引言

饋線自動化(FeederAutomation,FA）是實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化的基礎與關鍵。近幾年,許多網(wǎng)省電力公司開展了配電網(wǎng)饋線自動化建設工程,雖然取得了部分成果,但經(jīng)濟效益并不理想。饋線自動化應按照實施區(qū)域的實際情況,合理選擇不同的饋線自動化配置方式,不僅可以滿足地區(qū)需求,同時還能兼顧電網(wǎng)建設的經(jīng)濟性。

1饋線自動化基本理論

饋線自動化主要指變電站出線到用戶用電設備間的饋電線路自動化,是提升供電可靠性的重要手段。實現(xiàn)饋線自動化的意義在于降低故障發(fā)生率,縮短故障恢復時間,提高電能質(zhì)量。饋線自動化系統(tǒng)通常是整個配電自動化系統(tǒng)的子系統(tǒng),同時也能作為一個獨立的子系統(tǒng)存在,其主要功能可分為4個方面:(1）對運行狀態(tài)進行監(jiān)測:(2）對線路故障進行定位、隔離以及自動恢復供電:(3）對數(shù)據(jù)進行采集、處理及統(tǒng)計分析:(4）實現(xiàn)線路中無功補償電容器組的自動投切控制。饋線自動化的實現(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與半自動兩種,需要大量投資,適用于負荷穩(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):在配電自動化差異配置中,供電分區(qū)是一個重要的前提保障,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間,同時還可根據(jù)不同地區(qū)需求,選擇不同的故障處理方法。根據(jù)我國制定的相關標準,將供電區(qū)域劃分為6類,這6類供電區(qū)域的可靠性目標都不得低于相應社會承諾指標。

可靠性:可靠性衡量指標一般采取平均供電可用度時間(AsAI）公式來計算:

配電網(wǎng)可靠性水平是根據(jù)停電次數(shù)、停電時間、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)濟性:10kV饋線自動化設備分為4種,分別為重合器式(H）、半自動式(J）、全自動式(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:半自動式的投資成本主要為配電系統(tǒng)主站、后臺分析軟件等:全自動式對于配電網(wǎng)通信依賴性較強,投資成本主要為配電系統(tǒng)主站、通信網(wǎng)絡、斷路器:智能分布式通過安裝在斷路器和FTU的對等式通信網(wǎng)絡,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)饋線自動化設備總投資計算公式如下:

2優(yōu)化配置方式

2.1目標函數(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間s為目標函數(shù)的參數(shù)指標,將總投資成本設置為Y,供

電區(qū)域目標可靠性平均供電可用度時間為ASAs,公式如下:

2.2不等式約束

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

2.3等式約束

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

2.4計算步驟

10kl饋線自動化配置優(yōu)化不僅需要滿足區(qū)域供電可靠性要求,還需要考慮實際經(jīng)濟效益。首先明確區(qū)域,調(diào)研收資,對配電網(wǎng)進行可靠性及經(jīng)濟性分析,對供電分區(qū)設置可靠性目標,確定單位投資減少停電時間:其次按照目標函數(shù)以及等式約束和不等式約束計算,對4種饋線自動化方式進行差異化配置:最后對方案的可靠性予以評估,若達到可靠性設定目標,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險因素后,一般會將可靠性指標作為其他確定因素的補充,設置平衡點,在該平衡點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,并沒有考慮投資風險,只是通過單位投資縮減停電時間,來降低投資風險。

3案例分析

3.1基本概況

某示范區(qū)配電自動化工程基本情況: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%是本次饋線自動化優(yōu)化目標,在此基礎上,綜合考慮該區(qū)域?qū)嶋H情況,選擇集中型饋線自動化方式。首先配置配電自動化主站,對配電線路、站點進行設備優(yōu)化:其次進行配電自動化改造,對0.4kl側(cè)進行智能改造:最后將配用電通信網(wǎng)建設與配用點信息整合。因為該區(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。以單位投資停電時間最大為改造對象,對該區(qū)域所有饋線進行計算,得出如表1所示的配置結(jié)論,總投資35000萬元,減少停電時間投資為0.41h/億元。

3.3全自動式配置

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

4結(jié)語

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