第42卷 第12期 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制 Vol.42 No.12 2014年6月16日 Power System Protection and Control Jun. 16, 2014

基于N-1和負(fù)荷特性的配電網(wǎng)最大接入容量研究

劉勝利1 ,陳建華2，曹 陽3，陳剛國4

(1.國網(wǎng)浙江平湖市供電公司,浙江 嘉興 314200; 2.深圳抽水蓄能電站建設(shè)管理局,廣東 深圳 518115；

3.國網(wǎng)浙江省電力公司，浙江 杭州 310027；4.國網(wǎng)嘉興供電公司，浙江 嘉興 314200）

摘要：分析配電網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)（open2000）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)線路平均負(fù)載率偏低,一些線路處于輕載或空載狀態(tài),配電網(wǎng)冗余度過高、整體利用率低,資源浪費(fèi),但同時(shí)又有部分配電網(wǎng)線路處于重載狀態(tài),不滿足N-1準(zhǔn)則要求,影響電網(wǎng)可靠運(yùn)行。針對(duì)以上問題,研究出了基于N-1和負(fù)荷特性的配電網(wǎng)最大接入容量。對(duì)規(guī)范配電網(wǎng)線路接入的配電變壓器總?cè)萘?使配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、負(fù)載率合理,并滿足N-1準(zhǔn)則的要求有重要參考價(jià)值。同時(shí)也可作為對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行的配電網(wǎng)接入容量合理性的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：N-1；負(fù)荷特性；負(fù)載率；配電網(wǎng)；最大接入容量

The largest access capacities analysis of distribution grid based on N-1 and the load characteristics

LIU Sheng-li1, CHEN Jian-hua2, CAO Yang3, CHEN Gang-guo4

(1. State Grid Zhejiang Pinghu Power Supply Company, Jiaxing 314200, China; 2. Shenzhen Pumped Storage Power Station Construction and Administration Bureau, Shenzhen 518115, China; 3. State Grid Zhejiang Electric Power Company, Hangzhou

310027, China; 4. State Grid Jiaxing Power Supply Company, Jiaxing 314200, China)

Abstract: This paper analyzes the monitoring data of distribution automation management system (open2000) and finds that the average line load rate of distribution grid is low, some of the lines are in the light load or no-load condition, distribution grid redundancy is too high, the overall utilization is low, and the resource is wasted, but while there are parts of the distribution grid line is overloaded, which can not meet the N-1 standard requires and affect the grid reliable operation. To solve the above problems, this paper develops the maximum distribution grid access capacities based on N-1 and load characteristics. It has important reference value to regulate the total capacity of distribution transformer accessing distribution line, guarantee economic operation of distribution grid and reasonable load rate, and meet the requirements of N-1 criterion. It also can be regarded as a calibration standard for access capacity rationality of existing distribution grid.

Key words: N-1; load characteristics; load factor; distribution grid; maximum access capacity 中圖分類號(hào)： TM71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1674-3415(2014)12-0126-05

0 引言

配電網(wǎng)（本文所指配電網(wǎng)為10 kV中壓配電網(wǎng)）是電網(wǎng)中直接向用戶供電的部分，且規(guī)模龐大，故其可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。分析國網(wǎng)平湖市供電公司配電網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)（open2000）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)線路平均負(fù)載率偏低，一些線路處于輕載或空載狀態(tài)，配電網(wǎng)整體利用率低，資源浪費(fèi)，但又有部分配電網(wǎng)線路處于重載狀態(tài)，不滿足N-1準(zhǔn)則要求，影響電網(wǎng)可靠運(yùn)行。而配電網(wǎng)負(fù)載率與其接入的配電變壓器總?cè)萘浚ǜ髋潆娮儔浩黝~定容量之和）密切相關(guān)。目前有較多文獻(xiàn)研究配電網(wǎng)，

