配電網(wǎng)可靠性評估系統(tǒng)研究及開發(fā)

1、    配電網(wǎng)可靠性評估系統(tǒng)研究及開發(fā)            作者：孫春偉時間：2009-3-27 11:13:00                     論文關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)；可靠性；評估系統(tǒng)論文摘要:如何準(zhǔn)確快速地評估配電網(wǎng)可靠性水平、

2、分析網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、可靠、經(jīng)濟(jì)地將電能輸送給用戶已成為研究的熱點(diǎn)。本文開發(fā)的配電網(wǎng)可靠性評估系統(tǒng)是一套面向城市供電企業(yè)基層運(yùn)行人員的可視化的電網(wǎng)可靠性評估、管理和統(tǒng)計系統(tǒng)。 隨著電力市場的開放，電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行越來越復(fù)雜，憑借經(jīng)驗(yàn)判斷已經(jīng)很難對電力系統(tǒng)尤其是供電系統(tǒng)的可靠性做出系統(tǒng)、科學(xué)和全面的評估。選擇一種全面的、系統(tǒng)的、定量的供電系統(tǒng)可靠性評估方法，開發(fā)適用于具體配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)可靠性分析工具對指導(dǎo)生產(chǎn)、運(yùn)行，調(diào)整傳統(tǒng)的工作方法和方式，提高管理水平等方面都具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。 為了解和提高本省電網(wǎng)的供電可靠性水平、提高電力系統(tǒng)的設(shè)備管理和控制水平、為今后電網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計提

3、供參考、同時實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)投資的經(jīng)濟(jì)性和有效性，遼寧省電力公司決定進(jìn)行城市電網(wǎng)的可靠性評估系統(tǒng)的開發(fā)工作。考慮到各個城市的電網(wǎng)發(fā)展水平不同以及設(shè)備管理方式的差異，決定先以規(guī)模較小、數(shù)據(jù)狀況較好的盤錦供電公司所轄的電力系統(tǒng)為試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)可靠性評估系統(tǒng)。本文簡單介紹了系統(tǒng)研發(fā)的過程。 一、系統(tǒng)概況 （一）研制目的與意義 本項(xiàng)目開發(fā)的配電網(wǎng)可靠性評估系統(tǒng)是一套面向城市供電企業(yè)基層運(yùn)行人員的可視化的電網(wǎng)可靠性評估、管理和統(tǒng)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠使供電企業(yè)的運(yùn)行人員直觀的了解電網(wǎng)現(xiàn)有接線方式的可靠性水平，改善電網(wǎng)的安全運(yùn)行環(huán)境。另外，還可以改變網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式，對多種運(yùn)行方式的可靠性進(jìn)行對比，可以有的放矢的指導(dǎo)電

4、網(wǎng)的運(yùn)行和改造，提高企業(yè)的供電可靠性水平。此外，本系統(tǒng)還是一套可靠性的管理和統(tǒng)計系統(tǒng)，可以對錄入的電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，事故發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)可靠性數(shù)據(jù)的科學(xué)統(tǒng)計和管理。 （二）系統(tǒng)設(shè)計思想 電網(wǎng)可靠性綜合評估系統(tǒng)LSEPRES的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Windows2000 Server/Advanced Server操作系統(tǒng)，各工作站采用Windows2000 Professional操作系統(tǒng)；商用數(shù)據(jù)庫采用MS SQL Server 2000，也可采用DB2、Sybase、Oracle；本系統(tǒng)算法部分全部采用MS VC+編程，管理功能的人機(jī)界面采用Delphi，Web服務(wù)采用Java

5、語言；本系統(tǒng)采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，符合ISO組織定義的OSI網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議模型，并擴(kuò)充了雙網(wǎng)支持；本系統(tǒng)遵循windows GUI標(biāo)準(zhǔn)圖形用戶接口，圖形用戶接口具有如下特點(diǎn)：應(yīng)用軟件的可移植性，所選擇的GUI應(yīng)對每種平臺保持不變的應(yīng)用編程接口(API)，以實(shí)現(xiàn)從一種平臺到另一種平臺迅速而方便的移植；強(qiáng)有力的開發(fā)環(huán)境，應(yīng)具有一套完善的開發(fā)工具；國際化，支持多語種所要求的標(biāo)準(zhǔn)字符集，能方便地為多種語言文化所利用；網(wǎng)絡(luò)及操作系統(tǒng)的透明度， Windows GUI獨(dú)立于操作系統(tǒng)內(nèi)核及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；業(yè)界承認(rèn)Windows GUI已被廣大用戶所接受。 （三）系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)采用面向?qū)ο蟮?、?gòu)件化

6、的、分層解析的設(shè)計方法，以保證系統(tǒng)具有適當(dāng)?shù)那罢靶院土己玫臄U(kuò)展性、以及對電力行業(yè)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)改造的適應(yīng)性。同時，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范，并且使得數(shù)據(jù)傳輸與存儲冗余最小化。 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，將特別遵循以下原則：根據(jù)模型進(jìn)行抽象；強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的靈活性；強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的合理性。 二、系統(tǒng)可靠性綜合評估應(yīng)用的實(shí)現(xiàn) 狀態(tài)抽樣：LSEPRAS利用蒙特卡羅仿真進(jìn)行電網(wǎng)可靠性的綜合評估，在進(jìn)行電網(wǎng)充裕度和穩(wěn)定度評估之前，要對系統(tǒng)狀態(tài)空間進(jìn)行抽樣，形成仿真樣本，通過大量的確定性計算統(tǒng)計各種可靠性指標(biāo)。 網(wǎng)絡(luò)連通性評估。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的開關(guān)變位（開或合）時，電力系統(tǒng)的原始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會發(fā)生的變化，迅速而有效地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)變化來進(jìn)行靜態(tài)安全評

