电经济性

配电系统经济性评价是配电网建设项目决策科学化、减少和避免决策失误、提高项目经济效益的重要手段。由于电网规划工程持续周期长，并且涉及诸多使用寿命不同的投资项目，需要对电网建设和运行中涉及的费用支出和收益等相关内容归类分析。电网的运行经济性主要是从网损率和设备利用率角度进行分析。电网的建设经济性主要从资金投入、供电收益以及售电收入等角度出发，详细分析电网投资在资金流动过程中带来的供电满足程度和经济效益。电网的年费用则是对电网的投资、运行维护费用和损耗费用的折算值，以便于方案之间的经济比较。

4 供电适应性

4.1 资源裕度

（1）在不增加站点的基础上，对变电站扩容改造能够增加电网供电容量，可用指标“变电站扩容裕度”反映这种裕度。设该项指标数值为mc，则其计算方法为：

mc=（扩容增加的供电容量/现有供电容量）100%

（2）在规划中间年，指标“出线间隔裕度”是指变电站未使用的出线数占变电站现有的以及将来扩展后的出线总数的比例。而在目标年，该指标是指变电站未使用的出线数占变电站现有的出线总数的比例。

设LP为电网中现在已经使用的出线数，LN为现在未使用的出线数，LF为将来扩展的出线数，ML为该指标数值，则：

ML=1-■×100%（1）

（3）在规划中间年，指标“通道裕度”是指未使用的通道数占电网现有的以及将来扩展后的通道总数的比例。而在目标年，该指标是指未使用的通道数占电网现有的通道总数的比例。指标的计算公式与指标“出线裕度”的计算公式类似，不再赘述。

4.2 供电能力裕度

鉴于负荷的不确定性和电网的长期发展，电网的供电能力一般应大于电网所带负荷量，因此设计指标“供电能力裕度”来量化电网适应负荷增长的能力大小。设SN-1为电网供电能力，Ld为电网正常运行所带负荷大小，cosφ为系统功率因数，ms为该指标数值，则：

m■=■×100%（2）

4.3 电网扩展裕度

指标“电网扩展裕度”用于评价电网结构能否根据未来电网发展的需要作灵活变化。电网结构包括变电站的主接线模式以及配电网络的接线模式，电网发展的需要主要是指新增的负荷需求。

在对该指标进行计算的过程中，可首先明确电网的结构方式，然后分析确认能否通过比较简单的操作改变电网结构，再根据该种操作的难易程度、通过操作可得到的电网结构方式的种类等，对电网结构的扩展裕度给定具体数值。通常情况下，电网结构越简单，通过加强电网建设进而改善电网结构来增大电网的供电能力，就越容易实现。例如，若电网为典型的手拉手接线模式，则通过增加开关等操作就可比较容易地将电网转换为多分段多联络的接线模式，从而提高电网的供电能力以适应负荷发展的需求。电网扩展裕度具体数值的确定，需要综合多方面专家的意见，并满足相关要求或规定，计算难度较大。通常情况下，电网结构越简单，其供电能力越低，可以通过不同接线模式下电网的供电能力与最大可能值的差额来表示电网的扩展裕度，以使该指标得到量化评价；还可以用网络中可扩展的接线模式数量所占比例来反映该指标。

5 供电协调性

5.1 高（中）压配电网供电能力协调性

“高（中）压配电网供电能力协调性”即是对高（中）压配电网供电能力的组成情况所进行的评价。电网供电能力是指在一定供电区域内，系统满足“N-1”准则条件的最大负荷供应能力。电网供电能力大小取决于变电站站内供电能力和变电站站间的电网供电转移能力。

5.2 高中压配电网供电能力匹配度

高中压配电网之间存在相互支持相互制约的关系，一方面要求高压网接受的电能能够全部输出，另一方面要求中压网需要的电能能够得到满足。理想状态下，两者的供电能力应该是1：1的关系。然而，在电力系统中，由于各种负荷的最大值不大可能同时出现，造成系统中各组成负荷的最大值之和总是大于系统综合负荷的最大值，后者与前者的比值就是电力系统中广泛使用的同时率的概念。在将中压网的负荷汇总折算到高压网的时候就存在这个负荷同时率γt的影响，因此可以借助γt的概念定义供电能力的匹配系数αs，以表征高中压配电网供电能力之间的匹配度。

5.3 各级变电容量匹配度

“各级变电容量匹配”是指220kV变电站供区内容量、110（35）kV变电站供区内容量和10kV电网供区内容量三者之间应相互协调配和，三者的比值应处于一定的合理范围之内。指标“各级变电容量匹配度”用于从整体上描述电网各级变电站供区内总容量的匹配程度。

5.4 负载均衡度

负载均衡是电网稳定和经济运行的重要保证。这种均衡性主要体现在变电站站内主变负载均衡、站间负载均衡和出线负载均衡三方面。

5.5 通道均衡度

城市配电系统电缆通道评价的主要目的是为了摸清通道网络的现状和需求，明确当前存在的问题，并最终通过优化规划，提高通道对于电力网络的适应性。

6 结束语

总之，配电系统是联系电源与用户的一个重要环节，其供电可靠性与用户有着直接关系。随着用户对供电质量要求的提高，配电系统的可靠性问题也越来越受到人们的重视。配电系统具有元件多、结构繁杂的特点，如何快速准确的进行可靠性评估，确定网络薄弱环节成为十分重要的问题。

【参考文献】

[1]吴金民.谈如何提高供电可靠性管理[J].中国科技信息，2006（1）.

[2]陈堂，赵祖康，陈星莺，等.配电系统及其自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2003.