張偉，崔艷妍，韋濤，劉偉，吳淘，惠飛翔，黃仁樂

(1．中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市100192;2．國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司，北京市102488; 3．國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽省蚌埠市233000;4．國(guó)網(wǎng)北京市電力公司，北京市100031)

柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址定容方法

張偉1，崔艷妍1，韋濤1，劉偉1，吳淘2，惠飛翔3，黃仁樂4

(1．中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市100192;2．國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司，北京市102488; 3．國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽省蚌埠市233000;4．國(guó)網(wǎng)北京市電力公司，北京市100031)

柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的應(yīng)用能夠解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)無法持續(xù)合環(huán)運(yùn)行的問題，是提高供電可靠性的重要手段。為了解決柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址定容的N-P難問題，通過對(duì)選址定容問題進(jìn)行解耦，建立了基于“初篩－細(xì)篩”模式的選址模型，模型以供電可靠性為中心，同時(shí)兼顧供電能力和經(jīng)濟(jì)性等方面，并通過熵權(quán)理想解法對(duì)評(píng)估方案進(jìn)行綜合尋優(yōu);建立了基于凈負(fù)荷和饋線容量的定容模型，模型貫徹資產(chǎn)全壽命周期理念，在分析電網(wǎng)不同發(fā)展階段特性的基礎(chǔ)上，建立了3種適用于電網(wǎng)不同發(fā)展階段的定容方法，具有很強(qiáng)的適用性。通過對(duì)某示范區(qū)的分析，可知，該文所建模型具有很好的科學(xué)性和工程實(shí)用性。

中壓配電網(wǎng);柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置;初篩－細(xì)篩;選址定容

0 引言

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，柔性直流技術(shù)因其良好的可控性和便于分布式電源接入的特點(diǎn)得到了較大的發(fā)展，并已在輸電領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但在城市配電網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用緩慢。目前，全球配電網(wǎng)的發(fā)展都面臨進(jìn)一步提高供電可靠性和大規(guī)模接納分布式能源等難題。柔性直流技術(shù)為解決這一難題提供了可能，柔性直流技術(shù)在海島供電、城市配電網(wǎng)的增容改造、交流系統(tǒng)互聯(lián)、大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)等方面具有較強(qiáng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)［1］。利用柔性直流技術(shù)構(gòu)建的交直流混合配電網(wǎng)可更好地接納分布式電源和直流負(fù)荷，緩解城市電網(wǎng)廊道資源緊張與負(fù)荷密度高的矛盾，同時(shí)也可以在負(fù)荷中心實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功支持，大大提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平，并有效改善電能質(zhì)量，是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向和戰(zhàn)略選擇［2-3］。

目前我國(guó)中壓配電網(wǎng)典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有雙環(huán)式、單環(huán)式、多分段適度聯(lián)絡(luò)和輻射狀結(jié)構(gòu)［4］。城市中壓配電網(wǎng)大多采用“閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行”的方式，不具備潮流調(diào)節(jié)、負(fù)荷均衡和連續(xù)負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能力。為了解決上述問題，國(guó)外學(xué)者提出了采用基于背靠背直流互聯(lián)的環(huán)網(wǎng)功率控制器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行和潮流控制［5］。針對(duì)國(guó)內(nèi)城市配電網(wǎng)進(jìn)一步提高供電可靠性、供電能力和大規(guī)模接納分布式能源的需求，有必要通過柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置對(duì)現(xiàn)有的城市中壓配電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造，通過在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處安裝一定容量的柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行，同時(shí)也可以進(jìn)行潮流分配和無功補(bǔ)償，更好地發(fā)揮現(xiàn)有配電網(wǎng)的供電能力，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性?！半娋W(wǎng)建設(shè)，規(guī)劃先行”，如何確定柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的安裝位置和容量是構(gòu)建交直流混合配電網(wǎng)的重點(diǎn)，也是本文要解決的問題。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于柔性直流輸配電技術(shù)的研究主要集中在輸電網(wǎng)方面，對(duì)于柔性直流配電技術(shù)的研究相對(duì)較少且主要集中在對(duì)裝置特性及裝置接入電網(wǎng)前后對(duì)電網(wǎng)可靠性、供電能力等關(guān)鍵指標(biāo)的影響等方面［6-8］，文獻(xiàn)中鮮見對(duì)柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址定容問題的相關(guān)報(bào)道。本文通過將柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址定容問題進(jìn)行解耦，即先確定裝置的最優(yōu)接入位置，在確定安裝位置的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)?shù)姆椒ù_定裝置的安裝容量，很好地規(guī)避了柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址定容的N-P難問題，該方法在保持較好科學(xué)性的同時(shí)具有很好的工程實(shí)用性，為柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址定容提供了新思路。

