（电力系统及其自动化专业论文）城市中压配电网评估方法研究与应用.pdf

a b s t r a c t d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n gi st h es u p p o r to fn e t w o r kd e v e l o p m e n t ，a n di t s p l a n n i n gl e v e ld i r e c t l ya f f e c t st h es e c u r i t y ，r e l i a b i l i t ya n de c o n o m yo fp o w e rs u p p l y p r e s e n tn e t w o r ke v a l u a t i o na n d p l a n n i n g n e t w o r ke v a l u a t i o na r e i m p o r t a n t c o m p o n e n t so fn e t w o r kp l a n n i n g t h ea u t h e n t i c i t ya s s u r a n c eo fe v a l u a t i o nr e s u l ti st o c o n s t r u c tas c i e n t i f i c ，r a t i o n a la n de f f e c t i v ee v a l u a t i o nh i e r a r c h y t h ec o m p l e xs t r u c t u r ea n dn u m e r o u se q u i p m e n t sw i t h i nu r b a nm e d i u mv o l t a g e n e t w o r k sr e s u l t i ni t s c o m p l i c a t e da n a l y s i s t r a d i t i o n a l d i s t r i b u t i o nn e t w o r k e v a l u a t i o nf o c u s e so nr e l i a b i l i t ya n de c o n o m y , l a c k i n gc o m p r e h e n s i v ea n ds y n t h e t i c a n a l y s i s ，a n dc a n n o tm e e tt h ed e m a n d so fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k sr a p i dd e v e l o p m e n t i nv i e wo ft h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ee v a l u a t i o np u r p o s eo fp r e s e n ta n dp l a n n i n g d i s t r i b u t i o nn e t w o r k s ，e v a l u a t i o n t h e o r y i s d e e p l yd i s c u s s e d ，c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nh i e r a r c h yi sc o n s t r u c t e d ，a n de v a l u a t i o nm e t h o di sp r o p o s e d , f o rp r e s e n t a n d p l a n n i n gd i s t r i b u t i o nn e t w o r k sr e s p e c t i v e l y f i r s t l yac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ns y s t e ms u i t a b l et ou r b a np r e s e n td i s t r i b u t i o n s y s t e mi se s t a b l i s h e db ym e a n so fa n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) t oa s s e s s d i s t r i b u t i o nn e t w o r ki ns u c ha s p e c t sa st e c h n i c a lr e a s o n a b l e n e s s ，s y s t e ms e c u r i t y , e t c n e x t ，b yu s eo fs e v e r a lq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sm