電力電子設(shè)備對(duì)直流配電網(wǎng)可靠性影響

梁靜

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也有了顯著的提高，相應(yīng)的需求也有所增加，用電需求就是其中的一種，而與此同時(shí)，人們也越來(lái)越關(guān)注用電的質(zhì)量與安全，這就對(duì)供電企業(yè)提出了更高的要求。要想確保供電的質(zhì)量，就要保證電網(wǎng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，而直流配電網(wǎng)就是其中的主要運(yùn)行方式，與傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)不同，它是由許多電力電子設(shè)備組成的，而實(shí)際上，電力電子設(shè)備對(duì)直流配電網(wǎng)可靠性是有一定影響的。因此，要想保證直流配電網(wǎng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)其可靠性影響進(jìn)行分析是極為必要的。

關(guān)鍵詞：直流配電網(wǎng)；可靠性；電力電子設(shè)備

電力電子設(shè)備對(duì)直流配電網(wǎng)的可靠性是具有重要影響的，體現(xiàn)在很多的方面。實(shí)際上，直流配電網(wǎng)是依托于直流技術(shù)基礎(chǔ)上的，它的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系著人們的生活以及工作，甚至還會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，因此，保證直流配電網(wǎng)的可靠性就顯得極為關(guān)鍵。而基于直流配電網(wǎng)是由大量電力電子設(shè)備組成的，這需要有關(guān)人員能夠加強(qiáng)電力電子設(shè)備對(duì)直流配電網(wǎng)可靠性的影響進(jìn)行詳細(xì)的研究，綜合各種因素進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的探討，進(jìn)而看其區(qū)分功能故障以及絕緣故障是否能夠?qū)ζ淇煽啃栽u(píng)估產(chǎn)生影響，從而以此為參考依據(jù)，進(jìn)一步的保證直流配電網(wǎng)的可靠運(yùn)行，更好的滿足人們的需求。

1 配電網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)方法分析

配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于人們的生活以及生產(chǎn)具有極大的影響，只有保證配電網(wǎng)供電的質(zhì)量，才能更好的滿足人們的用電需求，避免發(fā)生一些不必要的問(wèn)題，從而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的健康發(fā)展。由此可見(jiàn)，保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行是至關(guān)重要的。這就需要有關(guān)人員能夠針對(duì)配電網(wǎng)的可靠性做深入的研究，這里的可靠性主要指的是用戶持續(xù)供電的質(zhì)量等，而這就不得不考慮配電網(wǎng)可靠性的評(píng)價(jià)方法的選擇與運(yùn)用。目前看來(lái)，解析法以及模擬法是比較常見(jiàn)的可靠性評(píng)價(jià)方法，結(jié)合直流配電網(wǎng)的實(shí)際情況，針對(duì)電力電子設(shè)備較多的特點(diǎn)，選擇解析法較好一些。因此，本文主要采用的最小割集法對(duì)直流配電網(wǎng)的可靠性做相應(yīng)的評(píng)估。

1.1 負(fù)荷點(diǎn)區(qū)域劃分

對(duì)于導(dǎo)致負(fù)荷停運(yùn)的設(shè)備故障，其對(duì)負(fù)荷的停運(yùn)時(shí)間又可能各不相同?；诖耍瑢?duì)交流配電網(wǎng)中負(fù)荷點(diǎn)的故障停運(yùn)區(qū)域進(jìn)行了劃分。參照交流配電網(wǎng)的區(qū)域劃分法，將直流配電網(wǎng)中負(fù)荷點(diǎn)的故障停運(yùn)區(qū)域劃分為故障修復(fù)域、隔離恢復(fù)域和隔離切換域，其對(duì)應(yīng)的負(fù)荷點(diǎn)停運(yùn)時(shí)間為故障設(shè)備修復(fù)時(shí)間、故障隔離時(shí)間和故障隔離時(shí)間及與相鄰饋線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)切換時(shí)間之和。