文獻(xiàn)[1]對(duì)配電網(wǎng)可靠性算法進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[2-4]對(duì)配電網(wǎng)評(píng)價(jià)方法和負(fù)荷預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[5-8]對(duì)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模糊評(píng)價(jià)、可控性評(píng)估和接線方式評(píng)估進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[9-12]對(duì)已知負(fù)荷下配電網(wǎng)最大供電能力作了相關(guān)研究。各類文獻(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)很多方面作了相關(guān)研究，但對(duì)其接入的配電變壓器總?cè)萘繀s沒有相關(guān)研究，僅有文獻(xiàn)[13]對(duì)各電壓等級(jí)接入的配電變壓器最大總?cè)萘孔髁嗽瓌t性規(guī)定，但其沒有根據(jù)負(fù)荷特性的不同和N-1準(zhǔn)則的要求，分明別類地明確配電網(wǎng)線路接入的配電變壓器最大總?cè)萘�。綜上所述，有必要對(duì)不同負(fù)荷特性下配電網(wǎng)線路接入的配電變壓器最大總?cè)萘窟M(jìn)行研究,

劉勝利，等 基于N-1和負(fù)荷特性的配電網(wǎng)最大接入容量研究 - 127 -

規(guī)范配電網(wǎng)線路配電變壓器總?cè)萘康慕尤�，使配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、負(fù)載率合理、并滿足N-1準(zhǔn)則的要求。

1 最大接入容量理論簡(jiǎn)介

1.1 配電網(wǎng)線路負(fù)載率

配電網(wǎng)線路負(fù)載率T定義為

T=

PmaxS （1）

Ncos?

式中：Pmax為線路實(shí)際最大負(fù)載（kW）；SN為線路

額定輸送容量（kVA）,與線路型號(hào)、架設(shè)或敷設(shè)方式、環(huán)境條件有關(guān)；cosφ為功率因素，文獻(xiàn)[14]第7、8條規(guī)定10 kV電壓等級(jí)功率因素要達(dá)到0.95。

線路實(shí)際最大負(fù)載Pmax定義為

Pmax＝∑SNicos? K （2） 式中：∑SNi為線路接入的配電變壓器總?cè)萘浚ǜ髋潆娮儔浩鞯念~定容量之和）；cosφ定義與式（1）相同；K為線路主線最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，該系數(shù)以配電變壓器額定容量為基礎(chǔ)，綜合各配電變壓器最大負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)間時(shí)的線路最大負(fù)荷計(jì)算系數(shù)。 1.2 配電網(wǎng)線路接入的配電變壓器總?cè)萘?/p>

綜合式(1)和式(2)得出配電網(wǎng)線路接入的配電變壓器總?cè)萘俊芐Ni為

∑STNi＝

K

SN （3）

式中，SN在線路型號(hào)、架設(shè)或敷設(shè)方式、環(huán)境條件給定的情況下，為一定值。各種型號(hào)線路SN如表1~表4所示。

表1 10 kV電力電纜線路額定輸送容量 Table 1 The rated of 10 kV power transmission capacity of

cable lines

電壓等級(jí)YJV22- 允許持額定輸送 允許持續(xù)最大載流量kV 8.7/15kV-續(xù)最大容量 載流量選取條

選取依 3 mm2 載流量/ A SN/kVA 件 據(jù)

10 25 103 1787 導(dǎo)體最高工作10 35 127 2198 溫度90度,環(huán)10 50 146 2520 境溫度40度,文獻(xiàn)10 70 179 3092 空氣中敷設(shè),[15]表10 95 221 3825 單層6根并排C.0.3、10 120 254 4397 校正系數(shù)取表10 150 287 4969 0.8(考慮到變D.0.1、10 185 330 5719 電所電纜層電表10 240 385 6667 纜間的距離均D.0.4、較緊密,校驗(yàn)表10 300 442 7650 系數(shù)取極小D.0.5 10

400

517

8954

值）

表2 10 kV架空絕緣線路額定輸送容量

Table 2 The rated of 10 kV transmission capacity of overhead

JKLYJ— 允許持續(xù)額定輸送允許持續(xù)載流 10 kV—mm2

最大載流容量最大載流量選量/A S量選取條取依N/kVA 件

據(jù)

10

25 122 2 112 10 35 149 2 584 10 50 180 3 120 文獻(xiàn)

10 70 227 3 924 導(dǎo)體最高[16]10 95 277 4 791 工作溫度表10 120 320 5 547 90°,環(huán)境C2、10 150 367 6 351 溫度40°。