e t h o d sc o m b i n e dw i t ht h ei n d i v i d u a l c a s ea n dt h ew h o l e ，t h ep r o b l e m se x i s t i n gi np o w e rs y s t e mc a nb eo v e r a l lr e f l e c t e d , a n dt h es u b s t a t i o n sa n df e e d e r sw h e r em o s tp r o b l e m se x i s ta r eg i v e n t os o l v e d i s c o v e r e d p r o b l e m s as h o r t - t e r mp o w e rn e t w o r kp l a n n i n gi s p r o p o s e d , a n d s h o r t - t e r m r e n o v a t i o np r o j e c t so fp o w e rn e t w o r kc o n s t r u c t i o na n dt h e i rp r i o r i t y o r d e r i n ga r ep u tf o r w a r d as o f t w a r ep a c k a g eo ft h ep r e s e n t e dm e t h o di sd e v e l o p e d a n ds u c c e s s f u l l ya p p l i e di np o w e rs u p p l yc o m p a n i e sb e l o n g i n gt ob e i j i n ge l e c t r i c p o w e rc o m p a n y f i r s t l yac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ns y s t e ms u i t a b l et ou r b a np l a n n i n gd i s t r i b u t i o n s y s t e mi se s t a b l i s h e dt oa s s e s sd i s t r i b u t i o nn e t w o r ki ns u c ha s p e c t sa ss y s t e ms e c u r i t y , r e l i a b i l i t y , e c o n o m y , a d a p t a b i l i t y , c o o r d i n a t i o n ，e t c n e x t ，b a s eo nt h ec o m p r e h e n s i v e m a r k i n g ，t h ep r o b l e m se x i s t i n gi np o w e rs y s t e mc a nb eo v e r a l lr e f l e c t e db yt h o r o u g h s t u d y t os u p p l ys u p p l e m e n t a r ya n a l y s i s f o rd i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n g d e c i s i o n m a k i n g ，t h ee v a l u a t i o nr e s u l t so fd i f f e r e n tp l a n n i n gp r o g r a m sa r ec o m p a r e d w i t h e a c ho t h e r t h ec a s es t u d yv e r i f i e st h a tt h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n g e v a l u a t i o nh i e r a r c h yi sa b l et os e i z et h ek e y e l e m e n t si n f l u e n c i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so f n e 研o r kp l a n n i n g ，i sa b l bt o i n t e g r a u ya n dq u a n t i t a t i v e l yd e s c r i b et h ep l a i l n 吨 p r o g r a mg o o do rb a d ，a n dp o s s e s s e ss i g n i f i c a n te n g i n e e r i n g p r a c t i c a b i l i t y k e yw o r d s ：p l a n n i n g ，d i s t r i b u t i o nn e t w o r k , q u a n t i t a t i v e ，c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nh i e r a r c h y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：高每霞 签字日期： 姗了年。