传统配电网规划的局限性有哪些?

随着电力企业对供电可靠性量测和管理能力的不断提高,以及社会对供电可靠性需求和价值认识的日益提高,电力行业越来越关注和重视供电可靠性。电力用户也不再满足于有电可用,而是对包括供电可靠性在内的电能质量提出了要求,而且随着社会经济的发展,这种需求只可能越来越高。

面对这一变化,规划人员需要对负荷供电需求、供电可靠性、总投资费用这3个主要因素进行平衡,规划设计高效经济的配电网络。具体到供电可靠性方面,规划人员除了必须考虑系统平均停电频率(SAIFI)、系统平均停电时间(SAIDI)和平均瞬时停电频率(MAIFI)3个方面,还要重点考虑“停运影响程度”,它反映了1个元件停运会造成多少用户停电。而传统的基于预想事故(即基于“N-X”准则)的规划方法是难以应对上述问题的。

传统的基于预想事故的规划方法,是一种基于导则的规划方法。在该方法中,规划人员以个案为基础来研究整个系统,根据规划指导思想、待规划区域的地理分布情况、负荷预测的高中低方案等等信息,形成多个备选规划方案。然后根据备选规划方案开展“N-X”校验,评估该元件退出后是否满足特定的准则,并以此完成系统的可靠性设计工作,其前提条件为隐含或间接地假定系统满足导则中的相关要求。

基于“N-X”的预想事故规划理念广泛地应用在输电层、高压配电层和变电站层的规划,其基本准则是不能因为系统中的停运设备被隔离而造成停电。这就要求在事故状态下,系统必须具有切换操作手段,保证故障段以外的部分继续供电。传统配电网中广泛使用人工切换操作和辐射状网架设计,因此需要基于预想事故集对规划方案进行调整,要求系统在任何“N-X”状态下都不能偏离正常的运行标准。

传统的基于预想事故规划方法中,在某个元件退出系统的条件下,可使用分析工具(潮流、稳定)来判断是其过负荷或者低电压或其他不可接受的故障原因。虽然该方法工作量可能非常大,但只需要简单地反复计算即可完成,并且只需使用输配电系统设计所需要的标准设计工具。传统方法的优点,在于可以直接使用标准化、序列化的计算模块,并将可靠性提升问题分成许多小的研究部分,每一部分都针对系统的某一个元件。因此,基于预想事故的规划方法适用于制定运行规划(为解决预想事故而做具体的决定并做好准备)。

但是,传统方法也存在两个缺点:

①如果规划人员更多地关注降低费用或者是总体规划预算有限,那么这种规划方法的有效性将受到影响;

②尽管这种规划方法列举并解决了每种可能的单个设备的停运情况(或者“N-2”规划中的双设备停运情况),但是并未考虑不同电压等级之间的负荷转移情况,当设备负载率(峰荷/容量,用于高压配电线路与变电站变压器)高于常规水平的情况下,如果上级电网供电能力不足以支撑本层级的负荷需要,那无论如何也不可能保证本层级电网的可靠性水平。

对电网规划人员而言,规划阶段考虑如何实现确定性的可靠性目标是新的技术挑战,即在给定投资额度的条件下获得尽可能高的可靠性,或者是在给定的可靠性目标下尽可能地减少投资。

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