低压配电自动化终端的布局设计

低压配电自动化终端的布局设计

敖欣

国网鄂温克族自治旗供电公司 邮编： 021100

摘要：为了在提高０．４ｋＶ配电网安全性的同时，最大限度地保证其自动化终端布局设计的经济适用性，对其展开优化设计。基于此，本文在获取低压故障数据后，以经济性和可靠性为基础，对北张村４个台区的０．４ｋＶ线路上自动化终端从设备参数、数量、位置等方面进行设计，在提高布局设计合理性的同时，考虑经济性，即开关投资、运行维护以及故障隔离损失，切实以电网经济高效运行为目的，开展可靠性分析，进一步提升布局设计的供电可靠率。通过设计实例分析的方式，证明设计布局在实际应用中的可靠性，为０．４ｋＶ配电自动化布局提供有效的方案。

关键词：低压配电；自动化终端；布局设计

引言

供电可靠性是衡量电网持续供电水平的重要指标。中低压配电网接近末端用户，对可靠性的影响最为直接。长期以来我国供电可靠性的统计口径均为中压计量点，而发达国家和地区均以自然户来观测可靠性。为准确反映用户的真实停电情况，对标国际先进可靠性评估体系，2018年9月国家能源局发布《关于开展低压用户供电可靠性管理工作的通知》，开展面向低压自然户的供电可靠性管理研究和实践。然而，针对配电网建设改造方案的供电可靠性评估还主要面向中压配电网开展，与我国现行供电可靠性统计口径不一致，难以细致估算各类提升措施(尤其是低压环节)对供电可靠性的精确影响。因此，亟待研究中低压可靠性协同评估方法，重视低压配电网可靠性管理工作，推动我国电力供应的高质量发展。

１设定自动化终端设备参数

对０．４ｋＶ配电自动化终端布局设计前，必须预先设定终端的设备参数，本文采用组合权重的方式对该终端设备参数进行量化。设该终端设备参数为ｅ，则ｅ的具体量化为：

式中，ｕ_２为低压侧实际电压；ｕ_１为配电自动化终端设备电压。

在量化配电自动化终端设备参数后，对得出的数据进行无量纲化处理，保证配电自动化终端设备参数设定工作在刻度转换量化的过程中不会带来结果上比例差异的变化。则ｅ的无量纲化处理为：

式中，ｅ_ｙ为无量纲化处理后得出的数据；ｘ_ｙ为第ｙ项指标数据；ｍ_ｊ为近似处理得出的极大型指标；Ｍ_ｊ为配电自动化终端设备参数设定的主观权重值。处理后所得的ｅ_ｙ即为无量纲化的０．４ｋＶ配电自动化终端设备参数标准设定数据。

2未加工信息转换

参数相关度是由相关度权重推导出来的，因此在求解相关度权重之前，必须对初态未加工信息进行适当转换处理，从而消除物理单位对数据信息的依赖。非同类信息序列具有明显的物理含义和维数的差别，进行直接比较是不可能的。因此，通过消除维数对数据信息的作用，将数据阵列转换为可直接比较的行向量或列向量。本文模型所采用的初始信息转换方法是从原始信息的初始值变化出发，将每组向量中的各个元素除标准向量中对应的元素值，并从原始数据信息中分离出来，得到其多个不同向量，这种操作称为向量初始化，初始化后的向量中没有物理单位。因为这些值都大于0，所以向量有一个共同的起点。