6 月多日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：南海霞 导师虢哺皮 签字日期：叫年d6 月i 弓e l 签字日期：年月日 天津大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 城市电网是城市范围内为城市供电的各级电压电网的总称，是电力系统的主要 负荷中心，也是城市现代化建设的重要基础设施。保证电网安全稳定运行和可靠 供电，不仅是保持生产要素平衡的经济问题，也是保障人民安居乐业、安定团结的 社会问题。 城市配电网规划一方面是城市总体发展规划的重要组成部分，另方面也是城 市电网全面更新改造和跨越发展的重要依据，其规划质量直接影响到整个电力部门 的经济效益和广大电力用户的用电质量【2 1 。所谓电网规划，就是采用科学方法确定 规划区何时何地新建或改建何种电力设施及其运行方式，使得未来的规划电网能够 满足如下要求： 负荷发展要求： 各种电网技术要求，安全可靠的为电力用户提供其所需质量的电能； 城市规划要求： 环保、美观等其他公众要求； 在满足上述约束的基础上，还追求最大的经济效益和社会效益。 电网规划的内容依次包括负荷及负荷分布预测、变电站选址定容、现状电网分 析评估、规划及规划方案评估、无功电源优化规划以及其它专项规划等。其中，现 状电网分析评估( 也称评价，本文统称评估) 是彻底摸清电网状况并为电网近期规 划和改造提供事实依据的重要手段。规划方案直接决定未来电网的结构、供电水平 和经济效益，因此，为了保证规划质量也有必要对规划电网进行评估。 本文将针对中压配电网结构复杂、数据量庞大等特点，采用现代的系统分析理 论，对城市中压配电网现状和规划评估指标体系及其评估方法，进行深入分析和研 究，并在实践中加以应用。 1 2 现状电网评估 1 2 1 目的与意义 中压配电网一般采用辐射型或正常运行时开环运行的环式结构方式，节点和分 天津大学硕士学位论文第一章绪论 支数目庞大且分布广泛，安装的测量和控制设备数量巨大，且易受用户端不确定性 因素的影响，由设备和人为因素造成的停电事故较多。同时，由于我国长期不重视 城市配电系统的管理和建设，导使配电系统越来越暴露出许多问题，如：配电网布 局和结构不合理、供电设备陈旧老化、电能损耗严重、变压器容量与实际负荷不匹 配、大马拉小车或者存在供电瓶颈、电压质量不稳定等【3 】。严重滞后的城市配电网 已不能适应城市建设和发展的用电要求。 此外，随着城市电网规划理论的逐步发展与推广应用【4 5 】，电网建设的长远目 标得以确定，然而近期( 1 5 年) 的建设改造仍然缺乏较具体的目标。同时，传统 的电网建设项目评估手段为可行性研究，其侧重于对单个项目进行评估，而实际中 往往是成批项目共同发挥作用。虽然近年来针对大量项目的综合优化和决策方法已 有一定的研究成果【6 1 ，但这些优化方法都需要已经知道待选项目。而目前我国电网 建设项目的提出以及项目优先级的确定，经常依靠人工“拍脑瓜”，从而导致了项 目决策水平较低、电网建设改造的盲目性较大，造成了资金的巨大浪费。每年改造 后的电网仍然存在很多问题，不能b 很, 好地满足广大用户的要求。 为了满足国民经济和社会发展需要，上述种种问题的解决迫在眉睫。基于此， 中国国家电网公司强调要在大力发展特高压电网的同时，加快城市配电网的建设与 改造。 目前，在电网建设资金短缺的情况下，为使城市中压配电网的供电状况在尽可 能短的时间内有明显改善，并保证良好的经济和社会效益，必须尽快摸清电网各方 面的实际状况，尽快量化并定位电网存在的种种问题，尽快有针对性的提出电网建 设和改造项目。因此，开展科学有效的中压配电网综合评估工作具有重要的现实意 义。 1 2 2 研究现状 城市配电网评估工作的好坏，取决于评估指标和评估指标体系设计水平的高 低。采用准确、客观、有效的评估指标体系和评估方法，是对配电网进行全面而系 统摸底的关键。 通过大量文献研究发现，与以往单一的评估方式相比，近期的城市配电网评估 工作有了较大改进，并具有如下发展趋势： ( 1 ) 评估指标逐渐丰富：传统的配电网评估工作关注焦点在于配电网的可靠 性【。7 。9 】，以考察电网在多大程度上能够保证供电连续性。近年来，关于配电网供电 质量【1 0 】、供电能力【1 1 】、供电安全性【1 2 】等内容的指标研究逐渐增多，从不同的侧面 评估配电网的技术性能。 ( 2 ) 软性指标增加( 经济性和服务性) ：电能是一种能源商品的公益服务，供 天津大学硕士学位论文第一章绪论 电部门在向用户提供合格电力的同时，有责任、有义务向用户提供完善的服务；同 时，供电公司为加强其市场竞争力，必然要将供电的经济性纳入考虑范围。