1 柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址模型

柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址定容是離散、多目標(biāo)、非線性的綜合優(yōu)化問題，為解決該N-P難問題，本文將柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址、定容問題進(jìn)行解耦處理，首先根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及評(píng)估模型綜合確定柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的安裝位置，在確定安裝位置的基礎(chǔ)上，根據(jù)電網(wǎng)不同的發(fā)展階段，建立了3種柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置端口容量確定方法，以適應(yīng)不同發(fā)展階段電網(wǎng)的需求。

1.1目標(biāo)函數(shù)

建立了“初篩－細(xì)篩”模式的10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址模型。

“初篩”是指基于現(xiàn)有中壓配電網(wǎng)開關(guān)(分段、聯(lián)絡(luò))位置及用戶可靠性需求，考慮不同的安裝位置對(duì)可靠性的不同提升作用，從中篩選出滿足用戶可靠性需求閾值的方案。該方法僅通過計(jì)算方案的可靠性指標(biāo)，確定柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的擬接入位置，因此，經(jīng)過初篩得到的柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置安裝的位置即為滿足用戶可靠性需求閾值的現(xiàn)有分段、聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置。圖1為柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置初篩示意圖。

圖1 柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置初篩示意圖Fig.1 Schematicdiagramofinitialscreeningof flexibleDCloopnetworkcontroller

“細(xì)篩”是指通過確定詳細(xì)的評(píng)估指標(biāo)，對(duì)初篩方案進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的綜合排序和評(píng)估，確定最終的選址方案。建立的目標(biāo)函數(shù)如下:

式中:Gp表示細(xì)篩方案p的最終得分;ωi為指標(biāo)i的權(quán)重;Fp－i為細(xì)篩方案p中指標(biāo)i的得分。本文擬通過熵權(quán)法求解各指標(biāo)權(quán)重(ωi)，通過理想解法對(duì)各細(xì)篩方案進(jìn)行綜合評(píng)估，得到各方案最終得分(Gp)。

細(xì)篩指標(biāo)主要包括可靠性、供電能力、“N－1”通過率、網(wǎng)損率、主變負(fù)載均衡度等5個(gè)指標(biāo)，如圖2所示，下面分別予以介紹。

圖2 柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置細(xì)篩指標(biāo)體系Fig.2 Finescreeningindexsystemofflexible DCloopnetworkcontroller

(1)可靠性(Fp－1):柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置接入不同的位置，對(duì)電網(wǎng)可靠性提升作用不同，本指標(biāo)用以評(píng)估10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置接入電網(wǎng)后，對(duì)電網(wǎng)可靠性指標(biāo)提升的作用，主要通過供電可靠率指標(biāo)進(jìn)行衡量?？紤]現(xiàn)有可靠性評(píng)估方法不再適用于柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置接入后的交直流混合配電網(wǎng)，文獻(xiàn)［9］提出環(huán)輻網(wǎng)解耦算法，將電網(wǎng)分解為環(huán)網(wǎng)和輻射網(wǎng)，通過輻射網(wǎng)評(píng)估結(jié)果對(duì)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行注入功率修正，完成環(huán)網(wǎng)評(píng)估，得到系統(tǒng)可靠性指標(biāo);在此基礎(chǔ)上，建立柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的可靠性模型，最終構(gòu)建適用于交直流混合配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估方法。可靠性指標(biāo)的具體計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)［9］。

