含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性評估

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采用改進的最小割集算法對含分布式電源的配電網(wǎng)進行可靠性評估。然后將分布式電源接入傳統(tǒng)典型配電網(wǎng)，計算分布式電源接入前后可靠性的各項指標，分析不同數(shù)量、不同種類的分布式電源對配電網(wǎng)可靠性的影響。

分布式電源配電網(wǎng)可靠性評估最小割集算法

1引言

本文采用改進的最小割集算法對含分布式電源的配電網(wǎng)進行可靠性評估。然后將分布式電源接入傳統(tǒng)典型配電網(wǎng)，計算了分布式電源接入前后可靠性的各項指標，驗證了分布式電源在改善電網(wǎng)可靠性方面的作用，同時分析了不同數(shù)量、不同種類的分布式電源對配電網(wǎng)可靠性的影響。

2最小割集算法

最小割集法將計算限定在最小的范圍之內(nèi)，這樣能夠降低計算工作量。由于每個割集中的元件都是相互關(guān)聯(lián)的，運用最小割集法時，首先要對最小割集進行確定，探尋出負荷點到電源點的供電路徑。對于滿足并聯(lián)關(guān)系的割集內(nèi)部元件，計算出并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性指標，公式如下：

（1）

（2）

（3）

式中：

為并聯(lián)系統(tǒng)的年平均停電時間;

為元件Ei的年平均停電時間;

為并聯(lián)系統(tǒng)的平均停運持續(xù)時間;

為并聯(lián)系統(tǒng)的故障率;

為元件的平均停電持續(xù)時間。

3基于改進最小割集法的配電網(wǎng)可靠性評估

本章假設(shè)在負荷總量不超過發(fā)電總量時線路的潮流不會出現(xiàn)過載，即認為孤島能夠形成。由于負荷也是隨時間變化，考慮到計算的精度和快速性，可以用文獻[4]介紹的方法，將負荷分為10個等級水平，并計算出各個負荷水平出現(xiàn)的概率。由于DG發(fā)電量的不確定性和負荷的隨機變化性，使得在發(fā)生故障后孤島不能總是形成，孤島的形成具有一定的概率性。

當發(fā)生上行故障時，孤島形成的概率用公式表示為

（4）

式中

為孤島形成的概率;

為DG的發(fā)電量不小于某一負荷水平的累積概率;

為負荷在某一水平的概率;

為DG的故障率。

因此，由全概率公式可以得到，孤島內(nèi)負荷點LP的可靠性指標計算公式為：

（5）

（6）

10

式中

為孤島范圍內(nèi)的負荷點的故障率;

為孤島范圍內(nèi)的負荷點每次故障平均停電持續(xù)時間;

為孤島范圍內(nèi)的負荷點年平均停電時間;

為配電網(wǎng)不帶DG時負荷點的故障率;

為配電網(wǎng)不帶DG時負荷點的年平均停運時間;

為配電網(wǎng)帶DG且孤島能夠形成時島內(nèi)負荷點的故障率;

為配電網(wǎng)帶DG且孤島能夠形成時島內(nèi)負荷點的年平均停運時間。

對于孤島外的負荷點，由于沒有DG繼續(xù)為其供電，因此可以依照傳統(tǒng)配電網(wǎng)最小割集評估方法進行計算。

4算例分析

4.1算例

以IEEE-RBTSBus6系統(tǒng)主饋線F4為基礎(chǔ)，在分支線19和25處參與2處DG。當上游供電路徑發(fā)生故障時，通過斷路器操作，形成孤島1和孤島2繼續(xù)給島內(nèi)負荷供電，如圖1所示。圖中LPi表示第i個負荷點。

該系統(tǒng)有23個負荷點、1個隔離開關(guān)、23臺配電變壓器、4臺斷路器、23個熔斷器（裝設(shè)在負荷線路首端）。隔離開關(guān)操作時間為20分鐘。

4.2采用最小割集算法計算可靠性

運用本章提出的方法，對圖1所示的配電網(wǎng)進行仿真計算，研究參與分布式電源前后對配電網(wǎng)供電可靠性指標的影響。

方案一：不考慮分布式電源的作用，計算出的負荷點可靠性指標，如表1所示。

方案二：設(shè)兩處DG均采用微型燃氣輪機，其故障率為4%，分別計算了1臺、2臺和3臺微型燃氣輪機后的可靠性指標（如表2所示）。

方案三：設(shè)兩處DG均采用風(fēng)力發(fā)電機組WTG，表3列出了這種方案下分別計算了參與1臺、2臺和3臺WTG后的的負荷點可靠性指標計算結(jié)果。

從三種方案的可靠性指標計算結(jié)果可以看出：

（1）有DG和無DG的方案相比，DG的接入只對孤島內(nèi)的負荷點可靠性有影響，能使孤島內(nèi)的負荷點的故障率和年平均停運時間減小，并且顯著提高系統(tǒng)可靠性。

（2）隨著接入DG數(shù)量的增多，孤島形成概率增大，負荷點的故障率和年平均停運時間降低，負荷點的供電可靠性提高。

（3）隨著接入DG數(shù)量的增多，其對系統(tǒng)可靠性指標的改善程度逐漸變小，因此可以綜合考慮經(jīng)濟成本、環(huán)境等各方面的因素，以決定DG的投運數(shù)量。

（4）程序