配電網(wǎng)分析及應(yīng)用

配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治鍪歉鶕?jù)配電電氣元件的連接關(guān)系，把整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)看成線與點(diǎn)結(jié)合的拓?fù)鋱D，然后根據(jù)電源結(jié)點(diǎn)、開關(guān)結(jié)點(diǎn)等進(jìn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B線分析，它是配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、故障定位、隔離及供電恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等其它分析的基礎(chǔ)。

配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)龐大且復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于故障或負(fù)荷轉(zhuǎn)移操作中開關(guān)的開合，經(jīng)常發(fā)生變化。作為配電網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算需要進(jìn)一步提高，因此迫切需要一個(gè)好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌惴?。好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌惴☉?yīng)該有效且直觀，它不僅能滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化中的不同高級(jí)功能的要求，還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)連通性的快速跟蹤和識(shí)別，適應(yīng)事件變化。同時(shí)還應(yīng)節(jié)省存儲(chǔ)空間和其他高級(jí)計(jì)算功能的時(shí)間。目前國(guó)內(nèi)外在這方面現(xiàn)有的研究有關(guān)聯(lián)表矩陣表示法、網(wǎng)基矩陣表示法、結(jié)點(diǎn)消去法、樹搜索表示法、離散處理法等。

(1)關(guān)聯(lián)表矩陣表示法，聯(lián)表矩陣，設(shè)備編號(hào)來分析設(shè)備的連接關(guān)系，得到網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?。其中建立了兩個(gè)表矩陣，N行13列的結(jié)點(diǎn)描述矩陣和M行16列的支路描述矩陣。這兩個(gè)矩陣即包含了每一個(gè)結(jié)點(diǎn)和每一條支路所相關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)或支路號(hào)，以及各自的屬性。由于配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基于關(guān)聯(lián)表的搜索分析方法會(huì)很復(fù)雜費(fèi)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖俑櫋?/p>

(2)網(wǎng)基矩陣表示法:該方法是基于圖論的表示方法。其基本思想是:配電網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)變結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)由結(jié)點(diǎn)和弧構(gòu)成。稱變結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的各種允許結(jié)構(gòu)形態(tài)為網(wǎng)形，稱所有網(wǎng)形中出現(xiàn)的弧的并集對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)圖為變結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)基。網(wǎng)基用網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣來描述，對(duì)于一個(gè)N結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣為N行N列的方陣，該矩陣表示了結(jié)點(diǎn)間的連接關(guān)系。網(wǎng)形則采用弧結(jié)構(gòu)矩陣來描述。將網(wǎng)基矩陣經(jīng)基形變換得到描述網(wǎng)形的弧結(jié)構(gòu)矩陣。該方法從配電網(wǎng)絡(luò)的變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，能有效的表示配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但是它是基于矩陣的表示方法，而配電網(wǎng)絡(luò)的矩陣稀疏程度很高，占用了較大的存儲(chǔ)空間。

(3)結(jié)點(diǎn)消去法:該方法即通過消去中間節(jié)點(diǎn)，降低鄰接矩陣的階數(shù)，減少計(jì)算量和計(jì)算冗余度，提高計(jì)算速度。這種算法的基本思想是忽略掉中間結(jié)點(diǎn)，只分析對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有重要影響作用的結(jié)點(diǎn)之間的連通狀態(tài)。結(jié)點(diǎn)消去法適用于任何接線方式，尤其對(duì)復(fù)雜的接線分析非常有效。大大減少了計(jì)算冗余度和計(jì)算量，提高了計(jì)算速度。但會(huì)影響到狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、故障定位、隔離及供電恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等其它分析。

(4)樹搜索法:在樹搜索中，將母線看作圖的頂點(diǎn)，將支路看作是圖的邊。通常對(duì)配電網(wǎng)來說，開關(guān)變位造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化的情況是很少發(fā)生的。在大多數(shù)情況下，開關(guān)變位的影響是局部的，基于此當(dāng)開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，只搜索斷開開關(guān)所在的廠站電壓等級(jí)的拓?fù)浞治龇椒ǎ商岣呔W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲂省?/p>

(5)離散處理法:電力系統(tǒng)既含連續(xù)動(dòng)態(tài)，也含離散動(dòng)態(tài)。開關(guān)狀態(tài)變化引起電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，是一種典型的離散事件動(dòng)態(tài)過程。把整個(gè)電網(wǎng)拓?fù)浞治鰡栴}分解為若干基本分析單元，采用基本分析單元的有色Petri網(wǎng)模型，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，只需重新計(jì)算受變化的開關(guān)狀態(tài)影響的母線，可提高拓?fù)浞治龅男?。通過對(duì)上述算法的比較、分析，可以看出各有特點(diǎn)，然而孤立地使用其中任意一種都無法達(dá)到直觀、有效、快速等配電網(wǎng)拓?fù)涞木C合要求。因此要充分借鑒前人的研究成果，根據(jù)實(shí)際情況來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治觥?

配電網(wǎng)按電壓等級(jí)來分類

可分為高壓配電網(wǎng)(35-110KV)，中壓配電網(wǎng)(6-10KV，蘇州有20KV)，低壓配電網(wǎng)(220/380V);

在負(fù)載率較大的特大型城市，220KV電網(wǎng)也有配電功能。

按供電區(qū)的功能來分類

可分為城市配電網(wǎng)，農(nóng)村配電網(wǎng)和工廠配電網(wǎng)等。

在城市電網(wǎng)系統(tǒng)中,主網(wǎng)是指110KV及其以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)，主要起連接區(qū)域高壓(220KV及以上)電網(wǎng)的作用

配電網(wǎng)是指35KV及其以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)，作用是給城市里各個(gè)配電站和各類用電負(fù)荷供給電源

配電網(wǎng)一般采用閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行,其結(jié)構(gòu)呈輻射狀。配電線的線徑比輸電線的小,導(dǎo)致配電網(wǎng)的R /X 較大。由于配電線路的R /X 較大, 使得在輸電網(wǎng)中常用的這些算法在配電網(wǎng)的潮流計(jì)算中其收斂性難以保證。