(2)最大供電能力(total supply capacity，TSC) (Fp－2):配電網(wǎng)供電能力定義為所有饋線“N－1”校驗(yàn)和變電站主變“N－1”校驗(yàn)均滿足時(shí)，該配電網(wǎng)所能帶的最大負(fù)荷?！癗－1”校驗(yàn)時(shí)要考慮主變間和饋線間的負(fù)荷轉(zhuǎn)帶、主變間以及饋線間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系、主變和饋線的容量、主變過載系數(shù)等配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行約束。

(3)“N－1”通過率(Fp－3):柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置接入電網(wǎng)后，可以增加負(fù)荷的轉(zhuǎn)帶路徑，該指標(biāo)用以評(píng)估柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置接入后，對(duì)電網(wǎng)“N－1”通過率的影響。

(4)網(wǎng)損率(Fp－4):柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置接入后，能夠使饋線潮流均勻分布，降低網(wǎng)損、改善電壓，該指標(biāo)用以評(píng)估柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置接入后，對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)損率的影響。

最大供電能力、“N－1”通過率、網(wǎng)損率指標(biāo)可通過國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(863計(jì)劃)“交直流混合配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)”開發(fā)的“交直流混合配電網(wǎng)規(guī)劃軟件”對(duì)各方案進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而得到各指標(biāo)值。各指標(biāo)求解原理參見文獻(xiàn)［10］。

(5)主變負(fù)載均衡度(Fp－5):該指標(biāo)用以衡量柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置接入后，主變的負(fù)載均衡程度，一般認(rèn)為，主變負(fù)載越均衡，其潮流分布越均勻，網(wǎng)損率越低，電壓質(zhì)量越好。其指標(biāo)計(jì)算方法如下:

1.2熵權(quán)理想解法

熵權(quán)理想解法是解決有限方案多目標(biāo)決策問題的有效方法，是系統(tǒng)工程中對(duì)多方案多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)分析中常用的一種綜合評(píng)價(jià)技術(shù)［11］。在電力行業(yè)中，該方法已有不少的應(yīng)用案例，主要包括變電站和火電廠選址、輸電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綜合評(píng)價(jià)等方面［12-15］。此外，熵權(quán)理想解法在其他領(lǐng)域也有著較為成熟的應(yīng)用［16-17］，此處對(duì)關(guān)鍵計(jì)算步驟進(jìn)行梳理，計(jì)算細(xì)節(jié)及計(jì)算公式不予贅述。

熵權(quán)理想解法由熵權(quán)法和理想解法組成，其中熵權(quán)法用于確定各指標(biāo)權(quán)重;在確定各指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上，由理想解法對(duì)各待選方案進(jìn)行綜合評(píng)估，進(jìn)而選出最優(yōu)方案，其主要計(jì)算步驟如下:

(1)針對(duì)具體問題，確定評(píng)估指標(biāo)體系，如圖2所示;

(2)在步驟(1)的基礎(chǔ)上，確定各評(píng)估方案及其指標(biāo)值，形成原始評(píng)價(jià)矩陣;

(3)在步驟(2)的基礎(chǔ)上，為消除原始評(píng)價(jià)矩陣中各指標(biāo)量綱不同帶來的影響，需要對(duì)原始評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行歸一化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Ri×j，進(jìn)而求得各指標(biāo)的權(quán)重ωi;

(4)在步驟(3)基礎(chǔ)上，將權(quán)重(ωi)作用于標(biāo)準(zhǔn)化矩陣(Ri×j)，得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Yi×j;

