CN108053116A - 一种城市弹性配电网恢复力评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市弹性配电网恢复力评估方法，具体分为五个步骤，第一步，划分城市配电网供电分区；第二步，构建分区配电网弹性评估体系；第三步，利用AHP层次分析法确定各指标权重；第四步：选取典型区域进行评估；判断典型区域恢复力大小。该方法分别从预防阶段、渗透阶段和恢复三个维度，科学、系统性的构建了一套弹性配电网评估体系。通过评估体系的建立，对企业的应急准备情况进行分析，发现应急管理及应急能力建设过程中的优势与不足，深入分析存在的问题，提出改进意见和建设方向，最终达到将评估与建设有机结合，为企业投资与资源合理调配提供科学依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市弹性配电网恢复力评估方法，属于配电网规划管理技术领域。
背景技术
弹性电网及其恢复力主要针对于小概率－高风险的极端事件而言，这类事件发生地点、发生频率、故障模式难以预测，往往造成群发性故障，这类事件的防治是弹性电网所面临的新挑战；而灾变防御系统针对的通常是系统自身原因造成的连锁故障，目前该系统仅采集和处理电力系统内部的电气量，并没有将气象、地质等反映环境条件的信息和相应的预警分析融合进来，无法针对自然灾害等极端外部条件做出有效地预警。前者一直以来是电力系统安全稳定运行的重要保障，后者则是当代对电力系统提出的新要求。在电力系统遭受冲击事件时，防御系统的作用主要体现在故障前以及故障中，但电力系统对极端事件抵御的能力是成本极高而且有限的，弹性电网不仅从防御、更是从灾后快速恢复的角度提出了应对极端事件的新思路，尤其重视相对脆弱的配电系统，对用户以及电网公司而言而弹性电网的出现将带来更多直接的效益
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种城市弹性配电网恢复力评估方法，步骤如下：
第一步：划分城市配电网供电分区
根据城市总体规划或控制性详细规划以及电网供电分区划分情况，将城市区域划分成若干供电分区，原则上每个供电分区供电变电站座数不超过4座。
供电分区划分原则：(1)以城市总体规划或控制性详细规划里有关城市功能组团划分为依据划分供电分区；(2)城市路网(含规划路网)或自然分界划分供电分区；(3)以220Kv电网分区为依据划分配网供电分区。
第二步：构建分区配电网弹性评估体系
指标体系主要包括预防阶段、渗透阶段和恢复三个阶段，以这三个阶段作为指标体系的一级指标，然后层层划分，向下建立二级指标及三级指标。
第三步：利用AHP层次分析法确定各指标权重
步骤1)建立层次结构模型。
对包含的因素分组，一组为一个层次，按照从上向下的顺序，依次分为目标层，准则层、指标层。
步骤2)构造判断矩阵。
判断矩阵的构成：首先对层次结构模型中每层的各个因素的相对重要性进行判断，然后将判断数值进行列表组成判断矩阵。它表示同一层与上一层的某因素有关，同时对两者之间的相对重要性进行比较。例如，若A层次中因素AK与下层次B1，B2...Bn有联系。则判断矩阵P:
bij是P中的元素，表示对因素Ak来讲，Bi与Bj之间相对重要性的数值。引入层次分析法(AHP)将复杂的问题细化，将其分成一个有序的递阶层次结构，然后根据这个递阶层次结构来确定各个因素的权重，再通过两两比较计算矩阵的最大特征根以及最大特征跟所对应的特征向量，最终确定各指标的权重。
第四步：选取典型区域进行评估
某区为A+类供电区的商务区。供电区域负荷密度大于30MW/km2，用户年平均停电时间不高于5分钟(供电可靠率≥99.999％)，综合电压合格率≥99.99％。
电网电压等级220、110、10kV。
电源构成：分布式电源，包括天然气冷、热、电三联供、光伏发电等。
用户构成：行政办公、商业、金融、服务类行业以及住宅小区。
1、电网结构及运行方式
(1)110kV电网结构及运行方式
1)电网结构
由2座220kV变电站作为电源，中间“π”接入2座110kV变电站，形成双链结构。
110kV电网应按最终双侧电源的三链链式接线模式规划。过渡时期，110kV电网可采用双侧电源辐射、双链链式接线模式。
2)运行方式
正常方式下，每回电源线路带1座110kV变电站2台主变并列运行，分段开关断开，与另外两台主变之间分列运行。两回联络线分别由2个110kV变电站充电运行、对侧开关热备用。当一个110kV变电站电源线路发生N-1故障情况时，分段开关自投，由非故障线路带全站4台主变。严重故障方式下，由对端主供线路供电主变不超过6台。
(2)10kV电网结构及运行方式
1)电网结构
双环网接线：由2座110kV变电站不在同一条110kV母线的不同主变的10kV侧分别馈出2回10kV电缆线路，由多个环网单元组成电缆双环网，每条线路分段数宜为3～5段，每段线路挂接配变容量约为1500-2500kVA，最小不宜低于1000kVA，最大不宜超过4000kVA。每条线路挂接配变容量不宜超过10000kVA。
