城市供電可靠性仿真分析

劉儒，王巨豐，李小亮，周錦宏

(廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西 南寧 530004)

1 引言

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)城市配電網(wǎng)的供電可靠性指標(biāo)是供電部門(mén)目標(biāo)管理工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在預(yù)測(cè)值的基礎(chǔ)上對(duì)供電可靠性目標(biāo)作出合理的規(guī)劃，通過(guò)優(yōu)化和改造電網(wǎng)架構(gòu)，依靠科技進(jìn)步，落實(shí)管理工作來(lái)提升城市供電可靠性水平［1］。

2 配電網(wǎng)可靠性評(píng)估的基本指標(biāo)

系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)SAIFI［2］。它是指每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶在單位時(shí)間內(nèi)所遭受到的平均停電次數(shù)。可以用用戶停電總次數(shù)與用戶數(shù)之比表示，單位為:次/用戶·年。

λi和Ni分別為負(fù)荷點(diǎn)i的用戶停運(yùn)率和用戶數(shù)。該指標(biāo)與《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程》中的用戶平均次數(shù)指標(biāo)AITC－1含義相同［3］。

系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間SAIDI。它是指每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶在一年中所遭受的平均停電持續(xù)時(shí)間?？梢杂脩敉ｋ姇r(shí)間總和與用戶數(shù)之比表示，單位為:小時(shí)/用戶·年。

Ui是負(fù)荷點(diǎn)i平均年停運(yùn)時(shí)間，單位為:小時(shí)/年。該指標(biāo)與《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程》中的停電用戶平均停電時(shí)間指標(biāo)AIHC－1含義相同［3］。

用戶平均停電持續(xù)時(shí)間CAIDI，它是指在一年中被停電的用戶經(jīng)受的平均停電持續(xù)時(shí)間，可以用一年時(shí)間內(nèi)用戶停電持續(xù)時(shí)間的總和除以該年停電用戶總戶數(shù)求得，單位為:小時(shí)/用戶·年。

系統(tǒng)平均供電可用率指標(biāo)ASAI，以實(shí)際供電總時(shí)戶數(shù)與要求供電總時(shí)戶數(shù)之比表示，單位為:%。

該指標(biāo)與《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程》中的供電可靠率RS－1相同［3］。

3 可靠性仿真設(shè)備數(shù)據(jù)

確定組成城市配網(wǎng)的各類一次設(shè)備的故障率、故障修復(fù)時(shí)間、操作時(shí)間等基礎(chǔ)可靠性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是進(jìn)行可靠性分析預(yù)測(cè)的前提和基礎(chǔ)。表1為2009年某城市配電網(wǎng)各類一次設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

表1 某城市10kV配電網(wǎng)的可靠性基礎(chǔ)仿真數(shù)據(jù)

說(shuō)明:λ1為以年為單位統(tǒng)計(jì)的單臺(tái)設(shè)備或每公里線路故障率(單位:次/公里·年);λ2為以年為單位統(tǒng)計(jì)的單臺(tái)設(shè)備或每公里線路預(yù)安排停電率(單位:次/公里·年);r1為單臺(tái)設(shè)備或線路一次修復(fù)時(shí)間(單位:小時(shí)/次);r2為設(shè)備或線路的預(yù)安排停電時(shí)間(單位:小時(shí)/次);t為故障定位和開(kāi)關(guān)切換時(shí)間［4］(單位:小時(shí))。

4 典型接線仿真圖

該城市10kV配電網(wǎng)采用的主要接線方式以單輻射、“2－1”單環(huán)網(wǎng)、“3－1”單環(huán)網(wǎng)為主，還有少量饋線采用兩供一備和三供一備的接線方式，但因?yàn)檫@兩種方式較少，不計(jì)入研究范圍。在ETAP軟件中建立的這3種線路的仿真模型圖如圖1～3所示［4］。

圖1單輻射線路中只有一個(gè)電源供電，主干線分為3段，分別為干線1、干線2、干線3。支線1～9分別T接于主干線后連接至帶負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)的環(huán)網(wǎng)柜。環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)由配電變壓器、熔斷器、負(fù)荷等組成。

圖2的“2－1”單環(huán)網(wǎng)由雙電源供電，兩條主干線通過(guò)聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移。