(5)在步驟(4)的基礎(chǔ)上，可確定各指標(biāo)的正負(fù)理想解，進(jìn)而確定各方案距離正負(fù)理想解的歐式距離(Di+，Di－);

(6)在步驟(5)的基礎(chǔ)上，計(jì)算各方案的相對(duì)貼近度Ci，并根據(jù)Ci的大小對(duì)各方案進(jìn)行排序，最后作出決策。

2 柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置定容方法

10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置容量的確定，應(yīng)在滿足現(xiàn)狀電網(wǎng)負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上，充分考慮區(qū)域負(fù)荷增長(zhǎng)潛力和長(zhǎng)遠(yuǎn)用電需求，貫徹資產(chǎn)全壽命周期理念，端口容量盡量一次選定，避免頻繁拆建和資源浪費(fèi)。本文依據(jù)地區(qū)電網(wǎng)不同的發(fā)展趨勢(shì)，建立了3種柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置端口容量的確定方法，分別適用于電網(wǎng)發(fā)展初期、緩慢增長(zhǎng)期及飽和期。模型涉及多個(gè)專業(yè)術(shù)語，首先予以介紹。

(1)饋線凈負(fù)荷:饋線上的總負(fù)荷減去饋線上分布式能源的總出力。

(2)饋線段容量:某饋線段的額定容量。

(3)饋線段剩余容量:某饋線段的額定容量減去饋線上的現(xiàn)有負(fù)荷，該指標(biāo)反映饋線的容量裕度。

(4)饋線容量:設(shè)某饋線含N條饋線段，則饋線容量取該N條饋線段容量的最大值，該指標(biāo)反映饋線在遠(yuǎn)景年消除電網(wǎng)卡脖子后的最大額定輸送能力。

(5)饋線剩余容量:設(shè)某饋線含N條饋線段，則饋線剩余容量取該N條饋線段剩余容量的最小值，該指標(biāo)反映饋線的容量裕度。

(6)直連饋線段:拓?fù)渖吓c柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置端口直接連接的饋線段。

(7)直連饋線:包含直連饋線段的饋線，定義為該端口的直連饋線。

(8)互聯(lián)饋線:設(shè)M端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置與M條饋線相連，其中一條饋線與端口P直接連接，則其余M－1條饋線定義為端口P的互聯(lián)饋線。

本文建立了基于凈負(fù)荷和饋線(饋線段)容量的定容方法，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，分為3種定容方案。

2.1定容方案及應(yīng)用場(chǎng)景1

2．1．1 定容方案1

基于現(xiàn)狀凈負(fù)荷來綜合確定柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置各端口容量，即考慮柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置容量?jī)H滿足現(xiàn)狀凈負(fù)荷轉(zhuǎn)供需求。

該定容方法主要考慮端口容量滿足現(xiàn)狀電網(wǎng)凈負(fù)荷轉(zhuǎn)供需求，分別求解出各端口容量的流入需求及流出需求，通過式(3)，最終求解出端口的容量。

式中:Sport為端口最終容量;Sin_max為端口最大流入需求;Sd_re為端口直連饋線剩余容量約束;Sout_max為端口最大流出需求;Si_re為端口互聯(lián)饋線剩余容量約束。

為了確定端口的最終容量，首先需要求解4個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，如圖3所示，以柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的端口1為例，對(duì)4個(gè)指標(biāo)分別予以解釋。

圖3 基于現(xiàn)狀凈負(fù)荷的定容方法Fig.3 Sizingmethodbasedonpayload

端口最大流入需求:端口最大流入需求發(fā)生在饋線F2、F3出口斷路器斷開，由饋線F1通過端口1進(jìn)行轉(zhuǎn)供的情況下，因此，端口1的最大流入需求為饋線F2、F3的負(fù)荷之和，即L2+L3。

直連饋線剩余容量約束:由于流入端口1的功率是通過饋線F1提供的，因此，端口1在發(fā)生最大流入需求時(shí)，其實(shí)際能提供的功率受饋線F1的剩余容量約束，即S1。