三电源开关站接线：由1座110kV变电站不在同一条110kV母线的不同主变的10kV侧分别馈出2回10kV电缆线路，接入开关站4#、5#母线，该2回线路作为主供电源；由另1座110kV变电站10kV侧馈出1回10kV电缆线路，接入开关站6#母线，该回线路作为备用电源。正常运行方式下，母联开关断开，开关站分母线运行。
2)运行方式
双环网的联络点位于联络点两侧供电负荷相当的位置，即线路的功率分点，正常方式下，联络开关断开，与双环网直接相连的开关站、配电室、环网单元中分段开关断开，4回电缆线路各带双环网总负荷的1/4左右，若双环网中任一段线路故障，则该线路所在环网的联络开关自投，由另一侧电源供电，若一个开关站、配电室、环网单元内一段母线上2回10kV线路同时故障，则分段开关自投，由另一段母线供电。
2、配电自动化配置
(1)故障处理方式
A+类区域故障处理方式采用集中式或智能分布式。主干线开关、联络开关，分段开关、进出线较多的开关站、环网单元和配电室，应配置“三遥”(遥测、遥信、遥控)配电自动化终端；对一般性节点，如无联络的末端站室，应配置“两遥”(遥测、遥信)配电自动化终端，用户进线处应配置分界开关具备遥测、遥信功能。
(2)通信方式
以光纤通信方式为主，载波、无线为辅。配电主站与通信汇集型子站的配电骨干层通信，采用具备有迂回能力和较高生存性的光纤传输网。
(3)保护配置
110kV线路主要采用光纤纵差保护，过电流(电压)、零序电流、相间距离、接地距离等。10kV线路应采用过流、速断、零序保护；双环网电缆线路设纵差保护；特级、一级重要用户应安装备自投。
3、重要用户接入
重要客户的电源应来自不同的变电站馈出的双路或多路电源，且以上不同变电站上级电源应来自不同方向的220kV变电站。重要客户的电源不得串接其他客户。特级重要客户必须配置自备应急电源。
4、转供能力
某区每座110kV变电站10kV出线全部形成站间联络，负荷转移能力为100％。
利用模糊隶属度函数法计算指标得分，计算典型区域指标得分
某区配电网应对极端扰动事件时恢复供电能力评估表
第五步：判断典型区域恢复力大小。
照恢复力评判标准，如下表
| 得分 | (0,30) | (30,50) | (50,80) | (80,100) |
| 评级 | 小 | 一般 | 较强 | 强 |
通过对照，得出该典型区域配电网恢复能力较强。
有益效果
分别从预防阶段、渗透阶段和恢复三个维度，向下建立8个二级指标，在此基础分解出55个三级指标，最后细化为可操作性强的评估标准。通过该指标体系，建立科学有效的应急能力评估标准，对企业的应急准备情况进行分析，发现应急管理及应急能力建设过程中的优势与不足，深入分析存在的问题，提出改进意见和建设方向，最终达到将评估与建设有机结合，为企业投资与资源合理调配提供科学依据。
具体实施方式
以下具体举例说明本发明技术方案。
第一步：划分城市配电网供电分区
根据城市总体规划或控制性详细规划以及电网供电分区划分情况，将城市区域划分成若干供电分区，原则上每个供电分区供电变电站座数不超过4座。
供电分区划分原则：(1)以城市总体规划或控制性详细规划里有关城市功能组团划分为依据划分供电分区；(2)城市路网(含规划路网)或自然分界划分供电分区；(3)以220Kv电网分区为依据划分配网供电分区。
第二步：构建分区配电网弹性评估体系
指标体系主要包括预防阶段、渗透阶段和恢复三个阶段，以这三个阶段作为指标体系的一级指标，然后层层划分，向下建立二级指标及三级指标。共计向下建立8个二级指标，分别为电源防灾能力指标、电网设备防灾指标、电网常规防灾指标、预防管理指标、抗灾性指标、可靠性指标、网架恢复指标、负荷恢复指标；在此基础分解出55个三级指标，最后细化为可操作性强的评估标准，见表1。
第三步：利用AHP层次分析法确定各指标权重
利用AHP计算各指标的权重，结果如下表2。
进一步计算，该典型区域总得分为91.05分。
第四步：选取典型区域进行评估
利用模糊隶属度函数法计算指标得分，计算典型区域指标得分，结果见下表3。
第五步：判断典型区域恢复力大小
按照恢复力评判标准，如下表3
表1单元配电网弹性评估体系
表2各指标权重表
表3
通过对照，得出该典型区域配电网恢复能力较强。
Claims (5)
1.一种城市弹性配电网恢复力评估方法，其特征在于，步骤如下：
第一步，划分城市配电网供电分区：
根据城市总体规划或控制性详细规划以及电网供电分区划分情况，将城市区域划分成若干供电分区；
第二步，构建分区配电网弹性评估体系：
指标体系包括预防阶段、渗透阶段和恢复三个阶段，以这三个阶段作为指标体系的一级指标，然后层层划分，向下建立二级指标及三级指标；
第三步，利用AHP层次分析法确定各指标权重；
第四步：选取典型区域进行评估
第五步：判断典型区域恢复力大小。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一步划分城市配电网供电分区中，每个供电分区供电变电站座数不超过4座；供电分区划分原则：
(1-1)以城市总体规划或控制性详细规划里有关城市功能组团划分为依据划分供电分区；
(1-2)城市路网，含规划路网，或自然分界划分供电分区；
