基于配電網(wǎng)電力軟件包測試研究

21ic智能電網(wǎng)：安全可靠的電網(wǎng)是維持國民經(jīng)濟發(fā)展以及人民生活水平的重要保障。電網(wǎng)故障引起供電中斷所造成的經(jīng)濟損失和社會(huì )影響往往是巨大的。配電網(wǎng)是電力系統中聯(lián)系電源與用戶(hù)的一個(gè)重要環(huán)節，其供電可靠性水平的高低與電力用戶(hù)有著(zhù)直接的關(guān)系。保證供電可靠性是配電網(wǎng)規劃與運行管理中需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。

電網(wǎng)的供電可靠性與電網(wǎng)建設的經(jīng)濟性有時(shí)是相互矛盾的兩個(gè)方面。提高供電可靠性，則可能需增加對電網(wǎng)的投資，使電網(wǎng)的經(jīng)濟性下降，但若不采取措施提高可靠性，則包括停電損失在內的電網(wǎng)總成本可能反而會(huì )上升。如何使電網(wǎng)供電可靠性與電網(wǎng)經(jīng)濟性之間協(xié)調達到最大滿(mǎn)意程度，則要通過(guò)可靠性成本/效益分析來(lái)完成。首先需要合理地定量評價(jià)電網(wǎng)的供電可靠性，找出其薄弱環(huán)節，然后通過(guò)成本/效益分析來(lái)采取合理的措施提高電網(wǎng)供電可靠性。因此，開(kāi)發(fā)具有實(shí)用性的配電網(wǎng)供電可靠性定量評估及可靠性成本/效益分析軟件包系統具有重要的意義。

軟件包設計思路

軟件包開(kāi)發(fā)遵循實(shí)用、方便和可擴展性的設計原則。配電網(wǎng)接線(xiàn)復雜、設備數目多、涉及的信息量大，各設備參數及功能之間存在一定作用關(guān)系，相應的數據及其處理密切相關(guān)。本文采用面向對象的計算機編程技術(shù)設計軟件包平臺，在圖形化操作界面(如圖1示)上用圖元的形式把設備的參數和狀態(tài)集中在一起，然后利用這些圖元信息和圖元之間的聯(lián)絡(luò )信息形成計算用數據，最后應用可靠性理論計算配電網(wǎng)的各種可靠性評估指標。

根據面向對象的方法本文設計了圖元的基本類(lèi)，定義了普通圖元所具有的所有功能，具體的電氣設備圖元類(lèi)可以通過(guò)繼承普通圖元類(lèi)的屬性和編寫(xiě)個(gè)性函數的方法來(lái)完成設計。為在完成圖元繪制的同時(shí)，能夠實(shí)現參數輸入和數據存儲，在圖元總體設計方案中，采用“三位一體”的方法，即對于每一種設備，都設計相應的對話(huà)框類(lèi)、數據庫接口類(lèi)和總體控制類(lèi)。其中的總體控制類(lèi)可以利用對話(huà)框類(lèi)和數據庫接口類(lèi)實(shí)現數據輸入輸出和數據存儲，并利用自身的函數完成圖形繪制等功能。

對配電網(wǎng)進(jìn)行供電可靠性計算以及進(jìn)行有關(guān)提高可靠性的成本/效益分析時(shí)需要依賴(lài)數據庫技術(shù)管理龐大的信息量。開(kāi)發(fā)的軟件包采用關(guān)系數據庫技術(shù)。數據庫中包括(1)設備信息表，如線(xiàn)路、變壓器和開(kāi)關(guān)等設備的型號、名稱(chēng)、額定電壓、電流或容量、設備強迫停運率、計劃停運率、非計劃停運時(shí)間、計劃停運時(shí)間、誤動(dòng)率以及設備狀態(tài)(是否在運行)、設備投資費、電價(jià)、單位停電損失費等;(2)圖形信息表，如設備圖元的端點(diǎn)編號、名稱(chēng)、位置的X和Y坐標值以及所屬網(wǎng)圖的地址等;(3)計算結果表，如系統平均停電頻率、系統平均停電持續時(shí)間、用戶(hù)平均停電持續時(shí)間、平均供電可靠率、系統總的電量不足期望值以及各用戶(hù)點(diǎn)的可靠性指標等];(4)設備故障后果分析表，如各種設備故障對電網(wǎng)所造成的影響分析報告等;(5)可靠性成本/效益分析結果;等等。