在求得端口最大流入需求及端口直連饋線剩余容量約束之后，取其兩者較小值即為端口的流入需求。

端口最大流出需求:端口最大流出需求發(fā)生在饋線F1出口斷路器斷開，由饋線F2、F3通過端口1進(jìn)行轉(zhuǎn)供的情況下，因此，端口1的最大流出需求為饋線F1的負(fù)荷，即L1。

互聯(lián)饋線剩余容量約束:由于流出端口1的功率是通過饋線F2、F3提供的，因此，端口1在發(fā)生最大流出需求時(shí)，其實(shí)際能提供的功率受饋線F2、F3的剩余容量約束，即S2+S3。

在求得端口最大流出需求及端口互連饋線剩余容量約束之后，取其兩者較小值即為端口的流出需求。

在求得端口流入需求及端口流出需求之后，取其較大值為端口的最終容量。

2．1．2 應(yīng)用場(chǎng)景1

電網(wǎng)發(fā)展已處于飽和期，地區(qū)負(fù)荷幾乎不再增長(zhǎng)，至規(guī)劃目標(biāo)年，柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置僅需滿足現(xiàn)狀電網(wǎng)凈負(fù)荷轉(zhuǎn)供需求。

2.2定容方案及應(yīng)用場(chǎng)景2

2．2．1 定容方案2

基于柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置直連饋線段容量來確定裝置各端口容量，即僅考慮柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置滿足現(xiàn)狀電網(wǎng)可能的最大轉(zhuǎn)供需求，不考慮遠(yuǎn)景年對(duì)電網(wǎng)線路的增容改造。

該定容方法考慮柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置各端口的流入、流出功率都是通過與其直接連接的饋線段提供，因此，各端口容量不應(yīng)大于與其直連饋線段的額定容量。因此，通過該定容方法確定的各端口容量為各端口直連饋線段的額定容量。

如圖4所示，與柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置端口1、2、3直接連接的饋線段分別為饋線段F1-2、F2-2、F3-2，則通過該方法確定的柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置各端口容量分別為饋線段F1-2、F2-2、F3-2的額定容量。

圖4 基于直連饋線段的定容方法Fig.4 Sizingmethodbasedondirectfeedline

2．2．2 應(yīng)用場(chǎng)景2

該定容方法比較簡(jiǎn)單，不用經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算，確定的端口容量除了滿足現(xiàn)狀負(fù)荷需求外，還留有一定的容量裕度。對(duì)于地區(qū)負(fù)荷增長(zhǎng)較慢(緩慢增長(zhǎng)期)且現(xiàn)狀電網(wǎng)饋線段剩余容量較大的情況，可采用該定容方法。

2.3定容方案及應(yīng)用場(chǎng)景3

2．3．1 定容方案3

基于柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置直連饋線容量來確定裝置各端口容量。

考慮規(guī)劃目標(biāo)年，為了消除電網(wǎng)的“卡脖子”現(xiàn)象對(duì)電網(wǎng)的“卡脖子”饋線段進(jìn)行增容，柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置能滿足升級(jí)改造后電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供需求，不成為電網(wǎng)新的“卡脖子”點(diǎn)。因此，通過該方法確定的各端口容量即為與各端口直連的饋線容量。

2．3．2 應(yīng)用場(chǎng)景3

該定容方法與基于直連饋線段的定容方法類似，僅需通過簡(jiǎn)單的計(jì)算便可確定各端口容量，確定的端口容量除了滿足現(xiàn)狀負(fù)荷外，還考慮了遠(yuǎn)景年電網(wǎng)的增容。對(duì)于地區(qū)負(fù)荷增長(zhǎng)較快的情況，可采用該定容方法。

3 柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址定容流程

柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址定容流程如下:

(1)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(分段、聯(lián)絡(luò)開關(guān))確定10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的擬接入位置;

