分析中壓配電網(wǎng)供電可靠性研究

王 玲 王國權 杜 飄

(重慶電力科學研究院 401121)

1 配電網(wǎng)可靠性指標

1.1 反映負荷點停電特性的可靠性指標

中壓配電網(wǎng)供電系統(tǒng)可靠性的研究主要是通過概率論以及故障模式后果分析法對現(xiàn)行的供電設備以及系統(tǒng)進行實時檢測、維護，確保整個系統(tǒng)安全、可靠以及高效的運行。在對配電網(wǎng)可靠性進行評估的過程中，可以采用以負荷點為分析單元的估算方法，其核心思想是基于最小路原理的快速評估方法，該方法不僅可以估算出中壓配電網(wǎng)負荷點的可靠性指標，而且還可以推算出整個系統(tǒng)的可靠性指標。負荷點可靠性指標的計算公式如下所示：

1.2 簡單配電網(wǎng)可靠性評估

配電網(wǎng)不同于發(fā)電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)，有其自身的特殊性。相對輸電網(wǎng)來說，配電網(wǎng)的結構要復雜的多，主要是由若干個特有的元件所組成，而且每一個元件的接線方式也各不相同。目前配電網(wǎng)系統(tǒng)的接線方式可以分為環(huán)網(wǎng)接線方式、網(wǎng)格接線方式以及輻射型接線方式，其中我國最常用的是環(huán)網(wǎng)接線開環(huán)運行的供電網(wǎng)。因此在對中壓配電網(wǎng)進行可靠性評估的過程中，可以憑借環(huán)網(wǎng)接線開環(huán)運行方式為基礎進行研究，將整個計算過程進一步簡單化。本文主要從串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)兩個方面進行簡單配電網(wǎng)可靠性評估研究：

1.2.1 串聯(lián)系統(tǒng)

在串聯(lián)系統(tǒng)中每一個元件之間都是邏輯串聯(lián)的關系，因此所有元件中任一元件失效，就會導致整個系統(tǒng)失效。在研究串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性指標時可以從年故障率、平均停電時間以及平均年停電時間三個方面著手分析。

1.2.2 并聯(lián)系統(tǒng)

所謂的并聯(lián)系統(tǒng)主要是指由兩個或者兩個以上元件組成的系統(tǒng)，每一個元件之間都是相對獨立的，因此只有組成系統(tǒng)的所有元件都失效時整個系統(tǒng)才會失效。同樣可以從年故障率、平均停電時間以及平均年停電時間三個方面對并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性進行分析。

2 影響配電網(wǎng)可靠性評估的因素

2.1 元件可靠性的影響

元件是構成中壓配電網(wǎng)供電系統(tǒng)的基礎，直接決定著整個系統(tǒng)的供電可靠性。由于中壓配電網(wǎng)供電設備分布面廣，元件較為分散，因此其可靠性主要受到外界環(huán)境、設備因素以及氣候條件的影響。其中母線的故障會直接影響到該供電系統(tǒng)的全部負荷，因此所引發(fā)的后果十分嚴重。變壓器故障則會影響到負荷點的運行狀態(tài)，因此若變壓器出現(xiàn)故障時，其負荷點的可靠性指標可以由變壓器的可靠性指標決定。斷路器故障、熔斷器故障與母線故障有類似的性質，與負荷點相連的配電變壓器一旦出現(xiàn)故障，將會直接影響該負荷點的運行狀態(tài)。

2.2 負荷點及系統(tǒng)的可靠性評估

對于負荷點即系統(tǒng)的可靠性評估，可以綜合應用故障模式后果分析法和概率論的方法。其中故障模式后果分析法是通過對系統(tǒng)中各個元件的狀態(tài)進行分析，得出單個負荷點的總故障率、總停電時間以及平均停電持續(xù)時間(假設研究的中壓配電網(wǎng)為典型的輻射型網(wǎng)絡)：

總故障率：

總停電時間：

平均停電持續(xù)時間：

計算公式中，和分別表示元件j故障所造成的負荷點i停電的概率和停電持續(xù)時間。

對于復雜的輻射型網(wǎng)絡，其主要特點是一條主饋線下可以劃分出若干條分支饋線路，并且沒一個分支線路還可以劃分出不同的層次。

復雜輻射型網(wǎng)絡的基本組成單元是饋線，每一條饋線都呈現(xiàn)樹狀結構，然后以輻射狀形式進行連接。圖中有三條饋線以及兩層分支結構組成，其中F1為主饋線，F(xiàn)2表示第一層的分支饋線路，F(xiàn)3表示第二層的分支饋線路。圖中除了保留每一條分支線路T接點處的熔斷器外，其余的元件設備雖然沒有標出，但是這些元件的位置順序和前面的元件位置順序保持一致。

在系統(tǒng)中每一個分支線路的始端都裝有保護裝置，因此下一層線路上元件的故障都不會對上一層線路所接負荷點的可靠性指標造成影響。本文對中壓配電網(wǎng)供電的可靠性評估采用的是故障模式后果法以及概率論方法相結合的方式，以中壓配電網(wǎng)供電系統(tǒng)事故以及故障統(tǒng)計資料為理論依據(jù)，通過計算統(tǒng)計出中壓配電網(wǎng)供電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，分析所有能夠引發(fā)故障的原因，并且指出影響中壓配電網(wǎng)供電可靠性的主要原因/故障類型以及檢測維修方法，最后再以等效簡化的方法處理分析結果F1：如果上任何一點的元件出現(xiàn)故障，都將影響到F2以及F3上負荷點的可靠性指標，并且在饋線F2以及F3之間不存在外接聯(lián)絡開關的情況下，各個負荷點的指標大小會直接受到F1上元件故障的影響，而且會造成相同的后果，在這種情況下就可以綜合F1上所有元件的故障，將這些故障對饋線F2以及F3負荷點的影響分別等效為饋線F2和F3上的一個串聯(lián)元件以及R1,3所產(chǎn)生的影響；運用同樣的方法可以綜合F2、F3負荷點上所有元件的故障情況，這樣將三條線路獨立出來，然后在計算出各個負荷點的可靠性指標大小。

3 總結

伴隨著我國經(jīng)濟的飛速增長以及城市化建設快速發(fā)展，使得城市電網(wǎng)擴展工作成為了城市規(guī)劃者們所重視的焦點問題，而電網(wǎng)供電的可靠性評估又是配電網(wǎng)規(guī)劃的賀詞那部分，集中體現(xiàn)了電網(wǎng)供電的技術水平和供電能力。本文在實現(xiàn)簡單配電網(wǎng)可靠性評估以及對影響配電網(wǎng)可靠性評估的因素分析的基礎上，提出了故障模式后果法與概率論方法的結合的可靠性快速評估方法。經(jīng)IEEE RBTS系統(tǒng)驗證，該方法能夠有效解決帶有分支饋線的復雜配電網(wǎng)的可靠性評估問題，具有一定的理論意義以及實用價值。

[1]陳文高，配電系統(tǒng)可靠性實用基礎。北京:中國電力出版社，1998

[2]周家啟，任震澤，電力系統(tǒng)可靠性評估。重慶科學技術文獻出版社，1984

[3]張焰。電網(wǎng)規(guī)劃中的模糊可靠性評估方法。中國電機工程學報，2000, 20(11)