圖1 單輻射線路仿真圖

圖2 “2－1”單環(huán)網(wǎng)仿真圖

圖3的“3－1”單環(huán)網(wǎng)模型中由三個(gè)電源供電，三條主干線通過(guò)聯(lián)絡(luò)線～聯(lián)絡(luò)線4和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)SW31、SW32、SW48、SW49完成線路之間的聯(lián)絡(luò)。

圖3 “3－1”單環(huán)網(wǎng)模型圖

5 供電可靠性指標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果

以表1中該城市2009年配電網(wǎng)各類一次設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)位基準(zhǔn)，考慮各類設(shè)備元件檢修和不檢修兩種狀況，仿真計(jì)算出各項(xiàng)可靠性指標(biāo)［5－7］。最后根據(jù)上述3種典型接線的比例將表2～4的各項(xiàng)供電可靠性指標(biāo)加權(quán)形成總體指標(biāo)。3種典型接線的可靠性指標(biāo)仿真結(jié)果見(jiàn)表2～4。

表2 單輻射接線的可靠性評(píng)估

表3 “2－1”單環(huán)網(wǎng)接線的可靠性評(píng)估

表4 “3－1”單環(huán)網(wǎng)接線的可靠性評(píng)估

根據(jù)該城市“十二·五”配電網(wǎng)規(guī)劃預(yù)測(cè)，至2015年，該城市電網(wǎng)單輻射線路約占10.56%，“2－1”單環(huán)網(wǎng)約占61.58%，“3－1”單環(huán)網(wǎng)約占27.86%;架空線路數(shù)約占總線路數(shù)的33.29%，電纜約占66.71%。依照上面2015年城市配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比例和3種典型接線的供電可靠性指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)平均，計(jì)算出2015年該城市配網(wǎng)總體可靠性評(píng)估指標(biāo)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 城市配網(wǎng)總體可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)結(jié)果

6 相應(yīng)改進(jìn)措施

2010年該城市城區(qū)供電可靠率為99.8814%，用戶平均停電時(shí)間11.5282小時(shí)/戶，距離規(guī)劃仿真計(jì)算出的2015年供電可靠率99.957%，用戶平均停電時(shí)間3.7294小時(shí)/戶仍有一定差距。為了提高該城市城市供電可靠性，通過(guò)對(duì)仿真參數(shù)分析，提出如下改進(jìn)措施。

(1)盡量減少設(shè)備線路故障停電檢修時(shí)間和預(yù)安排停電時(shí)間，有關(guān)責(zé)任部門(mén)要落實(shí)管理崗位，促使檢修工作計(jì)劃和故障停電時(shí)間可以規(guī)范、有序的開(kāi)展。

(2)仿真結(jié)果中可以看出電纜線路較架空線路對(duì)提高供電可靠性效果明顯，應(yīng)加大電纜建設(shè)資金的投入，提高線路電纜化率。

(3)“2－1”和“3－1”單環(huán)網(wǎng)線路具有轉(zhuǎn)供能力，從仿真中可以看出它們的供電可靠性較單輻射高，所以要加快單輻射線路的改造，加強(qiáng)聯(lián)絡(luò)。

(4)在仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)故障定位時(shí)間較長(zhǎng)對(duì)供電可靠率也有一定的影響，所以應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的信息化監(jiān)視，節(jié)省故障查找耗費(fèi)的時(shí)間，全面應(yīng)用故障定位技術(shù)和加大相關(guān)檢測(cè)定位儀器的資金投入。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文主要通過(guò)ETAP可靠性仿真軟件，根據(jù)某城市配網(wǎng)線路主要接線模式和設(shè)備的基本情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的可靠性仿真分析，并依據(jù)仿真和預(yù)測(cè)結(jié)果提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，從而為城市未來(lái)可靠性水平達(dá)到要求提供基本的理論依據(jù)，具有一定參考價(jià)值。

［1］郭永基.電力系統(tǒng)可靠性分析［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2003.

［2］曹偉.10kV配電網(wǎng)規(guī)劃的供電可靠性評(píng)估和應(yīng)用［D］，湖南大學(xué)，2009.

［3］DLT836－2003供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程［Z］.

［4］蔡澤祥，周全.配網(wǎng)接線方式對(duì)供電可靠性影響分析［J］.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2010，22(4):85 －88.

［5］別朝紅，王秀麗，王錫凡.復(fù)雜配電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，34(8):9 －13.

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