(2)分別計(jì)算擬接入位置的供電可靠率，從中篩選出滿足用戶可靠性需求的接入方案作為初篩方案;

(3)分別計(jì)算各初篩方案的TSC、“N－1”通過率、網(wǎng)損率等指標(biāo)，形成方案的原始評(píng)價(jià)矩陣，并通過熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)矩陣，通過理想解法對(duì)各方案進(jìn)行綜合評(píng)估，完成對(duì)初篩方案的細(xì)篩，得出最優(yōu)接入位置;

(4)分析電網(wǎng)所處的發(fā)展階段(快速增長(zhǎng)期、緩慢增長(zhǎng)期、飽和期)，結(jié)合規(guī)劃目標(biāo)年電網(wǎng)建設(shè)情況及負(fù)荷需求，選擇相應(yīng)的定容方法;

(5)根據(jù)各端口所連饋線(饋線段)容量和饋線凈負(fù)荷，綜合確定各端口容量;

(6)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，最終確定柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置各端口取相同容量或不同容量。

4 算例分析

4.1邊界條件

以某10 kV示范工程為依據(jù)，建立了與其對(duì)應(yīng)的三端算例，如圖5所示，該示范工程由兩站四線組成，各饋線段額定容量、負(fù)荷等計(jì)算所需參數(shù)已標(biāo)示圖上。

圖5 三端示范工程算例Fig.5 Three-terminalsexampleofdemonstrationproject

4.2柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址

根據(jù)柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址的初篩方法，經(jīng)過初篩，可以得到6個(gè)待選方案(均滿足用戶可靠性需求(99.996 0%)，分別計(jì)算6個(gè)待選方案的可靠性、供電能力、“N－1”通過率等細(xì)篩指標(biāo)，對(duì)待選方案進(jìn)行綜合評(píng)估和排序，各方案細(xì)篩指標(biāo)值如表1所示。

表1 各方案指標(biāo)Table1 Indexesofeachscheme

在得到方案的原始評(píng)判矩陣之后，通過熵權(quán)法求得各指標(biāo)基于初篩方案的權(quán)重，各指標(biāo)權(quán)重如表2所示。

表2 各指標(biāo)權(quán)重Table2 Weightofeachindex

由于可靠性指標(biāo)在各方案中相對(duì)差異最大，因此其權(quán)重最大，為0.278 3，表示可靠性指標(biāo)在該次細(xì)篩評(píng)估中是最重要的指標(biāo)，其次是供電能力和“N－1”通過率。

在求得各指標(biāo)權(quán)重之后，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)矩陣，通過理想解法對(duì)各方案進(jìn)行綜合評(píng)估，評(píng)估結(jié)果如表3所示。

表3 各方案綜合評(píng)估結(jié)果Table3 Comprehensiveevaluationresultsofeachscheme

4.3柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置定容

定容方案1:基于現(xiàn)狀凈負(fù)荷的定容方案。饋線1現(xiàn)狀凈負(fù)荷為 5.0 MW，饋線 2現(xiàn)狀凈負(fù)荷為2.9 MW，饋線3現(xiàn)狀凈負(fù)荷為4.1 MW。結(jié)合饋線容量及負(fù)荷，計(jì)算可得基于定容方案1的柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置各端口容量，如表4所示。最終各端口容量可以取不同容量或者取相同容量(5 MV·A)。

表4 基于現(xiàn)狀凈負(fù)荷的裝置定容方案Table4 Devicecapacitymethodbasedonpayload

定容方案2:基于直連饋線段容量的定容方案。端口1、2、3直連的饋線段額定容量分為5，6，6 MV·A，各端口最大轉(zhuǎn)供能力受直連饋線段容量約束，因此，通過定容方案2得到的柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置各端口容量分別為5，6，6 MV·A。

