计及转供的10kv配电网dg规划方法

计及转供的10kv配电网dg规划方法

0计及转供的10kv配电网dg规划方法大规模分布电源（dg）已成为配电网络发展的重要趋势。DG规划是一个多约束、非线性的优化问题针对现阶段配电网DG规划对于配电网转供运行实际需求考虑不足的现状,本文立足于配电网DG耐受渗透比指标,从配电网结构特性出发,通过对配电网转供模型及分布式电源接入极端场景分析,提出一种计及转供的10kV配电网DG规划方法,以期指导实际配电网的DG配置规划。1dg渗透率现广泛应用的DG渗透率概念一般从运行层面进行定义,定义为DG最大小时发电量与负荷最大小时用电量比值或DG全年电量与负荷全年耗电量比值,其数值与负荷和DG出力相关,在含不确定DG接入容量的配电网规划中,由于各10kV线路负荷差异及DG接入容量的不确定性,配电网线路的DG渗透率数值也具有差异性和不确定性,难以进行配电网DG接入规划的工程指导。为了得到具有普适性和工程实用性的配电网分布式电源规划方法,本文引用文献耐受渗透比是指满足电压和电流的安全性约束下,配电线路能够承受的最大DG渗透比,即不造成电压越限和电流过载的最大渗透比值:式中:TPR为配电线路的耐受渗透比;∑S2典型线路联络型随着我国配电网的发展建设,近年来,我国中压配电网接线方式逐渐标准化,已形成了系列典型接线联络型接线,线路上具有1个或多个分段开关外和联络开关,具备线路负荷转供的能力。目前,我国较多采用的联络接线结构为“n-1”单环网和“N分段n联络”,因此,以下主要对这两种接线结构进行分析。2.1分段开关配置单环网接线模式一般应用于电缆线路,此接线模式双端电源供电设计、单端电源供电运行。特别的,按现有电网公司配电网规划实际,对单环网线路采取3分段设计,即配置2个分段开关。如图1为典型“3-1”单环网的接线结构图。由图1可见,典型的“3-1”单环网各线路存在2回联络线路,可以通过各开关的配合实现线路的负荷转供。根据单环网接线设计,“3-1”单环网线路最高负载率为66.7%,在此负载率下,各线路可以转供其它线路1/3的负荷;而“2-1”单环网线路最高负载率为50%,在此情况下,各线路可以100%转供另一回线路的负荷,在线路故障转供场景下,实际上可以转供另一回线路66.7%的负荷。2.2设置2个分段开关及2个联络开关N分段n联络接线方式主要运用于架空线路,根据电网公司工程实际,一般采取3分段2联络的接线形式,即设置2个分段开关及2个联络开关,其接线结构如图2所示。在此接线结构下,线路最高负载率为66.7%,在此负载率下,各线路可以转供其它线路1/3的负荷。综上所述,我国主要应用的配电网接线结构均存在线路负荷转供的场景,而目前配电网分布式电源规划大多基于单辐射接线的研究,鲜有考虑配电网联络接线方式。3转供操作不坚持稳定性原则配电网转供对环网组线路的节点电压、电流进行了严格约束,若转供判定电压及电流超过了约束限值,与转供安全性基本原则相悖,则转供操作无法执行。在含高比例DG的配电网中,若环网组配电线路DG接入容量均较高,在任意线路故障进行转供操作时,各线路DG出力的叠加可能造成转供后线路电压或电流越限问题,因此本节基于配电网转供模型,对模型中的目标函数、电压及电流约束进行场景扩展,分析配电网DG的TPR典型取值情况。3.1电网故障转供数学模型为保障供电可靠性,在配电网网架方面,现阶段主流接线方式均要求具备负荷转供的能力,以保障故障时刻尽可能多地恢复失电负荷。配电网故障转供,一般以配电网安全性为主,进行配电网负荷转供路径及转供量的选择,其数学模型如下。(1)目标函数式中,P(2)约束条件潮流方程等式约束:式中,P变压器过载、节点电压、节点电流等不等式约束:式中,S该数学模型的物理含义是,通过对配电线路上联络开关分段开关的组合控制,在节点电压、节点电流、上级变压器负载合格的约束条件下,实现最大负荷的配电网负荷转供。3.2极值化u3000转供配电网转供期望为转供负荷量最大,而由前文配电网典型接线结构分析可知,各接线结构存在最大转供限值限制,因此,可将不定式的转供目标函数进行极值化不等式替换。