在上述的圖形化界面和數據庫基礎上，軟件包綜合考慮配電網(wǎng)接線(xiàn)形式、運行方式、設備故障、設備計劃檢修以及故障情況下供電負荷轉移路徑等影響因素，應用可靠性理論與方法，通過(guò)預想事故后果分析，計算出配電網(wǎng)在選定運行方式下的供電可靠性指標，如配電網(wǎng)發(fā)生故障停電的概率指標，供電可靠率指標、年平均停電時(shí)間指標以及由于配電網(wǎng)設備故障停電造成的電量不足期望值指標和各負荷點(diǎn)指標等;通過(guò)對各種設備故障或檢修對配電網(wǎng)停電影響程度的排序，找出薄弱環(huán)節，分析哪些設備對整個(gè)配電網(wǎng)可靠性影響最大，需要加強其可靠性考核及管理，以提高其運行可靠性;確定提高配電網(wǎng)供電可靠性的具體方案并進(jìn)行相應的成本/效益分析。

軟件包工作流程及功能

繪制配電網(wǎng)電氣接線(xiàn)圖并輸入相關(guān)信息

進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )拓撲分析

確定配電網(wǎng)運行狀態(tài)

計算可靠性評價(jià)指標

找出可靠性薄弱環(huán)節

選則電網(wǎng)可靠性判據

進(jìn)行預想事故后果分析和相應的潮流計算并實(shí)施故障情況下的負荷轉移方案

擬訂改進(jìn)方案，進(jìn)行成本/效益分析

輸出結果

軟件包主要功能包括：

1)配電網(wǎng)電氣接線(xiàn)圖的繪制

可以通過(guò)操作軟件包中標準的制圖工具欄來(lái)繪制配電網(wǎng)電氣接線(xiàn)圖。工具欄分別支持文字輸入、電纜、架空線(xiàn)、用戶(hù)變壓器、進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)、進(jìn)線(xiàn)刀閘、用戶(hù)變壓器保險熔絲和柱上開(kāi)關(guān)等的繪制。

關(guān)于配電網(wǎng)電氣接線(xiàn)圖繪制得是否正確，軟件包有自動(dòng)檢測功能。

2)配電網(wǎng)運行方式的選擇

運行方式不同，電網(wǎng)的供電可靠性也不相同。配電網(wǎng)運行方式的改變實(shí)質(zhì)上是設備運行狀況的改變。設備運行狀態(tài)可以通過(guò)每臺設備對話(huà)框的狀態(tài)欄來(lái)改變，非常方便。

3)可靠性判據的選擇

電網(wǎng)是否可靠是相對于一定準則而言的。關(guān)于可靠性判據的選擇可以通過(guò)軟件包中專(zhuān)門(mén)設置的對話(huà)框來(lái)實(shí)現：

4)可靠性定量評估

對于配電網(wǎng)供電可靠性定量評估的整體思路是：對于每一臺設備，首先根據設備屬性設定它的故障類(lèi)型(如短路、開(kāi)路，以及檢修方式下的故障等)，然后對每種預想事故和故障類(lèi)型求出相應的故障范圍，對故障范圍進(jìn)行可操作恢復供電區域和不可操作恢復供電區域劃分，并實(shí)施非故障區域的負荷轉移模擬，同時(shí)通過(guò)潮流計算，判斷轉移是否成功，最后得到電網(wǎng)的故障事件集合列表，并進(jìn)行相應的可靠性指標計算。

5)自動(dòng)形成預想事故后果分析報告和顯示計算結果及排序功能

用戶(hù)可以通過(guò)查看預想事故后果分析報告和可靠性指標的排序結果尋找可靠性薄弱環(huán)節。

6)可靠性成本/效益分析

為提高電網(wǎng)的供電可靠性，有時(shí)需要增加電網(wǎng)的投資成本，包括新增設備的費用和運行管理費等，相應的可靠性效益可以用因可靠性改善而使供電部門(mén)因少售電量而少收電費的減少和給予用戶(hù)停電損失賠償費的減少以及設備故障維修費的減少來(lái)衡量?？煽啃猿杀?效益分析結果可以通過(guò)顯示的界面查看。

應用實(shí)例

應用所開(kāi)發(fā)的軟件包系統對我國上海市某小區的10kV配電網(wǎng)供電可靠性進(jìn)行定量評估及相應的成本/效益分析。該配電網(wǎng)有8條電源進(jìn)線(xiàn)、130臺10kV/0.4kV用戶(hù)變壓器，41臺柱上油開(kāi)關(guān)，是上海采用配電自動(dòng)化的一個(gè)試點(diǎn)小區。電網(wǎng)分析計算中所需要的電氣設備可靠性參數均為該電網(wǎng)近3年的實(shí)際統計數據。該配電網(wǎng)電氣接線(xiàn)如圖1所示，可靠性指標計算結果如表1的第2列所示。