3评估框架

本文将中低压配电系统分为中压配电网层和低压配电网层。故障发生后，响应过程包括层次内部处理和层次间数据传递。当故障发生在低压配电网层时，上游开关动作可以将其与上级非故障层隔离，即中压配电网层不受影响，因此低压配电网层只有故障层次内部处理。下面详细说明故障后层次间的故障协同处理过程。中压配电网层:首先分析其中各元件故障对负荷点造成的影响，代入故障元件的可靠性参数，进行定量计算，并对结果进行统计，得到各负荷点可靠性指标，此处的各个负荷点即为中压配电网中的每一台配电变压器。中压配电网层输出结果包括:负荷点j的故障频率λj和停电时间tj。低压配电网层:将负荷点的可靠性指标作为输入参数之一，分析其中各个元件故障对用户造成的供电影响，计算出每一台配电变压器下用户的供电可靠性指标，对结果进行统计和加权平均，进而获得中低压配电网的户均供电可靠性指标。中低压配电网可靠性协同评估框架如图1所示。本节所述中低压可靠性协同评估方法计算得到的户均可靠性指标能够充分考虑每一个10kV低压配电变压器对台区的影响，计算得到的户均可靠性指标更能反映实际的系统可靠性情况，更具有实际价值。

1中低压配电网可靠性协同评估框架

4计算自动化终端布局设计组合权重

在设定０．４ｋＶ配电自动化终端设备参数的基础上，为提高终端布局设计的科学性，对０．４ｋＶ配电自动化终端设备参数进行赋权，计算配电自动化终端布局设计组合权重，为终端布局提供依据。本文结合主观赋权法以及客观赋权法，计算配电自动化终端布局设计组合权重。设共有ｎ个配电自动化终端布局设计标准量化数据，ｍ项量化分析指标。根据组合权重规则，越重要的量化分析指标，次序越靠前。首先，计算配电自动化终端布局设计主观权重值，从而确定相邻量化分析指标间的相对重要程度。设配电自动化终端布局设计主观权重值为ω

_ｋ，则有：

式中，ｒ_ｉ为第_ｉ项量化分析指标的权重值。接着，计算配电自动化终端布局设计的客观权重值，通过客观赋权，赋予该指标更高的权重。设配电自动化终端布局设计的量化分析指标信息熵值为Ｅ_ｊ，则有：

式中，Ｉｎ为特征比重；ｐ_ｉｊ为配电自动化终端布局设计的量化分析指标中包含的信息量。根据得出的配电自动化终端布局设计的量化分析指标信息熵值可知，信息熵值越大，表明配电自动化终端布局设计的量化分析指标中包含的信息量越多；反之，则包含的信息量越少。通过信息熵值，计算配电自动化终端布局设计的客观权重值。设客观权重值为ω_ｊ，则有：

式中，ｊ为配电自动化终端布局设计标准量化数据个数，为实数。根据得出的主观权重值以及客观权重值，计算配电自动化终端布局设计组合权重。结合指标的差异性及对配电自动化终端布局设计的贡献程度体现在组合权重ｐ_ｉ中，可根据组合权重法计算ｐ_ｉ的数值：

通过式（６），可得配电自动化终端布局设计组合权重，ｐ_ｉ值越大，表明该配电自动化终端布局设计的合理程度越高。

中低压配电网供电可靠性协同评估流程

中低压可靠性协同评估序贯蒙特卡洛模拟流程如下:步骤1:设定蒙特卡洛模拟年数，抽样各元件的正常运行时间，并选取正常运行时间最小的元件为故障元件。步骤2:抽样故障元件的故障修复时间并判断其所属电压等级，若属于低压配电网，则转至步骤6。若故障元件属于中压配电网，则继续下一步。步骤3:结合2.2节进行故障影响分析，确定各最小隔离区的具体类型以及故障后停电时间。步骤4:计算模拟期间各负荷点的故障频率及停电时间，将每一个负荷点指标输入对应的低压供电台区。步骤5:基于低压配电网区域网络结构进行故障影响分析，对低压供电台区形成低压元件FMEA表。

结束语

开关的合理布局可影响负荷分布，消除重载、过载配变（重载、过载为供电公司两项重要指标）。负荷会浮动，学校放假期间，该台配变可承担其他区域的负荷；北张西台所带的农灌井闲置时，可向其他负荷供电，实现资源共享，有效利用，更能提高供电可靠性和降低线路损耗。本文通过实例分析的方式，证明了０．４ｋＶ配电自动化终端的布局设计在实际应用中的适用性，以此为依据，证明此次优化设计的必要性。

参考文献

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