地区电网与大电网运行方式评估指标的选取及比较研究

地区电网与大电网运行方式评估指标的选取及比较研究

包依平，黎灿兵，张荣森，唐升卫，李 龙，吴 波

（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙，410082）

摘 要：基于目前电网运行方式评估指标的单一和量化不足，本文从电网的安全、可靠、经济、优质和高效等几个方面分别对地区电网和大电网全面系统地选取了电网运行方式评估指标，并对其中的大部分指标进行了量化。根据地区电网与大电网在规模大小、电压等级、输送容量、复杂程度和互联强度等方面的不同，分析了造成地区电网和大电网运行方式评估指标存在显著差异的内在原因。 关键字：运行方式；评估指标；地区电网；大电网

0 引言

电网运行方式是电网调度部门运行方式科编制的电网生产和运行的技术方案。电网运行方式的主要目标是为电网的安全、稳定、可靠、优质、经济运行提供决策，在电力生产、流通和使用的全过程起着至关重要的作用。在传统的运行方式编排中，一般是由电力调度通信部门方式科的专业人员根据前一年的电网生产运行情况以及年初的负荷和发电预测，再凭经验知识制定出电网年度运行方式的初稿，然后通过电网的安全稳定计算来评判该年度运行方式的可行性，在这个过程中缺少全面系统的量化评估指标。因此，选取合适的评估指标对电网运行方式进行评估显得十分迫切。

目前国内外已有不少文献对电网运行方式的评估进行了研究，并提出了一些评估指标。文献[1-5]分别从电网的安全、稳定、可靠等单方面性质对运行方式进行了评估，但大多不具有量化的指标；文献[6]从电网供电安全性出发，提出事故后果严重程度指标、系统网架结构强弱指标和系统整体安全性指标，来分析电网的静态安全；文献[7-9]通过选取系统的一些停电指标和电网运行的充裕度指标分别对电网的供电可靠性和运行可靠性进行了评估；文献[10]提出了比较全面的电网运行方式评估指标，但只是单纯的针对地区电网；文献[11]提出了大电网动态稳定风险评估的概念及指标，并对某实际运行的大电网进行了评估；文献[12,13]对复杂电力系统进行了风险评估，对大电网运行方式安全评估有一定借鉴作用。纵观已有的有关电网运行方式评估指标的文献，它们选取的评估指标大

都不够全面系统，多数从单方面性质来对电网运行方式进行评估，而且未见有对电网规模的大小对运行方式评估指标选取的影响进行过研究。本文以年度运行方式选取评估指标，根据地区电网和大电网在规模大小、电压等级、输送容量、复杂程度和互联强度等方面的异同，对它们各自的运行方式进行比较研究，从电网的安全、可靠、优质、经济和高效等方面选取全面系统的运行方式评估指标分别对地区电网和大电网进行运行方式的评估，并对造成它们在运行方式评估指标选取上的差异做了详细和深入的分析，从而更深刻的认识到地区电网与大电网运行方式评估的异同，为运行方式编排做出合理的决策。

1 地区电网运行方式评估指标

地区电网是从省级输电主干网或地区发电厂接受电能，经由中间输电网络，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。在网络拓扑结构上，地区电网通常是闭环设计开环运行，存在常开的联络开关和互馈线，具有一定的冗

余度。《电网调度管理条例》[14]

第二条规定：电网调度机构为保障电网的安全、优质、经济运行，对电网运行进行的组织、指挥、指导和协调。所以我们也应以电网安全性、供电可靠性、最优质的电能、最小的网损率和最低的能耗为标准，再根据地区电网自身的特点来选取地区电网运行方式评估指标。 1.1 地区电网安全性指标

地区电网的电压等级不高，负荷较轻，且动态元件少，所以一般认为地区电网中没有明显的动态过程，同时地区电网通常具有闭环设计、开环运行的特点。以上这些决定了地区电网的安全性指标主要指静态安全指标。

1.1.1 主变压器和主干线路负载率

λTi(λLl)=PTi(PLl)

STi(SLl)×100% （1）

其中：λTi和λLi分别是主变压器负载率和主干线路负载率；PTi和PLl分别是变压器i和线路l的最大负荷量；STi和SLl分别是变压器i和线路l的最大

容量。

1.1.2 N 1最大切负荷率

地区电网N-1校验中，供电恢复方案中的最大负荷切除率是一个衡量地区电网静态安全性的一

个很重要的指标[10]

。 λcut_max=max(j

∑Si/∑Sload) （2）

i∈cut_j

其中：λcut_max表示N 1最大切负荷率，集合cut_j表示对设备j做N 1校验时所需要切负荷的节点集，Si表示第i个节点所切除的负荷量，∑Sload表示全网总负荷量。

1.1.3 短路电流指标

地区电网发生短路时,很大的短路电流会使电力设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时会破坏电网内用电设备的正常工作。短路电流偏离额定限值的大小关系到该运行方式的优劣程度。根据相关规定，220kV、110kV、35kV线路的短路电流限值分别为50kA、25kA、25kA。通过对电网运行方式的网络拓扑结构以及电网各节点的功率分布，来计算短路电流的大小并判断是否在短路电流限额之内。

用SCC表示短路电流指标[10]

，若合格则SCC为1，否则为0：

SCC= 1(I

short

<Imax) （3） 0(Ishort≥Imax)其中：Ishort表示短路电流，Imax表示短路电流限额。 1.2 地区电网可靠性指标

地区电网跟用户联系紧密，其可靠性主要表现为电网的不连续供电对用户的影响程度，以下面这几个指标来衡量地区电网运行方式的供电可靠性[7]

。

1.2.1 系统平均停电频率（SAIFI）和用户平均停电频率（CAIFI）

SAIFI=用户总停电次数ACI总用户数=∑λiNi

∑N （4）

i

其中λi为故障率，Ni为负荷点i的用户数，SAIFI的单位为次/（用户·年） CAIFI=

用户总停电次数ACI

受停电影响的总用户数

（5）

1.2.2 系统平均停电持续时间（SAIDI）和用户平均停电持续时间（CAIDI）

SAIDI=用户停电持续总时间CID总用户数=∑TiNi

∑N （6）

i其中Ti为i个用户的年平均停电时间，h/年。 CAIDI=用户停电持续总时间CID用户总停电次数=∑TNii

∑λ （7）

iNi

1.2.3 平均供电不可用率（ASUI）和系统总电量不足（ENS）

ASUI=用户不能供电小时数∑ii用户要求供电总小时数=TN

∑N （8）

i×8760

ENS=∑LaiTi=∑LpifTii （9） 其中Lai为连接在每个负荷点i上的平均负荷；Lpi为负荷点i的峰荷，fi为负荷系数。

1.3 地区电网电能质量指标

地区电网制定的运行方式是否能给用户提供优质的电能是衡量该运行方式好坏的重要指标之一。高质量的电能供应有利于用户摒弃高能耗的生活方式(比如用煤做燃料)，这样用户会更倾向于使用电能来替代其他的化石燃料。地区电网基本不存在频率偏差问题，因此，地区电网电能质量指标主

要以电压波动指标和电压瞬时中断指标表示[15]

。 1.3.1 电压的波动指标

电压的波动是指由于波动性负荷在运行过程中频繁地从地区电网取用快速变动电能，即出现冲击性功率变化，造成公共连接点电压在短时间里急剧变动，并且明显偏离标称电压值的现象，用D表示电压的波动。

D=

U' U

U×100% （10） N

其中：U为波动性负荷接入地区电网前电网的电压

值，U'为波动负荷接入地区电网后电 …… 此处隐藏：2869字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……