1.2 最小割集法

負(fù)荷點(diǎn)的最小割集指的是這樣一些設(shè)備的集合：當(dāng)從網(wǎng)絡(luò)中移除這些設(shè)備時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)的供電路徑全部被切斷；而放回其中任何一個(gè)設(shè)備時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)至少恢復(fù)一條供電路徑。通常只考慮到二階割集。通過(guò)求取各負(fù)荷點(diǎn)的最小割集，將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的串并聯(lián)關(guān)系。割集與割集之間是串聯(lián)關(guān)系，則有

式中：為不可用率；為故障率；下標(biāo)l、2和se分別代表設(shè)備1、2和等值串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。二階割集中的兩個(gè)設(shè)備是并聯(lián)關(guān)系，則有

2 直流配電網(wǎng)電力電子設(shè)備可靠性建模

直流配電網(wǎng)相比于交流配電網(wǎng)增加了一些新的電力電子設(shè)備，如VSC換流器、直流變壓器和直流斷路器。要對(duì)直流配電網(wǎng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估，就要先獲取這些設(shè)備的可靠性參數(shù)，它主要可以通過(guò)2條途徑獲得：（1）通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到可靠性參數(shù)；（2）根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性建模，預(yù)測(cè)可靠性參數(shù)。

3 影響直流配電網(wǎng)可靠性因素分析

深入探究直流配電網(wǎng)的可靠性影響因素是極為關(guān)鍵的，而實(shí)際上，影響的因素是有很多的，在交流配電網(wǎng)中，設(shè)備的故障、線路的故障、維護(hù)等問(wèn)題都是影響其電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵因素，而這對(duì)于直流配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)也是如此，直流配電網(wǎng)的可靠性大多也與這些因素有關(guān)。這就需要有關(guān)人員能夠重視這些影響因素，以采取一些舉措，提高直流配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠率，進(jìn)一步的保證電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量。而本文則重點(diǎn)研究的是器件冗余以及設(shè)備冗余對(duì)于直流配電網(wǎng)可靠性的影響，為突出直流配電網(wǎng)的影響因素，本文主要采用較為簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)直流配電網(wǎng)可靠性進(jìn)行評(píng)估，如圖2所示。

由于雙端電源直流配電網(wǎng)可直接通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)2個(gè)電源之間的不間斷供電切換，故該配電網(wǎng)中沒(méi)有隔離切換域。

3.1 器件冗余對(duì)設(shè)備故障率的影響

器件冗余對(duì)設(shè)備故障率是有一定影響的，由于半導(dǎo)體的故障率較高，所以一般而言，人們都是普遍采用冗余設(shè)計(jì)來(lái)降低設(shè)備故障率，在直流系統(tǒng)中，VSC環(huán)流交換器以及變壓器的冗余都會(huì)對(duì)設(shè)備的故障率造成影響。

3.2 器件冗余和設(shè)備冗余對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響

當(dāng)設(shè)備發(fā)生功能故障時(shí)，可通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)直接將故障隔離開(kāi)，因此功能故障只有在設(shè)備屬于故障修復(fù)域時(shí)才會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷停運(yùn)；當(dāng)設(shè)備發(fā)生絕緣故障時(shí)，需要跳開(kāi)上游斷路器再將故障隔離，因此絕緣故障不管設(shè)備屬于故障修復(fù)域還是屬于隔離恢復(fù)域都會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷停運(yùn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著時(shí)代的不斷向前發(fā)展，各個(gè)行業(yè)都取得了很好的發(fā)展，我國(guó)的電力事業(yè)同樣也獲得了良好的發(fā)展，這對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及民生建設(shè)具有重要的作用和影響。但是同時(shí)對(duì)于配電網(wǎng)的可靠性提出了更高的要求，它主要是指持續(xù)供電的能力，而直流配電網(wǎng)就是其組成部分，具有電能優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。所以，針對(duì)其可靠性進(jìn)行研究就是極為重要的，有關(guān)人員應(yīng)該選擇合理的直流配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法，尤其要加強(qiáng)研究直流換流器、變壓器以及斷路器等關(guān)鍵電力電子設(shè)備對(duì)直流配電網(wǎng)的可靠性影響，這樣才能為以后直流配電網(wǎng)的規(guī)劃打下良好的基礎(chǔ)，更好的促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。

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