配電系統(tǒng)的可靠性評估方法探討

潘瀟

摘 要：所謂配電系統(tǒng)的可靠性評估，就是采用現(xiàn)代分析工具對配電系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)置，包括停電頻率以及停電時間等，如果參數(shù)設(shè)置的比較合理，系統(tǒng)就可以按照預(yù)期規(guī)劃運行，實現(xiàn)系統(tǒng)可靠性的控制。文章簡述了配電系統(tǒng)可靠性分析的思路，分析了具體評估方法。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)；可靠性；評估方法

前言

當(dāng)前我國在規(guī)劃配電系統(tǒng)的過程中，一般都不設(shè)置具體的可靠性目標，而是采用隱性處理的方式，這樣配電系統(tǒng)在投入使用時，就需要花費大量資金維護供電的可靠性。為了避免這種規(guī)劃方式的弊端，需要采用科學(xué)的手段對配電系統(tǒng)可靠性進行評估，按照實際需求對電力資源進行合理分配，減低供電費用，提升配電系統(tǒng)運行的可靠性。

1 配電系統(tǒng)可靠性分析思路

配電系統(tǒng)可靠性分析的主要目標就是可以準確評價出系統(tǒng)運行時的可靠性，并將評估結(jié)果作為依據(jù)，對設(shè)計中存在的問題進行修正。具體評估思路如下：首先，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分析，評估歷史的可靠性，就是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)運行能力。一般都是由系統(tǒng)運行部門負責(zé)這項工作，分析系統(tǒng)沒有大大預(yù)期可靠性的原因，判斷系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)在哪。如果問題出在設(shè)計方案上，需要與工程規(guī)劃部門共同合作解決問題。其次是制作預(yù)測模型，就是根據(jù)備選設(shè)計方案預(yù)測系統(tǒng)未來一段時間內(nèi)運行的可靠性，主要是針對配電系統(tǒng)中的某一個部分，預(yù)見其在運行時有可能出現(xiàn)的問題，提出提升系統(tǒng)運行可靠性的方法。最后是校正預(yù)測模型，預(yù)測模型建立以后，需要將歷史數(shù)據(jù)作為依據(jù)對其進行校正，使其與歷史情況相符，這樣才能保證預(yù)測模型不脫離實際。值得注意的是，模型校正是一個非常復(fù)雜的過程，需要配電系統(tǒng)運行部門提供真實、完整的歷史數(shù)據(jù)，并考慮到系統(tǒng)運行的外界環(huán)境因素，用電需求變化因素等，將所有因素都考慮到，然后對參數(shù)進行謹慎調(diào)整，這樣才能對系統(tǒng)未來運行狀態(tài)進行準確預(yù)測，判斷其可靠性是否可以達到預(yù)期要求[1]。

2 配電系統(tǒng)可靠性評估方法

2.1 計算流程

第一，需要設(shè)置一個可靠性限值，主要包括兩項內(nèi)容，一是基本目標值，二是所允許的偏差范圍；第二，在計算程序中輸入模型和相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以來源于現(xiàn)有系統(tǒng)，也可以來源于擬建的配電系統(tǒng)；第三，啟動計算程序，開始計算，得出預(yù)期可靠性。這種評估性的計算主要包括兩項內(nèi)容，一是預(yù)期停電頻率，二是預(yù)期停電時間，一般都是采用圖形的方式顯示計算結(jié)果，這種方法比較直觀，一旦某個結(jié)果超過合格范圍，用戶一眼就可以看出；第四，需要對計算結(jié)果進行審查，如果計算結(jié)果與預(yù)期相差太多，需要將該結(jié)果作為依據(jù)對系統(tǒng)模型進行調(diào)整；第五，重新運行經(jīng)過調(diào)整后的模型，得到新的結(jié)果，重復(fù)上述步驟，直到得到令人滿意的結(jié)果為止。根據(jù)結(jié)果修改設(shè)計時，通常采用兩種方法，一是根本原因分析方法，適合用于確認可靠性較低的水平，需要判斷出在這種情況下設(shè)備的使用會受到哪些影響；二是靈敏度分析方法，適合用于確認可靠性較高的水平，需要判斷出在這種情況下設(shè)計對系統(tǒng)可靠性產(chǎn)生哪些影響。實際上這就是對設(shè)備參數(shù)進行微量調(diào)整的過程，能夠反映出系統(tǒng)可靠性的變化[2]。