(1-3)以220Kv电网分区为依据划分配网供电分区。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第三步利用AHP层次分析法确定各指标权重，具体包括：
3-1)建立层次结构模型；
对包含的因素分组，一组为一个层次，按照从上向下的顺序，依次分为目标层，准则层、指标层；
3-2)构造判断矩阵；
判断矩阵的构成：首先对层次结构模型中每层的各个因素的相对重要性进行判断，然后将判断数值进行列表组成判断矩阵；它表示同一层与上一层的某因素有关，同时对两者之间的相对重要性进行比较。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在3-2)构造判断矩阵中，
若A层次中因素AK与下层次B1，B2...Bn有联系。则判断矩阵P:
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bij是P中的元素，表示对因素Ak来讲，Bi与Bj之间相对重要性的数值；引入层次分析法AHP将复杂的问题细化，将其分成一个有序的递阶层次结构，然后根据这个递阶层次结构来确定各个因素的权重，再通过两两比较计算矩阵的最大特征根以及最大特征跟所对应的特征向量，最终确定各指标的权重。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第四步选取典型区域进行评估中，具体包括：
1)、电网结构及运行方式
4-1)110kV电网结构及运行方式
4-1-1)电网结构
由2座220kV变电站作为电源，中间“π”接入2座110kV变电站，形成双链结构；
110kV电网应按最终双侧电源的三链链式接线模式规划；过渡时期，110kV电网采用双侧电源辐射、双链链式接线模式；
4-1-2)运行方式
正常方式下，每回电源线路带1座110kV变电站2台主变并列运行，分段开关断开，与另外两台主变之间分列运行；两回联络线分别由2个110kV变电站充电运行、对侧开关热备用；当一个110kV变电站电源线路发生N-1故障情况时，分段开关自投，由非故障线路带全站4台主变。严重故障方式下，由对端主供线路供电主变不超过6台；
4-2)10kV电网结构及运行方式
4-2-1)电网结构
双环网接线：由2座110kV变电站不在同一条110kV母线的不同主变的10kV侧分别馈出2回10kV电缆线路，由多个环网单元组成电缆双环网，每条线路分段数宜为3～5段，每段线路挂接配变容量约为1500-2500kVA，最小不宜低于1000kVA，最大不宜超过4000kVA；每条线路挂接配变容量不宜超过10000kVA；
三电源开关站接线：由1座110kV变电站不在同一条110kV母线的不同主变的10kV侧分别馈出2回10kV电缆线路，接入开关站4#、5#母线，该2回线路作为主供电源；由另1座110kV变电站10kV侧馈出1回10kV电缆线路，接入开关站6#母线，该回线路作为备用电源；正常运行方式下，母联开关断开，开关站分母线运行；
4-2-2)运行方式
双环网的联络点位于联络点两侧供电负荷相当的位置，即线路的功率分点，正常方式下，联络开关断开，与双环网直接相连的开关站、配电室、环网单元中分段开关断开，4回电缆线路各带双环网总负荷的1/4左右，若双环网中任一段线路故障，则该线路所在环网的联络开关自投，由另一侧电源供电，若一个开关站、配电室、环网单元内一段母线上2回10kV线路同时故障，则分段开关自投，由另一段母线供电；
2)、配电自动化配置：
5-1)故障处理方式；
A+类区域故障处理方式采用集中式或智能分布式。主干线开关、联络开关，分段开关、进出线较多的开关站、环网单元和配电室，应配置“三遥”即遥测、遥信、遥控，配电自动化终端；对一般性节点，如无联络的末端站室，应配置“两遥”即遥测、遥信，配电自动化终端，用户进线处应配置分界开关具备遥测、遥信功能；
5-2)通信方式；
以光纤通信方式为主，载波、无线为辅。配电主站与通信汇集型子站的配电骨干层通信，采用具备有迂回能力和较高生存性的光纤传输网；
5-3)、保护配置；
110kV线路主要采用光纤纵差保护，过电流、电压、零序电流、相间距离、接地距离；10kV线路应采用过流、速断、零序保护；双环网电缆线路设纵差保护；特级、一级重要用户应安装备自投；
3)、重要用户接入
重要客户的电源应来自不同的变电站馈出的双路或多路电源，且以上不同变电站上级电源应来自不同方向的220kV变电站；重要客户的电源不得串接其他客户；特级重要客户必须配置自备应急电源；
4)、转供能力
某区每座110kV变电站10kV出线全部形成站间联络，负荷转移能力为100％；
利用模糊隶属度函数法计算指标得分，计算典型区域指标得分。
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- 2017-12-14 CN CN201711338930.8A patent/CN108053116A/zh active Pending
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