定容方案3:基于直連饋線容量的定容方案。端口1、2、3直連的饋線容量分為7，7，8 MV·A，各端口最大轉(zhuǎn)供能力受直連饋線容量約束，因此，通過定容方案3得到的柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置各端口容量分別為7，7，8 MV·A。

5 結(jié)論

10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的應(yīng)用主要是用來解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)中無法持續(xù)合環(huán)運(yùn)行的問題，配合分布式自動(dòng)化等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)故障/檢修區(qū)段的快速隔離，減小非故障/檢修區(qū)段的短時(shí)供電中斷，提高供電可靠性。本文對(duì)10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址定容問題進(jìn)行深入研究，建立了具有較強(qiáng)可操作性的柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址模型和定容模型。

(1)建立了“初篩－細(xì)篩”模式的10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置選址模型，模型以提高供電可靠性為中心，同時(shí)兼顧供電能力和“N－1”通過率，并通過線損率和主變負(fù)載均衡度體現(xiàn)方案的經(jīng)濟(jì)性，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置應(yīng)用效益的最大化。

(2)建立了基于凈負(fù)荷和饋線(饋線段)容量的10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置定容模型，模型貫徹資產(chǎn)全壽命周期理念，適用于不同發(fā)展階段電網(wǎng)的定容。

模型已應(yīng)用于國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(863)計(jì)劃“交直流混合配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)”的示范工程中，為10 kV柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的選址定容提供了理論支撐。

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(編輯 張小飛)

Locating and Sizing Method of Flexible DC Loop Network Controller

ZHANG Wei1，CUI Yanyan1，WEI Tao1，LIU Wei1，WU Tao2，HUI Feixiang3，HUANG Renle4

(1．China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China; 2．State Grid Jibei Electric Power Co．，Ltd．，Maintence Branch，Beijing 102488，China; 3．State Grid Bengbu Power Supply Company，Bengbu 233000，Anhui Province，China; 4．Beijing Electric Power Corporation，Beijing 100031，China)

The application of the flexible DC loop network controller can be used to solve the problems that the tradition distribution network can't continue to run under the looped operation and improve the reliability of power supply．This paper establishes the location model based on the‘primary screen-fine screen’mode by means of decoupling the locating and sizing issues in order to solve the locating and sizing NP-hard problems of the flexible DC loop network controller．The model is central with power supply reliability with taking into account of the supply capacity and economic and realizes comprehensive optimization for assessment program through entropy and ideal point analysis manner．Then，this paper establishes the sizing model based on net load and feeder capacity，which carries out the life cycle management of assets concept．And three kinds of applicable sizing methods applied in different stages of development grid are studied based on the analysis of different stages of development characteristics of the grid，which has strong applicability．The scientific and engineering practicality of this model is showed through the analysis of a demonstration area．

MV distribution network;flexible DC loop network controller;primary screen-fine screen;locating and sizing

TM 712

A

1000－7229(201`7)03－0048－07

10.3969/j．issn.1000－7229.2017.03.007

2016-09-28

張偉(1988)，男，碩士，工程師，主要從事配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)、分布式能源接入等方面的研究工作;

崔艷妍(1983)，女，碩士，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事配電網(wǎng)規(guī)劃、評(píng)估等相關(guān)工作;

韋濤(1976)，男，碩士，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事配電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算分析、主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃與分析等研究和管理工作;

劉偉(1975)，男，博士，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事配電網(wǎng)規(guī)劃、配電網(wǎng)可靠性分析等研究和管理工作;

吳淘(1988)，男，碩士，工程師，主要從事特高壓站運(yùn)維管理等方面的研究工作;

惠飛翔(1990)，男，碩士，助理工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)、高壓電氣試驗(yàn)等方面的研究工作;

黃仁樂(1963)，男，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化和電網(wǎng)技術(shù)的研究和管理工作。

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(863計(jì)劃) (2015AA050102)

Project supported by the National High Technology Research and Development of China(863 Program)(2015AA050102)