表10 185 423 7 328 C3

10 240 503 8 715 表3 10 kV架空鋁鋼絞線線路額定輸送容量

Table 3 The rated of 10 kV transmission capacity of overhead

電壓允許持額定輸送允許持續(xù)載流等級(jí)/ LGJ—mm2

續(xù)最大容量最大載流量選kV 載流量/A S量選取條取依N/kVA 件

據(jù)

10 25 145 2 511 10 35 175 3 031 10 50 215 3 723 10 70 260 4 503 導(dǎo)體最高10 95 315 5 455 工作溫度文獻(xiàn)10 120 390 6 754 90°,環(huán)境[17]

10 150 450 7 794 溫度 10 185 520 9 006 40°

10 240 630 10 911 10

300 720

12 470

表4 10 kV架空鋁絞線線路額定輸送容量

Table 4 The rated of 10 kV transmission capacity of overhead

aluminum wire line

電壓允許持額定輸送允許持續(xù)最載流等級(jí)LJ—mm2

續(xù)最大/kV 載流量容量大載流量選量選/A SN/kVA 取條件

取依據(jù)

10 25 145 2 511 10 35 175 3 031 10 50 200 3 464 10 70 280 4 849 導(dǎo)體最高工10 95 335 5 802 作溫度文獻(xiàn)10 120 395 6 841 90°,環(huán)境10 150 450 7 794 溫度 [17]

10 185 515 8 919 40°

10 240 610 10 565 10

300 705

12 210

- 128 - 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制

T的取值根據(jù)文獻(xiàn)[18]5.8.3條和文獻(xiàn)[19]4.2條的N-1準(zhǔn)則，定義為

T=

N?1N

（4）

式中：N為同一環(huán)網(wǎng)中線路回?cái)?shù)，即當(dāng)線路為手拉

手或單環(huán)網(wǎng)線路的2聯(lián)絡(luò)時(shí)N＝2，為3聯(lián)絡(luò)時(shí)N=3，雙環(huán)網(wǎng)的4聯(lián)絡(luò)時(shí)N=4，如表5所示。

表5 T的最大取值

Table 5 Maxium values of T

線路聯(lián)絡(luò)數(shù)

N T的最大取值

2 2 50% 3 3 67% 4

4

75%

綜上所述，線路負(fù)載率T和額定輸送容量SN在一定的條件下為已知，要研究配電線路接入的配電變壓器總?cè)萘俊芐Ni ,研究出K的取值即可。

2 最大接入容量研究及成果

當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)處于過渡期，配電網(wǎng)網(wǎng)架多為2聯(lián)絡(luò)，按文獻(xiàn)[13]條文說明7.2.4條，T最大取值宜為50％。線路額定輸送容量SN可根據(jù)其型號(hào)在表1~表4中查得。K的取值與負(fù)荷特性,接入的配電變壓器數(shù)量相關(guān),目前沒有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)K的取值有規(guī)定或建議值，研究K的取值是本文的關(guān)鍵任務(wù)。根據(jù)式（2）可得出K的計(jì)算公式為

K＝

Pmax

cos∑S （5）

Ni

根據(jù)國網(wǎng)浙江平湖市供電公司2013年運(yùn)行且?guī)ж?fù)載的163條10 kV線路的最大負(fù)荷和線路接入的配電變壓器總?cè)萘�，按式�?）計(jì)算得出各條線路的主線最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)K。先按工業(yè)，工業(yè)、居民生活、商辦（工業(yè)裝機(jī)大于50％）混合，居民生活,居民生活、工業(yè)、商辦（居民生活裝機(jī)大于50％）混合，商辦，居民生活、商辦（居民生活裝機(jī)大于50％）混合等6大類負(fù)荷特性對(duì)163條10 kV線路進(jìn)行一級(jí)歸類；再將各類負(fù)荷特性的10 kV線路，根據(jù)接入的配電變壓器數(shù)量區(qū)間進(jìn)行二級(jí)歸類。比較負(fù)荷特性和接入的配電變壓器數(shù)量區(qū)間相同的線路的同時(shí)系數(shù)大小，取最大值，即為該類線路的主線最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)Kx。