2.2 網(wǎng)絡(luò)模擬評估法

該種方法將電力系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，就是把實際網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為可靠性網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備的串并聯(lián)作為基礎(chǔ)。串聯(lián)設(shè)備中，一旦其中一臺設(shè)備出現(xiàn)停運問題，整個鏈條中的設(shè)備都會受到影響，且失效率問題會累加。并聯(lián)設(shè)備中，需要根據(jù)容量來確定設(shè)備是否存在冗余，如果存在，需要停運其他并聯(lián)路徑。具體計算過程如下：首先是模擬配電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，將這些結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成一些“表達式”，這些表達式具有明顯的串并聯(lián)可靠性特征；其次是計算，這些表達式以控制系數(shù)的形式展現(xiàn)在計算機模型中，對系統(tǒng)可靠性進行計算。最終的計算結(jié)果顯示了電源與負電荷之間的連續(xù)性，代表二者之間不發(fā)生中斷的可能性。網(wǎng)絡(luò)模擬評評估法最大的優(yōu)點就是操作簡單，一般用于與基本可靠性評估上。最大的缺點是評估過程的動態(tài)性不好，不能對開關(guān)切換過程進行及時響應(yīng)，且適用范圍較窄，只能用于基本拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)中任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生變化，就無法完成模擬過程[3]。

2.3 馬爾科夫模擬評估法

該種方法主要是對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行評估，將評估重點放在狀態(tài)的轉(zhuǎn)換上，模擬過程中可以辨識出各種運行狀態(tài)，實現(xiàn)狀態(tài)間的靈活轉(zhuǎn)換，可以再現(xiàn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換條件，并根據(jù)這些模擬過程以及結(jié)果計算出系統(tǒng)處于某種狀態(tài)下的時間，具體計算過程如下：首先，建立狀態(tài)空間圖，該圖要能夠反映出元件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程，一共包含2N個狀態(tài)數(shù)，其中N代表運行與停運的狀態(tài)數(shù)；其次，將狀態(tài)空間圖作為依據(jù)建立轉(zhuǎn)移矩陣，其中的維數(shù)代表系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)，就是說狀態(tài)與列、行之間一一對應(yīng)；第三，利用馬爾科夫過程逼近原理，用數(shù)學(xué)式表示就是PT=P，其中P代表極限狀態(tài)概率矢量，T代表轉(zhuǎn)移矩陣；第四，上一步驟的計算中，得出獨立矩陣的個數(shù)為N-1個，因此需要對其添加全概率條件，保證所有狀態(tài)的概率加和為1，最終得到一個矩陣方程；最后，采用線性代數(shù)計算方法解出矩陣，得到最終結(jié)果，這個結(jié)果就是配電系統(tǒng)處于各種運行狀態(tài)下的概率。這種模擬評估方法的最大優(yōu)點就是靈活性較高，適應(yīng)性強，尤其適用于那些轉(zhuǎn)換細節(jié)比較明確的配電系統(tǒng)。但是這種模擬評估方式也有自身的弱點，一是缺乏記憶力，就是模擬過程與狀態(tài)的形成過程無關(guān)；二是計算量方面有較大弱勢，尤其是N值比較大時，建立狀態(tài)空間圖時就存在困難[4]。

2.4 解析模擬評估法

與上一種狀態(tài)不同的是，其不需要對事故狀態(tài)進行一一列舉，而是采用以下方式：首先，根據(jù)配電系統(tǒng)運行歷史數(shù)據(jù)選擇一個事故，p為該事故發(fā)生的可能性；其次，對系統(tǒng)對這一事故的反應(yīng)進行模擬，并計算相應(yīng)參數(shù)，判斷出事故對系統(tǒng)元件的影響；第三，使用概率p及上一步的計算結(jié)果綜合評定該事故對系統(tǒng)的影響；最后，選擇一個新的事故，重復(fù)上一個步驟，直到將所有可能發(fā)生的事故都模擬完成為止。整個模擬過程中最重要的就是第二步，因為系統(tǒng)發(fā)生事故以后，有可能會引發(fā)一系列復(fù)雜事件，事故對供電的影響方式不同，要求能夠模擬出事故發(fā)生后的一系列事件，準確判斷出相同事故對不同用戶產(chǎn)生的負面影響。這種方法的最大優(yōu)點就是可以對配電系統(tǒng)的可靠性進行量化模擬，準確度較高[5]。

3 結(jié)束語

配電系統(tǒng)的可靠性對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重要影響，進而影響社會生產(chǎn)以及人們的正常生活，因此應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)的方法對配電系統(tǒng)穩(wěn)定性進行模擬評估。實踐證明，每種模擬方法都有自身的優(yōu)勢和劣勢，需要技術(shù)人員根據(jù)實際情況合理選擇，提升評估的準確性，提高配電系統(tǒng)運行的可靠性。

參考文獻

[1]雷秀仁，任震.處理配電系統(tǒng)可靠性評估不確定性的未確知數(shù)學(xué)方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2005，17：28-33.

[2]任震，萬官泉.參數(shù)不確定的配電系統(tǒng)可靠性區(qū)間評估[J].中國電機工程學(xué)報，2003，12：71-76.

[3]齊先軍，彭翔天.基于浴盆形故障率函數(shù)的配電系統(tǒng)可靠性評估算法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015，5：81-87.

[4]沈宏，付廣春.改進最小路法在配電系統(tǒng)可靠性評估中的應(yīng)用[J].中國電力，2010，10：20-22.

[5]范明天，蘇傲雪.基于可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃思路和方法講座五配電系統(tǒng)可靠性評估方法[J].供用電，2011，5：12-18.