“N-1”安全準則是配電網(wǎng)規(guī)劃的重要準則。N-1安全即在配電網(wǎng)中主變、饋線等發(fā)生N-1故障后,通過負荷轉(zhuǎn)帶保證不甩負荷的供電安全性。
研究表明,分布式電源的接入對提高配電網(wǎng)供電安全性具有十分重要的作用和積極的影響。分布式電源接入配電網(wǎng)的容量和位置合理和適當(dāng)?shù)那闆r下,可提高配電網(wǎng)供電的可靠性和安全性。未來配電網(wǎng)規(guī)劃需考慮分布式電源的影響,N-1安全性校驗是配電網(wǎng)規(guī)劃的一個重要步驟,而分布式電源接入配電網(wǎng)后如何對配電網(wǎng)進行N-1安全性校驗這一問題尚未解決,這對未來配電網(wǎng)的規(guī)劃和安全性評價均有很重要的意義和作用。
因此,本文提出了一種含分布式電源的配電網(wǎng)N-1安全校驗方法。為含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃提供了基礎(chǔ)工具和方法。
1 配電網(wǎng)N-1后DG的處理方法
1.1 與配網(wǎng)N-1相關(guān)的DG分類
根據(jù)分布式電源(DG, Distributed GeneraTIon)在配電網(wǎng)N-1故障發(fā)生后是否可以作為配電網(wǎng)的備用電源,分布式電源可分為備用電源DG和非備用電源DG。備用電源DG的輸出功率通??梢钥刂?,包括發(fā)電機組、微型燃氣輪機、燃料電池以及帶有儲能裝置的風(fēng)力發(fā)電機和光伏等;非備用電源DG輸出功率往往具有間歇性和波動性,受天氣環(huán)境等因素的影響比較大,如未配有儲能設(shè)備的風(fēng)機和光伏等。
根據(jù)分布式電源在配電網(wǎng)N-1故障后是否與主電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)又可以分為并網(wǎng)DG和脫網(wǎng)DG。并網(wǎng)DG與主電網(wǎng)保持并網(wǎng)運行;脫網(wǎng)DG包括三種,一是電網(wǎng)正常運行時作為備用電源但未并網(wǎng)的DG;二是故障發(fā)生后直接退出運行的非備用電源DG;三是故障后形成孤島運行的DG。
根據(jù)分布式電源在配電網(wǎng)N-1故障發(fā)生后所處的區(qū)域還可以分為故障區(qū)DG和非故障區(qū)DG。故障區(qū)DG是指N-1故障發(fā)生后所形成的斷電區(qū)域電網(wǎng)中的DG;非故障區(qū)DG同理是指N-1故障發(fā)生后處于非斷電區(qū)域的DG。
不難看出,并網(wǎng)DG和脫網(wǎng)DG以及故障區(qū)DG和非故障區(qū)DG的概念都不是絕對的,任何一個分布式電源在故障發(fā)生后隨著故障恢復(fù)過程的進行,其類型也在隨之改變。
1.2 配電網(wǎng)N-1后DG處理
當(dāng)配電網(wǎng)中發(fā)生N-1故障后,對于不同的分布式電源,其處理方法也有所不同。需指出的是,在備用DG形成孤島運行時,在保證給當(dāng)?shù)赜脩艄╇姷幕A(chǔ)上,根據(jù)自身的容量裕度,盡可能擴大供電范圍,形成多用戶孤島運行模式,以提高配電網(wǎng)的供電可靠性。以上各類型DG在潮流計算時均可看作為PQ節(jié)點。
2 含DG配電網(wǎng)N-1安全校驗流程
根據(jù)含分布式電源的配電網(wǎng)故障恢復(fù)流程總結(jié)得出的含分布式電源的配電網(wǎng)N-1安全校驗流程如下。
1)假設(shè)配電網(wǎng)內(nèi)一個主變(一條饋線出口處)發(fā)生了N-1故障,自故障點向下找出故障區(qū)域。故障區(qū)域內(nèi)如有非備用DG,則將其退出運行;如有備用DG(包括并網(wǎng)DG和脫網(wǎng)DG),就近盡可能的形成多用戶孤島運行,否則解列成單元孤島只對當(dāng)?shù)刎摵晒╇姟?/p>
2)找出故障斷電區(qū)域和非故障正常供電區(qū)域之間的聯(lián)絡(luò)線。對與故障斷電區(qū)域有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的各個非故障正常供電區(qū)域進行潮流計算,得出各自的饋線容量裕度以及節(jié)點電壓分布。
3)利用容量裕度最大且末端節(jié)點電壓仍未越限的饋線對故障區(qū)域負荷進行供電恢復(fù),每嘗試恢復(fù)對一定數(shù)量負荷的供電,都要進行一次潮流計算,如饋線以及饋線所屬主變?nèi)萘烤催^載且饋線上各節(jié)點電壓均未越限,則繼續(xù)進行恢復(fù)供電嘗試,否則終止恢復(fù)。
在恢復(fù)過程中,如果故障區(qū)域形成的孤島可以并網(wǎng),則并網(wǎng)運行。否則繼續(xù)孤島運行。
在供電恢復(fù)的過程中,配電網(wǎng)需滿足傳統(tǒng)供電恢復(fù)過程的約束條件:
(1)節(jié)點電壓約束,各節(jié)點電壓應(yīng)保持在電壓約束范圍內(nèi);
(2)支路潮流約束,支路潮流不能超過各條饋線的容量上限,即不能過載;
(3)主變?nèi)萘考s束,主變的出線饋線上所有負荷之和不能超過主變額定容量;
(4)輻射狀供電約束,不考慮DG的影響,配電網(wǎng)在供電恢復(fù)過程中應(yīng)保持輻射狀供電。
4)每次用非故障正常供電的饋線對故障區(qū)域恢復(fù)供電后,則重新形成新的故障斷電區(qū)域,重復(fù)步驟2)和步驟3)。直到對故障斷電區(qū)域全部恢復(fù)供電或者仍有故障斷電區(qū)域但是沒有非故障正常供電饋線可以再對其進行供電恢復(fù)為止。