研究表 明，应运而生的配电网服务性【1 3 】和经济性【1 4 】评估日渐端倪。 ( 3 ) 综合性增强：配电网供电质量评估内涵已经扩展到技术性和经济性【1 5 】评 估或技术性和服务性评估 1 6 - 1 7 】两部分内容，而不再仅仅是考虑电网的电压水平和频 率合格率，从而较综合、客观地反应了电网供电质量的好坏程度。利用文献 1 8 】提 出的经济可靠性指标进行评估可以保证电网在拥有较高可靠性的同时具有较好的 经济效益。不同指标的有机结合加强了配电网评估的综合性。 综上所述，传统的配电网单项评估只能在某一方面，如可靠性、供电质量、安 全性等，评估电网的技术性能，显然不能满足配电网系统摸底的要求；同时，尽管 已有文献将供电质量和经济性或服务性相结合、将可靠性和经济性相结合，但是这 种程度上的综合显然不能满足配电网评估的实际工作要求，且直接的指导性仍然不 足，其评估结果不能解决电网近期规划与建设项目的实际问题。此外，这些评估工 作还存在以下问题： ( 1 ) 评估指标与评估内容的设置过于繁杂，部分评估结果对实际工作的指导 意义不明显，评估工作没能与电力公司的主要业务较好地结合，评估成果利用不充 分，定性结论偏多，定量结论不足，可操作性较差。 ( 2 ) 评估内容局限于电网单项能力评估或两项简单综合评估，缺乏依据当前 负荷水平与变化情况对电网技术经济合理性的全面评估。 ( 3 ) 评估结果未能解决电网建设、规划中的一些突出问题，一是近期规划与 建设项目的提出及决策，二是规划、负荷预测所需的原始资料收集与积累。 ( 4 ) 数据处理复杂，完成一次评估的手动工作量巨大，很难持续开展评估， 同时电网管理部门的已有数据在评估中没有得到充分利用。 鉴于城市配电网评估领域面临的上述机遇和挑战，本文将对中压配电网现状评 估进行综合性和系统性研究。 1 3 规划电网评估 1 3 1 目的与意义 城市配电网规划设计是一项复杂艰巨的系统工程，具有规模大、不确定因素多、 涉及领域广的特点 1 9 - 2 1 】。规划方案本身带有预测和仿真特质，与电网的历史和未来 都密切相关。电网规划方案一旦确定和付诸实施，就固定了电网的规模和结构，固 定了电网的供电水平。而方案本身的优劣和方案的实施程度对电网的经济技术和适 应发展水平起到关键作用。 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 对配电网发展方向的把握，是通过配电网规划改造方案的确定和实施而实现 的。为了在配电网规划方案确定之际，即对电网进行预测分析、真正把握未来电网 的建设和运行水平、强化对电网的主动管理水平，迫切需要对配电网规划方案进行 综合评估。这是保证电网规划质量和未来电网供电水平的重要手段。因此，规划电 网评估具有举足轻重的作用。 开发全面、系统的规划电网综合评估指标体系，对于抓住影响电网运行和发展 的要素、衡量规划方案的优劣、保证规划方案的实施效果起到重要作用。此外，对 于解决电网规划中存在的习惯性和随意性强、只注重可靠性和经济性分析、不注重 电网长期发展等一系列问题有重要意义。 1 3 2 研究现状 目前在工程实际工作中，中压配电网规划方案评估主要是通过正常方式下的潮 流计算、短路容量校验、n 1 校验等手段验证方案对各种负荷预测水平的适应性， 同时结合经济分析对各规划方案进行对比，实现规划方案的优选 2 2 - 2 3 】。但是，这种 规划电网评估方式中存在分析不够深入、角度不全、没有全面量化等问题。 近年来，对于配电网规划方案的优劣判定，已有文献作了广泛而深入的探讨， 并结合系统分析和评估理论提出了评估模型和方法。 文献 2 4 】在引入动态经济评估方法一净现值法的基础上，综合考虑可靠性对电网 经济性的影响，同时采用敏感性分析法寻找对经济性影响最大的不确定性因素，从 而有效分析了电网规划的资金效益，并对不确定性因素进行了处理。文献 2 5 】则采 用模糊评价方法，对电网规划的可靠性和经济性进行了综合评估，并在一定程度上 处理了电网规划中的盲信息。考虑到缺电成本、系统投资成本、供电成本和电网可 靠性之间的紧密关系，文献【2 6 】采用成本效益分析方法，将上述多个因素有机结合， 对规划方案的成本效益关系和经济性进行了详细评估。为了综合处理规划方案决策 过程中的多种定量、定性因素和因素的不确定性，并充分利用专家经验和知识，文 献 2 7 3 l 】详细介绍了电网规划综合评判决策系统或智能决策系统的设计与应用。 上述文献在评估电网规划的经济效益和提高电网规划的工作质量方面，做了很 多工作，但是普遍存在如下问题：第一，虽然考虑了电网规划方案的经济性和可靠 性或者两者的综合，但并不能代表电网的整体水平；第二，没有对影响规划电网特 征的关键因素，提出比较全面而系统的理解和认识，只是在传统的、比较成型的分 析角度上糅合了一定的系统评估理论；第三，没有对电网整体一致性进行深入分析。 传统的电网规划方案分析和评估工作中，很少从电网整体配合的角度对电力设备进 行分析，而负载均衡对于保证电网经济运行和安全供电具有重要意义。 