7、估是一個必不可少的任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)連通性評估應(yīng)用圖論原理對系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，并從概率的角度尋找系統(tǒng)中的的割點(diǎn)和橋，計算出每條母線成為割點(diǎn)和每條支路成為橋的概率。    基態(tài)潮流計算是可靠性綜合評估的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)的潮流計算在外部網(wǎng)的靜態(tài)等值基礎(chǔ)上，能夠給出基態(tài)系統(tǒng)（內(nèi)部系統(tǒng)）運(yùn)行狀態(tài)的信息，而且考慮系統(tǒng)可能發(fā)生的各種擾動（發(fā)電機(jī)、輸電線開斷、出力負(fù)荷調(diào)節(jié)、變壓器分頭調(diào)節(jié)等等）。 電網(wǎng)故障風(fēng)險評估對系統(tǒng)各元件可能發(fā)生的各種故障（包括復(fù)故障）進(jìn)行抽樣計算，用于指導(dǎo)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣一次二次設(shè)備的選擇。 靜態(tài)安全風(fēng)險評估基于風(fēng)險的靜態(tài)安全評估考慮了電力系統(tǒng)運(yùn)行

8、中的不確定性因素，通過對運(yùn)行方式進(jìn)行風(fēng)險性的定量評估，對事故所造成的損失的嚴(yán)重性進(jìn)行表達(dá)。 最優(yōu)潮流風(fēng)險評估?；陲L(fēng)險的最優(yōu)潮流考慮了負(fù)荷、發(fā)輸電設(shè)備故障等隨機(jī)性影響對最優(yōu)潮流結(jié)果的影響；通過調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力，維持頻率恒定，并且能使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用在概率上盡可能小。同時通過合理調(diào)整變壓器分接頭、投切電容器、調(diào)發(fā)電機(jī)無功，使得系統(tǒng)電壓維持在最合理水平，系統(tǒng)輸電損耗盡可能小，避免無功的不合理傳送。所有這兩項(xiàng)任務(wù)必須保證系統(tǒng)中所有元件的運(yùn)行不發(fā)生越限現(xiàn)象。該系統(tǒng)采用獨(dú)具特色的有功無功交叉逼近算法，有功逼近模型可用稀疏線性規(guī)劃模型，也可用稀疏二次規(guī)劃模型，可由人工選擇；它可以在2至5個快速分解法潮流計算時

9、間內(nèi)計算出一次最優(yōu)潮流結(jié)果。 三、經(jīng)濟(jì)效益分析 本項(xiàng)目開發(fā)的“盤錦配電網(wǎng)可靠性評估系統(tǒng)”直接目的就是通過進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的可靠性評估，進(jìn)行有針對性的改造和規(guī)劃，從而提高電力企業(yè)的供電可靠性水平，減少停電負(fù)荷和停電電量，減少供電企業(yè)及用戶的停電損失以及社會損失，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)投資的經(jīng)濟(jì)性和有效性。 （一）直接效益 配電系統(tǒng)可靠性評估和管理系統(tǒng)應(yīng)用后，不但可以提高企業(yè)管理水平，更重要的是可以根據(jù)可靠性指標(biāo)分析對比找到網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)，明確主攻方向，提高整體供電可靠性指標(biāo)，減少用戶停電時間。按盤錦供電公司目前狀況來看，本系統(tǒng)應(yīng)用可以產(chǎn)生以下效益： 通過詳細(xì)的分析和系統(tǒng)的管理，預(yù)期使整個企業(yè)的供電可靠性由2004年的

10、99.953%提高到99.963%，如果按2004年售電量約30億千瓦時，每度電的售電價按平均0.5元/kWh計算，供電企業(yè)一年可以增加的電費(fèi)收入將達(dá)到0.5×30×10000×（99.96%-99.953%）=10.5萬元；如果每度電創(chuàng)造的GDP按7元/kWh計算，則通過提高供電可靠性得到的社會經(jīng)濟(jì)效益為30×(99.96%-99.953%)×7×10000=147萬元。 （二）間接效益和社會效益 從某種程度上說，可靠性管理帶來的間接經(jīng)濟(jì)效益可能比直接效益要大的多。在日益開放的電力市場環(huán)境下，電力企業(yè)主要面向用戶調(diào)整自己的經(jīng)營策略。如何博取用戶的信任，提高用戶滿意度成為各個電力企業(yè)追逐的目標(biāo)。因?yàn)橹挥羞@樣才可以保持較高的市場占有率。另外有些用戶損失是無法用確切的金錢概念來衡量的。比如夏季居民用戶的停電導(dǎo)致的不舒適或者冰箱內(nèi)的事物化凍等等。但是這些“看不見的效益”卻在經(jīng)濟(jì)效益中又占有很大比重。在開放的電力市場上，所能達(dá)到的電價限制了投入的成本。 四、結(jié)論 本系統(tǒng)創(chuàng)造性的將高、中壓配電網(wǎng)在內(nèi)的集可靠性參數(shù)的統(tǒng)計、管理以及網(wǎng)絡(luò)可靠性評估于一體，集數(shù)據(jù)管理、圖形繪制、評估計算于一體，計算分析準(zhǔn)確，表現(xiàn)簡潔直觀，充分體現(xiàn)了實(shí)用化、大眾化的特點(diǎn)，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，且便于在各級配電供電企業(yè)中推廣使用