引言

饋線自動(dòng)化(FeederAutomation,FA）是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。近幾年,許多網(wǎng)省電力公司開展了配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化建設(shè)工程,雖然取得了部分成果,但經(jīng)濟(jì)效益并不理想。饋線自動(dòng)化應(yīng)按照實(shí)施區(qū)域的實(shí)際情況,合理選擇不同的饋線自動(dòng)化配置方式,不僅可以滿足地區(qū)需求,同時(shí)還能兼顧電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。

1饋線自動(dòng)化基本理論

饋線自動(dòng)化主要指變電站出線到用戶用電設(shè)備間的饋電線路自動(dòng)化,是提升供電可靠性的重要手段。實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的意義在于降低故障發(fā)生率,縮短故障恢復(fù)時(shí)間,提高電能質(zhì)量。饋線自動(dòng)化系統(tǒng)通常是整個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的子系統(tǒng),同時(shí)也能作為一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)存在,其主要功能可分為4個(gè)方面:(1）對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測:(2）對(duì)線路故障進(jìn)行定位、隔離以及自動(dòng)恢復(fù)供電:(3）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理及統(tǒng)計(jì)分析:(4）實(shí)現(xiàn)線路中無功補(bǔ)償電容器組的自動(dòng)投切控制。饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)可以分為集中型和就地型兩種,其中集中型又分為全自動(dòng)與半自動(dòng)兩種,需要大量投資,適用于負(fù)荷穩(wěn)定區(qū)域:就地型又分為重合型和智能分布兩種,與集中型相比,其投資量小,主要適用于城鎮(zhèn)等配電線路中。

供電分區(qū):在配電自動(dòng)化差異配置中,供電分區(qū)是一個(gè)重要的前提保障,其作用在于能夠最大程度縮小停電范圍及縮短故障處理時(shí)間,同時(shí)還可根據(jù)不同地區(qū)需求,選擇不同的故障處理方法。根據(jù)我國制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),將供電區(qū)域劃分為6類,這6類供電區(qū)域的可靠性目標(biāo)都不得低于相應(yīng)社會(huì)承諾指標(biāo)。

可靠性:可靠性衡量指標(biāo)一般采取平均供電可用度時(shí)間(AsAI）公式來計(jì)算:

配電網(wǎng)可靠性水平是根據(jù)停電次數(shù)、停電時(shí)間、停電用戶數(shù)來體現(xiàn)的,因此若想要提升配電網(wǎng)可靠性水平,則需要努力降低以上因素的影響。

經(jīng)濟(jì)性:10kV饋線自動(dòng)化設(shè)備分為4種,分別為重合器式(H）、半自動(dòng)式(J）、全自動(dòng)式(K）、智能分布式(I）。重合器式的投資成本主要有重合器、分段器兩部分,無需主站控制:半自動(dòng)式的投資成本主要為配電系統(tǒng)主站、后臺(tái)分析軟件等:全自動(dòng)式對(duì)于配電網(wǎng)通信依賴性較強(qiáng),投資成本主要為配電系統(tǒng)主站、通信網(wǎng)絡(luò)、斷路器:智能分布式通過安裝在斷路器和FTU的對(duì)等式通信網(wǎng)絡(luò),收集故障信息,完成故障隔離,投資成本主要為斷路器和FTU。10kV配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化設(shè)備總投資計(jì)算公式如下:

2優(yōu)化配置方式

2.1目標(biāo)函數(shù)

綜合考慮10kV配電網(wǎng)不同影響因素,以單位投資縮減停電時(shí)間s為目標(biāo)函數(shù)的參數(shù)指標(biāo),將總投資成本設(shè)置為Y,供

電區(qū)域目標(biāo)可靠性平均供電可用度時(shí)間為ASAs,公式如下:

2.2不等式約束

節(jié)點(diǎn)電壓上限為Vmax,節(jié)點(diǎn)電壓下限為Vmin,節(jié)點(diǎn)電壓為Vi,st,電壓約束公式如下:

2.3等式約束

Pi代表節(jié)點(diǎn)有功功率,Oi代表節(jié)點(diǎn)無功功率,PG,j代表有功功率輸入,OG,j代表無功功率輸入,PD,k代表有功功率負(fù)荷,OD,k代表無功功率負(fù)荷,其潮流約束公式如下:

2.4計(jì)算步驟

10kl饋線自動(dòng)化配置優(yōu)化不僅需要滿足區(qū)域供電可靠性要求,還需要考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。首先明確區(qū)域,調(diào)研收資,對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性及經(jīng)濟(jì)性分析,對(duì)供電分區(qū)設(shè)置可靠性目標(biāo),確定單位投資減少停電時(shí)間:其次按照目標(biāo)函數(shù)以及等式約束和不等式約束計(jì)算,對(duì)4種饋線自動(dòng)化方式進(jìn)行差異化配置:最后對(duì)方案的可靠性予以評(píng)估,若達(dá)到可靠性設(shè)定目標(biāo),則配置方案生成。此外,值得注意的是,有部分國家在綜合考慮投資風(fēng)險(xiǎn)因素后,一般會(huì)將可靠性指標(biāo)作為其他確定因素的補(bǔ)充,設(shè)置平衡點(diǎn),在該平衡點(diǎn)讓投資成本和未供電成本之和最小。不過就我國現(xiàn)階段來說,并沒有考慮投資風(fēng)險(xiǎn),只是通過單位投資縮減停電時(shí)間,來降低投資風(fēng)險(xiǎn)。

3案例分析

3.1基本概況

某示范區(qū)配電自動(dòng)化工程基本情況:區(qū)域面積為23km2,10kl配電站1120座,饋線145條,電纜長度685.23km,電纜化率為95.6o%,供電可靠率為99.96o%。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

3.2差異化配置

將該區(qū)域供電可靠率提高至99.999%是本次饋線自動(dòng)化優(yōu)化目標(biāo),在此基礎(chǔ)上,綜合考慮該區(qū)域?qū)嶋H情況,選擇集中型饋線自動(dòng)化方式。首先配置配電自動(dòng)化主站,對(duì)配電線路、站點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備優(yōu)化:其次進(jìn)行配電自動(dòng)化改造,對(duì)0.4kl側(cè)進(jìn)行智能改造:最后將配用電通信網(wǎng)建設(shè)與配用點(diǎn)信息整合。因?yàn)樵搮^(qū)域主要為地下電纜供電,因此在優(yōu)化過程中并未考慮重合器方式。以單位投資停電時(shí)間最大為改造對(duì)象,對(duì)該區(qū)域所有饋線進(jìn)行計(jì)算,得出如表1所示的配置結(jié)論,總投資35000萬元,減少停電時(shí)間投資為0.41h/億元。

3.3全自動(dòng)式配置

在可靠性目標(biāo)基礎(chǔ)上,根據(jù)上述優(yōu)化步驟,對(duì)該區(qū)域o45條饋線均采取全自動(dòng)式改造,結(jié)果表明,總投資共計(jì)80000萬元,減少停電時(shí)間投資平均為0.48h/億元。

4結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人們對(duì)電力的需求量越來越大,在配電網(wǎng)中饋線自動(dòng)化技術(shù)是保障供電可靠性的重要手段,相應(yīng)的投資也是巨大的。因此,饋線自動(dòng)化改造在滿足可靠性前提下,能夠確保其經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。目前,國家電網(wǎng)公司的配電自動(dòng)化建設(shè)已經(jīng)逐漸覆蓋全國,特別是以城市核心區(qū)域的優(yōu)化改造,在配電自動(dòng)化全面實(shí)施期間,可以按照當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,將減少停電時(shí)間投資作為項(xiàng)目規(guī)劃因素,運(yùn)用科學(xué)的優(yōu)化方法,達(dá)到可靠性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的最終目的。本文結(jié)合案例分析,驗(yàn)證了o0kl配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化改造差異化配置的可行性。饋線自動(dòng)化改造工程投入資金越大,其供電可靠性越高。但是,當(dāng)可靠性達(dá)到一定程度時(shí),其投資敏感性會(huì)變小,我國配電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)該同時(shí)考慮多方面因素,盡最大程度減少資金浪費(fèi),達(dá)到利益最大化。