淺談供配電系統(tǒng)可靠性分析策略

天津忠旺鋁業(yè)有限公司　王　凱　韓述歡

淺談供配電系統(tǒng)可靠性分析策略

天津忠旺鋁業(yè)有限公司王凱韓述歡

供配電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行是保證人們正常生活和生產(chǎn)的關(guān)鍵。尤其是工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防工程以及城市大區(qū)域供電中，一旦供配電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，很有可能給社會(huì)造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失和巨大的不良影響。因此，對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性研究，確保系統(tǒng)的可靠安全運(yùn)行是供配電系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。本文對(duì)常用的供配電系統(tǒng)可靠性研究方法進(jìn)行了介紹，供大家參考和討論。

供配電系統(tǒng)；可靠性；分析評(píng)估

一、概述

我國(guó)的電力系統(tǒng)建設(shè)起點(diǎn)低、發(fā)展時(shí)間短，其發(fā)展水平和發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一些差距，供配電設(shè)備運(yùn)行的可靠性還存在不足，城市的供配電系統(tǒng)建設(shè)難以滿足地區(qū)發(fā)展建設(shè)的需要，已經(jīng)嚴(yán)重制約地區(qū)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為確保供配電系統(tǒng)的可靠性，必須采取行之有效的措施。發(fā)電、輸電、配電以及電力用戶是電力系統(tǒng)的四個(gè)組成部分，電力系統(tǒng)集電能生產(chǎn)、電能輸送、電能分配以及電能消費(fèi)為一體。電力系統(tǒng)的可靠性包含電能的充裕度和電力供應(yīng)的安全性兩方面要求。電力系統(tǒng)可靠性主要包括發(fā)電可靠性、輸變電可靠性、配電可靠性以及電氣主接線可靠性幾方面。通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)故障的不完全統(tǒng)計(jì)，配電系統(tǒng)故障是造成電力用戶停電最主要的原因，其對(duì)電力用戶供配電的可靠性影響最為嚴(yán)重。

二、供配電系統(tǒng)常用的可靠性評(píng)估方法

對(duì)配電系統(tǒng)可靠性進(jìn)行評(píng)估的方法主要有：

1.最小路徑法。通路是供配電網(wǎng)絡(luò)的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間所有弧線所構(gòu)成的集合。一旦將線路中的任意弧線移除將不能形成通路，那么該線路就被成為最小路。最小路原理是最小路法的理論基礎(chǔ)。其分析原理是求出所有的負(fù)荷點(diǎn)的最小路，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況分析非最小路的元件對(duì)負(fù)荷點(diǎn)可靠性的影響，然后將影響程度指標(biāo)換算到最小路節(jié)點(diǎn)電，通過(guò)換算手段就可以實(shí)現(xiàn)所有負(fù)荷點(diǎn)只通過(guò)最小路進(jìn)行計(jì)算，最終獲得節(jié)點(diǎn)的可靠性指標(biāo)。采用這種計(jì)算方法，自然而然的就把節(jié)點(diǎn)電分為了最小路節(jié)點(diǎn)電和非最小路節(jié)點(diǎn)電兩類。［1］

2.網(wǎng)絡(luò)等值法。配電網(wǎng)通常由副饋線和主饋線組成，其結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜。網(wǎng)絡(luò)等值法通常將供配電線路的部分網(wǎng)絡(luò)用相應(yīng)的等效元件替代，最終把復(fù)雜的配電網(wǎng)等效簡(jiǎn)化成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的主饋線系統(tǒng)。等值法運(yùn)算步驟為：先進(jìn)行向上等效，即分析運(yùn)算上層元件受下層元件的可靠性影響程度，把副饋線負(fù)載結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成等效分支，然后向上逐層進(jìn)行等效運(yùn)算，最終得到簡(jiǎn)化的主饋線網(wǎng)絡(luò)；然后是向下等效，即考慮下層元件受上層元件的影響程度，并等效為串聯(lián)元件，最終對(duì)各負(fù)荷點(diǎn)的可靠性進(jìn)行分層計(jì)算。［2］