本文将针对上述三个问题，结合电网规划的特点和评估目的，构建城市中压配 天津大学硕士学位论文第一章绪论 电网规划评估指标体系，提出规划评估实施步骤，以提高电网规划质量。 1 4 综合评估方法 城市中压配电网属于多属性且总体优劣程度受多种因素影响的大型复杂系统。 对于这种系统来说，综合、全面而又科学的考虑这些属性或因素，是进行总体性评 估的必要条件。在评估过程中，不同的理论和方法从不同的侧重点出发，以各自科 学有效的处理方式，确定各单项指标及其关系，进而建立综合评估指标体系。 目前，应用较为广泛的综合评估方法主要有层次分析法【3 2 - 3 3 1 、模糊评价【1 6 】【2 4 】 和群体决策德尔菲法【3 8 - 3 9 】等。 1 4 1 层次分析 层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s a h p ) 的核心思想是通过建立清晰的 层次结构来分解复杂问题，它能够有效处理各项评估指标之间的内在联系及相互独 立性，从而量化并综合各个指标，灵活性、整体性和综合性较强。 a h p 的基本步骤可以归纳为： 针对评估目标建立清晰的层次结构； 引入测度理论，通过两两比较用相对标度代替绝对标度，将人的主观定性 判断标量化； 逐层建立判断矩阵，并求解各层判断矩阵的属性权重； 计算得出方案的综合权重和排序。 清晰的层次分析不仅将复杂问题条理化，而且较好的处理了众多属性或影响因 素之间的关系。配电网综合评估属于多属性复杂问题，需要考虑多方面因素，例如 网架的技术水平、供电质量和可靠性、电网运行安全性以及供电经济性和服务水平 等；同时，需要考虑这些因素对电网综合性能的影响程度以及彼此之间的联系和相 互独立。应用a h p 层次分析理论可以有效的解决上述问题【3 4 】。但是，a h p 法在进 行两两比较时，如果信息不完全，就会出现判断不确定的情况，而在实际电网评估 工作中，信息不完全是普遍存在的问题；同时，指标的甄选和体系结构的构建不能 有效利用专家的知识和经验。 1 4 2 模糊评价 模糊综合评价是一种基于模糊集合论，对分析评估中的各种模糊信息作量化处 理，并进行状态判断的分析方法3 5 1 。它用隶属程度而非绝对的“属于或“不属 于”来描述差异的中介程度，是用精确的数学语言对模糊性的一种描述。这种定性 天津大学硕士学位论文第一章绪论 指标合理量化的方法，较好的解决了综合评判中原始数据的不确定性或评估标准的 模糊性等问题。 应用模糊方法建立综合评判模型的基本步骤3 6 1 可以表述为： 确定评判对象的因素集，因素是指对象的各种属性或性能，也称为参数指 标或质量指标，综合反映对象质量； 建立评判集，即评判者对评判对象可能做出的评判结果所组成的集合； 建立单因素评判和单因素评判模糊关系矩阵，进而计算得出影响因素对评 判结果的隶属度； 计算指标权重，并求出综合评判值。 配电网综合评估指标体系中部分指标对问题的描述具有模糊性，很难用确切的 定量关系表示。这一问题可以通过应用模糊评价得到良好解决。在处理不同指标的 隶属度方面，为了充分利用专家知识和经验，也常采用专家群体决策德尔菲( 也称 专家打分法) 方法。 1 4 3 德尔菲法 德尔菲( d e l p h i ) 是一种能够充分综合领域专家知识、经验和信息的方法，又 称专家打分法。d e l p h i 之所以在系统分析和决策领域得到了广泛应用，关键在于它 以匿名的方式多次征求专家意见，并通过信息沟通与循环反馈，使决策意见趋于一 致，逼近实际值。 在d e l p h i 的应用过程中，专家的宝贵经验和智慧发挥了重要作用，这对于分 析和决定复杂系统模型的输入有独到优势。在具体处理各个因素时，主要遵循如下 两个判据： 1 ) 专家意见集中度e ，按照式( 1 - 1 ) 将领域专家给出的评分a i 和参与专家人 数m 的加权平均进行计算。 1册 e = 二y a l m 管一 ( 1 1 ) 2 ) 专家意见离散度万，按照式( 1 - 2 ) 计算标准差。 铲2 嘉善( a i - e ) 2 ( 1 2 ) 专家意见集中度e 反映了专家对因素的认可程度，专家意见离散度则表明专家 在该因素问题上的意见分歧程度。 在具体应用上述判据时，根据具体问题的特点，设定昂和菇。当因素i 的相关 计算值巨和4 满足式( 1 3 ) 和式( 1 - 4 ) 时则保留下来，否则剔除。 巨 毛 ( 1 3 ) 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 点 0 后文如果没有特别说明，函数。厂的定义与上相同。 设变电站s i 的最大容量主变退出运行，所需转供负荷大小为只，站内其它主 变所能转带负荷为晶，同等级其他变电站通过联络关系所能转带负荷为昂，则 判断函数( p ，昂) 取值。 第二步，对各座变电站单主变停电校验通过情况进行汇总。 设2 2 0 k v 变电站单主变停电校验通过率为4 ：。酗，则其计算公式为： 已 厂( 只，晶) 4 2 0 描= 上l 一1 0 0 ( 4 2 ) 玎 ( 2 ) 单条1 0 k v 线路停电校验通过率 第一步，对规划电网中的m 条1 0 k v 线路逐一进行单条线路停电校验。