具体地,对于“2-1”单环网,线路转供的最大场景为转供另一回线路的2/3;对于“3-1”单环网,线路转供的最大场景为转供另一回线路的1/3;对于3分段2联络接线,线路转供的最大场景为转供另一回线路的1/3。3.3馈线b负荷转供对节点电压的影响线路单个DG接入的配电网环网组等效模型如图3所示。在电压方面,配电线路相邻节点间电压相角相差很小,因此忽略电压降落横分量。单馈线A情况下,DG极端小接入容量时,DG馈线B负荷转供后,记节点f前为纯负荷节点,若转供线路部分为纯负荷线路,则节点f的电压为:由上式可知,若转供线路为纯负荷线路,则对馈线A的DG接入极限容量无影响,对于整体环网组的TPR值也无影响。馈线B负荷转供后,记线路节点f～节点n存在分布式电源接入,若转供线路部分存在分布式电源接入,则DG接入节点m的电压为:由上式可知,若转供线路存在分布式电源接入,在容量足够大时,可能进一步抬高馈线A的电压,此时馈线B转供线路段电压最高,同时转供的负荷越小、转供线路中DG位置越远离馈线A,转供后DG3.4dg初始接入DG接入后第m-1个和第m个节点间的线路电流为:由上式可知,当DG接入容量足够大时,最先出现电流越限的线路为第n-1和第n个节点间的线路,该段线路电流为:在不计转供的情况下,相同DG接入容量,接入节点位置越靠后,电流越大,足够大容量的DG末端接入时,其接入节点电流为全线电流最高点。因此,转供前I由上式可知,电流约束下,耐受渗透比可视为定值。3.5转供场景最大化场景综合而言,环网组在满足转供条件下,TPR极端小取值情况为:(1)转供场景最大化;(2)转供目标线路首端电压最高;(3)转供线路及其目标线路配变负载率同时达到最低;(4)负荷功率因数最高;(5)转供线路主干线最长;(6)分布式电源在转供线路末端接入。4dg规划缺少考虑人为响应的考虑配电网DG规划是一个多约束、非线性、多目标的组合优化问题,目前对于DG规划的研究大多数基于网架现状和负荷预测结果,根据规划要求和优化目标,建立优化规划模型并进行求解,进而得到DG的规划方案。上述的建立精确模型并求解的规划方法,在实际配电网规划中难以针对每一配电线路进行优化建模求解,对于规模庞大的配电网DG规划来说,规划工作量难以估量,且现有规划一般基于配电网辐射接线,对于配电网联络及转供的考虑不足,因此,其工程实用意义不足。针对现有规划方法工程普适意义不足、未明确配电网网架DG消纳能力及未计及配电网转供需求等问题,本文提出一种计及转供的配电网DG规划方法:(1)根据10kV配电线路的电气特征进行分类,建立各类线路的基态环网接线模型;(2)在转供极端场景下,通过基态环网接线模型进行计算,得到各环网组线路的TPR推荐表;(3)根据TPR推荐表,进行配电网DG接入容量的选择。规划思路如图4所示。配电线路类型标准具体分为电缆线路和架空线路两类,两类线路类型电气特性如表1所示。基态模型的构建具体见文献计及转供的DG规划方法,忽略同类线路的拓扑特征与TPR的关系较弱的差异性,强调同类线路特征参数与TPR的关系,并考虑极端转供情况下的电网结构特性,保证TPR计算结果具有覆盖性,得到具有通用性、针对性和实用性的TPR指标。5电缆网“3-1”单环网分布式电源推荐表tpr出还算见表3选取一典型10kV电缆“2-1”单环网为实例进行分析。该典型电缆接线结构如图5所示。(1)电缆网TPR推荐表计算根据电气特性,可将该电缆线路归类为电缆线路,该典型电缆线路原态和基态的参数如表3所示。考虑到实际线路长度的变化范围,设置模型主干线长度变化范围3～6km,根据《南方电网110千伏及以下配电网规划技术指导原则》,各接线方式按负荷均分原则设定3分段。在计及环网组转供的前提下,通过对6组不同主干线长度组合的线路进行建模仿真,得出电缆网各接线方式的TPR推荐表如表4所示。(2)电缆网TPR验算取南方电网其他两组环网组线路A、B进行验证,组合A与组合B均为“2-1”单环网、线路截面为240mm2组电缆网的TPR验算结果与TPR推荐表对比如表6所示。可见TPR验算值与推荐值基本相等,误差在±5%以内,满足规划和工程的误差要求。同理可得,电缆网“3-1”单环网分布式电源TPR推荐表如下。(3)架空网TPR推荐表计算与验算相同做法下,可以得到架空网的TPR推荐表。同样,取实际架空网线路组进行验算,TPR推荐值与验算值