3.故障遍歷法。該方法基本算法為枚舉遍歷。該方法的計(jì)算步驟為：首先將故障點(diǎn)根據(jù)故障發(fā)生時(shí)間的不同，分為故障不影響故障時(shí)間、故障時(shí)間是隔離時(shí)間、故障時(shí)間包括隔離時(shí)間和切換操作時(shí)間、故障時(shí)間為故障修復(fù)時(shí)間四種。之后從每個(gè)故障點(diǎn)開(kāi)始，向后搜索所有斷路器前的父節(jié)點(diǎn)。然后將這些負(fù)荷點(diǎn)分為b、c、d三類節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)則歸為a類節(jié)點(diǎn)，即正常節(jié)點(diǎn)。這樣對(duì)所有故障時(shí)間進(jìn)行枚舉，求出系統(tǒng)可靠性的最終結(jié)果。另外，還可以根據(jù)子系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)，對(duì)包含倒換操作開(kāi)關(guān)和備用電源的故障系統(tǒng)潮流進(jìn)行計(jì)算，檢查線路的電壓超限情況和容量。［3］

4.遞歸法。遞歸法借助供配電網(wǎng)絡(luò)樹(shù)狀的結(jié)構(gòu)特征，首先以饋線為單位把配電網(wǎng)按照樹(shù)型結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)，然后把輸配電網(wǎng)的饋線利用樹(shù)的遞歸進(jìn)行合理等效簡(jiǎn)化，并在進(jìn)行遍歷運(yùn)算的過(guò)程中進(jìn)行可靠性計(jì)算，對(duì)配電網(wǎng)所有負(fù)荷點(diǎn)以及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算得出相應(yīng)的可靠性指標(biāo)。由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和樹(shù)形結(jié)構(gòu)十分相似，遞歸算法首先將配電網(wǎng)饋線看作樹(shù)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行等效，將配電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為樹(shù)型結(jié)構(gòu)。然后運(yùn)用后序遍歷把上層饋線受下層饋線的影響程度轉(zhuǎn)化為等效分支線，最終將配電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為負(fù)荷點(diǎn)和饋線連接而成的整體，從而可以通過(guò)可靠性計(jì)算的基本公式計(jì)算出配電網(wǎng)的可靠性；然后對(duì)樹(shù)進(jìn)行前序遍歷，計(jì)算負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)，得出下層饋線負(fù)荷點(diǎn)受上層饋線元件影響的等效串聯(lián)元件，以此類推，最終得到系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。樹(shù)的遞歸遍歷的運(yùn)算程序較為簡(jiǎn)單，雖然遞歸函數(shù)需要占用一定的系統(tǒng)資源，但是輸配電網(wǎng)的機(jī)構(gòu)層次通常不會(huì)太深。

三、結(jié)論

隨著供配電系統(tǒng)可靠性研究的不斷深入，人們對(duì)供配電系統(tǒng)可靠性的認(rèn)識(shí)不斷加深，系統(tǒng)可靠性計(jì)算的計(jì)算規(guī)模和計(jì)算精度的有機(jī)結(jié)合成為研究的出發(fā)點(diǎn)，為了將可靠性計(jì)算運(yùn)用到實(shí)際應(yīng)用之中，本文結(jié)合以往的研究成果和工作經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)供配電網(wǎng)絡(luò)的特性，對(duì)供配電網(wǎng)絡(luò)可靠性計(jì)算的幾種常用方法進(jìn)行了介紹，對(duì)供配電系統(tǒng)的可靠性研究工作具有一定的參考價(jià)值。

［1］陸志峰，周家啟.計(jì)及開(kāi)關(guān)和母線故障的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2002（4）.

［2］張鵬，郭永基.基于故障模式影響分析法的大規(guī)模配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估［J］.清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002（3）.

［3］金星，余浩章，李永，李輝.大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠度計(jì)算新方法［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2001，13（4）：432-433.

王凱（1991—），男，甘肅隴縣人，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于天津忠旺鋁業(yè)有限公司，研究方向：電氣工程。