任选 其中一条线路l ，( 1 ，m ) 为例，对校验过程进行说明。 设线路，退出运行，所需转供负荷大小为只，支援线路所能转带最大负荷 为置，则判断函数厂( 只，乞) 取值。 天津大学硕士学位论文第四章规划电网评估 第二步，对各条1 0 线路停电校验通过情况进行汇总。 设3 5 或1 1 0 k v 线路单条停电校验通过率为4 。西，则其计算公式为： 厂( c ，乞) 4 。西= 丛_ x 1 0 0 4 3 1 2 “n 2 通过率 ( 4 - 3 ) 指标“n 2 。通过率，是对电网失去某两个相关联的重要元件时能否保持对 用户的正常持续供电能力的整体量化描述。它包含两部分内容：3 5 或l1 0 k v 变 电站两台相关联主变停电校验通过率和两条相关联10 k v 线路停电校验通过率。 “相关联主变”是指同一座变电站内的两台主变，“相关联线路是指同一 座变电站的两条出线。 ( 1 ) 3 5 或1 1 0 k v 变电站“n 2 ”停电校验通过率 第一步，对规划电网中的刀座3 5 或1 1 0 k v 变电站逐一进行“n 2 ”停电校验。 任选其中一座变电站s ，( 1 i 刀) 为例，对校验过程进行说明。 设变电站s 的最大容量的两台主变退出运行，所需转供负荷大小为p ，站内 其它主变所能转带负荷为，同等级其他变电站通过联络关系所能转带负荷为 晶，则判断函数( 只，p 玎，p t , ) 取值。这里特别需要注意的是：退出运行的两台主 变的所需转带负荷不能重复累加。 第二步，对各座变电站“n 2 停电校验通过情况进行汇总。 设2 2 0 k v 变电站“n 2 ”停电校验通过率为4 ：蝴，则其计算公式为： l 厂( 曰，尸玎f ，晶) 4 2 0 ：6 = 型一1 0 0 甩 ( 4 4 ) ( 2 ) 两条相关联的1 0 k v 线路停电校验通过率 第一步，在规划电网中依次以3 5 或1 1 0 k v 变电站为单位，将其任意两条l o 线路退出运行进行校验。任选变电站s , 0 i n ) 的任意两条1 0 k v 出线 三。( 1 a m ) 和厶( 1 b m ) 为例，对校验过程进行说明。 设线路厶和厶退出运行，所需转供负荷大小为最( 1 k c 三) ，支援线路所能 转带最大负荷为最则判断函数f ( p k ，吃) 取值。这里仍需特别注意的是：退出 运行的两条线路所需转带负荷不能重复累加。 第二步，对该变电站的两条10 线路的其他组合情况进行停电校验。 第三步，对其他变电站的1 0 k v 出线进行“n 2 停电校验。 第四步，对通过情况进行汇总。 设两条相关联的l0 k v 线路停电校验通过率为4 汕，则其计算公式为： 天津大学硕士学位论文 第四章规划电网评估 a i o ，= 岛 艺( 最，匕) 七1 1 0 0 4 3 2 “n x ”损失率 ( 4 5 ) 事故后的负荷损失率，可以量化描述电网发生预想事故造成的停电损失程 度，进而反映电网事故后持续的供电能力，因此，有必要对“n x 情况下的负 荷损失率作详细计算。 在具体的分析过程中，一方面，针对具体的x ，给出负荷损失最大的事故相 关数据和具体位置信息，为规划电网找出影响其安全水平的瓶颈 另一方面，针 对具体的x ，对各种预想事故的负荷损失情况进行加权平均，以量化电网受到该 类偶然事故时对供电的平均瞬时影响水平。综合上述考虑，指标“n x 负荷 损失率”的下层指标设置如图4 3 所示。 “n x ” 负荷损失率 “n 一1 ”最大负荷损失率 “n 1 ”平均负荷损失率 “n 2 ”最大负荷损失率 “n 一2 ”平均负荷损失率 图4 3 “n - x ”负荷损失率 ( i ) “n 1 最大负荷损失率 指标“n 1 最大负荷损失率 是指针对电网失去某一个重要元件的事故序 列，搜索导致电网负荷损失率最大的事故并记录相应的负荷损失值和损失率。 根据前文所述，“电网失去某一个重要元件的事故序列”具体来说有：3 5 或 1 1 0 k v 变电站“n 1 ”和l o k v 线路“n - i 等两类事故序列。 指标计算过程可以概括为： 第一步，以前文已述“n 1 校验和“n 1 ”综合校验为基础，对上述两类事 故序列中任意一类计算并搜索最大负荷损失率鸽。妇( 1sf 2 ) 。 设任一事故序列c 中，最大负荷损失为蟛，腼，在满足正常运行等相关准则 的前提下电网最大负荷为只佃，则有： 钆= 警枷。 ( 4 6 ) 第二步，对4 。枷( 1 f 2 ) 大小进行排序，找出最大值a 。撇和相对应的事故 序列。 ( 2 ) “n 1 平均负荷损失率 天津大学硕士学位论文 第四章规划电网评估 指标n 1 平均负荷损失率 是指针对电网失去某一个重要元件的事故序 列，从整体上综合量化描述事故对电网供电的平均影响水平。 在具体计算负荷损失大小时，以前文已述“n 1 ”校验和“n 1 校验为基础。 指标整体计算过程可以概括为： 假设电网中的两项事故序列所含事故总数分别为l 和，第0 i 2 ) 类事 故序列的第j ( 1 ，2 v , ) 项事故负荷损失为叱，电网最大负荷仍用表示。考 虑到电网中不同程度的事故序列对供电有不同程度的影响，因此，引入等级因子 y , o i 2 ，0 兀1 ) 表征事故序列i 的严重程度。再设“n 1 平均负荷损失率为 a i 抛，则有： 。 2 n ( 嵋) 碱 a + v 譬5 瓦i = 1i j = l 而( 4 - 7 ) ( 3 ) “n 2 ”最大负荷损失率 指标“n 2 最大负荷损失率是指针对电网失去某两个相关联的重要元件 的事故序列，搜索导致电网负荷损失率最大的事故组合并记录相应的负荷损失值 和损失率。 一 指标的计算过程中，注意两个元件的关联性，具体计算方法与“n i 最大 负荷损失率”的计算方法类似，不再赘述。 ( 4 ) “n 2 ”平均负荷损失率 指标“n 2 平均负荷损失率 是指针对电网失去某两个相关联的重要元件 的事故序列，从整体上综合量化描述事故对电网供电的平均影响水平。具体的事 故序列包括：3 5 或1l o k v 变电站“n 2 和l o k v 线路“n 一2 。 指标整体计算过程可以概括为： 设电网中有玎座3 5 或1 1 0 k v 变电站，第i ( 1 f 玎) 座变电站的出线条数为厶， 在该变电站的出线中任选两条停运( 假定厶2 ) 时负荷损失为叱( 1 - ，c ：) ， 并设该变电站中容量最大的两台主变停运时负荷损失为蝇；电网最大负荷仍用 表示。 引入等级因子所、凡( o ，1 ) 分别表征3 5 或l l0 k v 变电站主变“n 一2 和 3 5 或l1 0 k v 变电站出线“n 2 两项事故的严重程度和发生概率的综合影响。 设“n 一2 平均负荷损失率为厶：抛，则有： 打c ( y tx a p r ，+ 凡蝇口) a n 2 抛= 旦1 丛一 ( 4 8 ) ( 吒+ ”) 天津大学硕士学位论文第四章规划电网评估 4 3 3 抗大面积停电能力 电网中设备由于某种原因停运时，因供电中断造成的负荷损失达到较大比率 时，认为是发生大面积停电事件。指标“抗大面积停电能力 旨在反映电网抵抗 大面积停电事故发生的能力。 指标“抗大面积停电能力 是在前文已述的“n x ”校验和“n x 负荷损 失率计算的基础上逆向思维，步骤如下： 给定电网发生大面积停电时对应的负荷损失率大小； 按照停运设备由少到多( 即x 由小到大) 顺序对n x 事故逐一分析，判 断该事故造成的负荷损失率是否达到或超过给定的负荷损失率值； 找出负荷损失满足大面积停电条件而数值最小的x ，即为表征电网抗大 面积停电能力的量化表示值。 x 越大表明电网发生大面积停电对应的停运设备数越多，电网抗大面积停电 能力越强。 4 4 供电可靠性 “中国电力行业标准d l t 8 6 1 2 0 0 4 电力可靠性基本名词术语【5 i j 中对“可靠性”和“电力系统可靠性 的定义如下： 可靠性是指元件或系统在规定的条件下和规定的时间区间内能完成规定功 能的能力。通常采用概率量来描述完成规定功能的能力，称为可靠度。 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的量度。 电网的可靠性包涵充裕性的意义，即电网稳定运行时，在电网元件额定容量、 母线电压和系统频率等的允许范围内，考虑电网中元件的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。 由于配电网多采用辐射网运行，所以对单故障比较敏感：又由于配网与用户 相连，因此配电电网的可靠性与用户可靠性之间直接相连，因此，在选择配电网 的可靠性指标 5 1 - 5 5 】时，电网各个组成部分之间需要保持适当的平衡，以达到投入 有限资金，而最大限度增加电网可靠性的目的。 综合上述考虑设置电网可靠性指标时，在考虑了指标的常用性和重要性的基 础上，做到了系统可靠性和用户可靠性兼顾、时间与频率相结合，其具体的指标 体系如图4 4 所示。 天津大学硕士学位论文 第四章规划电网评估 图4 4 供电司靠性指标体系 考虑到高中压电网的结构特点，分别计算各自的可靠性指标。 假定电网中的负荷点数为 ，负荷点i 的持续停电率为丑，年停运时间为u ， 负荷点i 的用户数为，在规定时间内的需电小时数为r 。其中，丑和u 的计算 可以基于不同的配电网络模型和计算方法，如区域解析法和区域仿真法等【引。 基于区域解析法的丑和u 的计算公式为： a = p ，乃+ 一 j jd u 、j e i m u l v = p j a j t j ，+ 一巧 4 圳 j e | p u l j e | m t i l 1 r ( ，) 、，( ，) 一区域节点或开关弧集合，l p ( d 集合中元素发生破坏性故障时将引 起负荷区域i 的持续停电， ，( f ) 集合中元素计划检修时将引起负荷区域i 的持续停 电。 p ，一，集合元素发生破坏性故障时对应工作的自动开关装置的可靠工作 率； 以一，( d 集合元素j 的平均年破坏性故障率； 一， ，( ) 集合元素的平均年计划检修率； f ，一，( ) 集合元素发生破坏性故障时造成负荷区域节点f 的停电时间，t j ，可 能为故障修复时间或故障切换时间； 一一， ，( ) 集合元素的计划检修时间。 下列各项指标具体计算时，可以根据不同的要求或数据条件自行确定是否考 虑外部影响造成的停电和电网电源不足造成的限电，这里给出的指标均考虑了上 述两个因素的影响。 天津大学硕士学位论文第四章规划电网评估 4 4 1 系统平均停电时间 指标“系统平均停电时间”表征规定时间内电网中平均每个用户经受的总停 电时间。设该项指标的数值为4 叫，则其计算方法为： 4 ：翌i = 1 兰 1 , 4 - 1 u ) 、 = 1 - 一 f 4 4 2 系统平均停电频率 指标“系统平均停电频率表征在规定时间内电网中平均每个用户经受的持 续性停电的次数。设该项指标的数值为4 叫，则其计算方法为： 五， 4 叫= 型了一 f i = 1 4 4 3 用户平均停电持续时间 ( 4 1 1 ) 指标“用户平均停电持续时间是指在规定时间内电网中每个受停电影响的 用户的平均停电持续时间。设该项指标的数值为，则其计算方法为： 4 一生! u ix n i (4-12) 彳删= 掣一 x f 4 4 4 系统平均供电可用度 指标“系统平均供电可用度”是指在规定时间内用户经受的不停电小时数与 用户要求的总供电小时数之比。设该项指标的数值为4 树，则其计算方法为： j r i = lu 一t = 1 ( 4 - 1 3 ) 4 耐= 了一 丁， 式中，丁表示规定时间内的需电小时数，例如以年为单位统计该指标时， t ：8 7 6 0 ，若为闰年则t ：8 7 8 4 。 天津大学硕士学位论文第四章规划电网评估 4 5 经济性 为了更好地了解规划电网建设后供电企业的经济状况和运营趋势，需要进行 规划方案的经济性评估。电网规划方案的经济性评价是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f 弛5 7 】。 由于电网规划工程周期长，并且涉及诸多使用寿命不同的投资项目，因此需 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是从 资金的投入、供电收益以及售电收入等角度出发，详细分析电网投资在流动过程 中带来的供电满足程度和经济效益。依据上述分析所建立的评价指标体系如图 4 5 所示。 c ：经济性 运行经济性 建设经济性 4 5 1 运行经济性 线损率 设备利用率 静态经济 动态经济 单位资产所产生的供电能力 单位资产所供电量 单位资产所供负荷 单位新增资产的电量增量 单位新增资产的负荷增量 投资回收期 净现值 内部收益率 设备资产残值率 图4 5 经济性指标体系 电网经济运行是指在保证电网安全运行和满足供电需求的基础上，通过调整 电网运行方式，最大限度的降低网络损耗，并充分利用电网设备。 ( 1 ) 线损率 配电网各个元件所产生的一定数量的有功功损耗和电能损耗称为线路损失， 简称线损。线损电量占供电量的百分比称为线路损失率，简称线损率。线损率的 高低是电力企业规划设计水平、生产技术水平和管理水平的综合反映。 指标“线损率 主要从功率线损整体情况和是否偏高两个角度，分析电网线 损水平。计算内容包括两部分：一是通过潮流计算程序计算电网的平均线损率， 主要考虑线路和配变设备上的功率损耗；二是在统计线路线损率分布的基础上， 天津大学硕士学位论文第四章规划电网评估 对线路线损率偏高情况进行汇总。 下面针对线路线损率的计算进行具体说明： 设电网中出线条数为玎，线路i 的功率损耗为纰， 该条线路的线损率为： ，动= 等而。 其出口潮流有功为只，则 ( 4 1 4 ) 设规定的电网最大线损率为铀，判断( ，铀) 的大小。设指标“线损率” 的计算数值用如表示，则有： ( ，) 九，= 型一1 0 0 ( 4 1 5 ) 门 如是线损率偏高的线路所占比例，允，越大表明电网运行经济性越差。 ( 2 ) 设备利用率 指标“设备利用率 通过量化电网中设备的负载情况，考察设备是否处于良 好运行状态，即不仅满足故障状态下负荷转移要求又满足运行经济性要求。 设备利用率是指当电网处于最大运行状态时，设备负载值与设备额定负载容 量的比值，用百分数表示。 在该指标的计算过程中，可以根据评估结果要求的严格程度、电网数据的详 细程度等因素，选择需要计算的设备种类。 这里以选择变电站和线路为例进行说明：分别计算变电站主变和线路的平均 负载，即为变电站主变和线路的利用率r 锄、如，再根据两者的重要程度和负 载技术要求设定权重大小九砌、，最后进行加权求和即为指标“设备利用率 的计算结果4 4 ，= + 疋，父 ( 4 - 1 6 ) 4 5 2 建设经济性 电网规模庞大，建设投资额巨大，对电网的建设经济性进行深入分析有重要 的经济和社会价值。 电网的建设经济性分析，包括静态分析和动态分析两部分内容。前者对电网 总投资能够获得的电力效益进行评估，后者对电网投资增加能够获得的电力效益 以及经济学角度的资金流进行评估。 ( 1 ) 静态经济 指标“单位资产所产生的供电能力能够从整体上描述电网单位投资能够产 生的电网供电能力水平高低。用肘表示电网总投资，s 表示电网区内供电能力， 4 m 。表示该指标数值，计算公式为： 天津大学硕士学位论文第四章规划电网评估 s 曙2 一m ( 4 1 7 ) 指标“单位资产所供电量”能够从整体上描述电网单位投资所带来的供电量 大小。用p 表