配電網(wǎng)規(guī)劃提升配網(wǎng)可靠性的研究

王 磊

（國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司大安市供電公司，吉林白城 131300）

0 引言

電能在社會(huì)生產(chǎn)生活中占有重要地位，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生巨大深遠(yuǎn)的影響，因此必須做好電力系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)劃設(shè)計(jì)，做好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。全球范圍內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)許多重大停電事故，根據(jù)美國(guó)電力科學(xué)院調(diào)查，電力系統(tǒng)停電故障造成超千億美元的巨額損失。例如，2003年包括加拿大地區(qū)出現(xiàn)大范圍停電，超過(guò)5000萬(wàn)人工作受到影響，有21間發(fā)電廠停電后關(guān)閉；2008年我國(guó)南方部分省份遭受50年來(lái)最嚴(yán)重的雨雪冰凍天氣，給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成巨大沖擊。對(duì)負(fù)荷中心等部門(mén)來(lái)說(shuō)，應(yīng)聚焦于保證供電的可靠性，大力發(fā)展局部地區(qū)對(duì)抗電網(wǎng)打擾動(dòng)時(shí)供電可靠性，提高供電質(zhì)量、提升配電網(wǎng)系統(tǒng)可靠性尤為重要，對(duì)城市配網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃可靠性研究具有重要意義。

1 配電網(wǎng)可靠運(yùn)行的重要性

在發(fā)電機(jī)組等發(fā)生強(qiáng)迫故障、停運(yùn)等退出運(yùn)行期間，為保證連續(xù)不斷供電，電力系統(tǒng)應(yīng)具有備用冗余容量，滿(mǎn)足設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性約束要求。需對(duì)經(jīng)濟(jì)性與可靠性進(jìn)行協(xié)調(diào)分析，大面積停電事故造成災(zāi)難后果迫使加大對(duì)電力系統(tǒng)可靠性的監(jiān)管，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)度維持在可控范圍內(nèi)[1]。

電力系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行需要考慮元件故障不確定性特征。電力系統(tǒng)由大量設(shè)備、元件等構(gòu)成，具有規(guī)模大、潮流非線性分布、故障點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行影響難預(yù)測(cè)等特點(diǎn)，可靠性關(guān)系到電力系統(tǒng)的各關(guān)鍵部門(mén)，工作覆蓋設(shè)計(jì)等各管理環(huán)節(jié)。可靠性工作內(nèi)容種類(lèi)繁多，包括對(duì)可靠性統(tǒng)計(jì)、提高方式措施等。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市用電負(fù)荷需求巨大，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，負(fù)荷構(gòu)成比例發(fā)生變化，居民用電增長(zhǎng)快速，對(duì)電能質(zhì)量及供電可靠性要求提高[2]。過(guò)去國(guó)家對(duì)發(fā)電環(huán)節(jié)投入比重較大，導(dǎo)致對(duì)配電網(wǎng)不重視，用電負(fù)荷增加使得一些線路負(fù)荷增大，電力系統(tǒng)局部故障擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致大面積停電事故。

配電網(wǎng)規(guī)劃改造時(shí)，供電能力等與經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)，降低網(wǎng)損能減少成本消耗，供電能力強(qiáng)化能增加售電量，使供電更加可靠，提升電能質(zhì)量。大部分地區(qū)普遍出現(xiàn)配電網(wǎng)不能滿(mǎn)足負(fù)荷需求問(wèn)題，大中城市冬夏季負(fù)荷高峰連年增長(zhǎng)，導(dǎo)致中低壓配電網(wǎng)面臨極大挑戰(zhàn)。保證電器元件安全運(yùn)行，做好城市配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，提升配網(wǎng)系統(tǒng)可靠性非常重要。要優(yōu)化完善配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使配電網(wǎng)更加安全可靠，建立電源站點(diǎn)，有效處理供電不足問(wèn)題，完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使配電網(wǎng)安全可靠，保證城鄉(xiāng)居民生活需要得到滿(mǎn)足。

2 配電網(wǎng)可靠性評(píng)估

電力系統(tǒng)可靠性包括充裕度與安全度兩部分：充裕度是系統(tǒng)元件規(guī)定額定容量等允許范圍內(nèi)，考慮配電網(wǎng)設(shè)備等元件預(yù)停運(yùn)非預(yù)計(jì)劃停運(yùn)下提供服務(wù)能力；安全度是電力系統(tǒng)運(yùn)行中遇到突然擾動(dòng)，如電氣設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)等意外退出，不間斷供電能力[3]。

配電網(wǎng)可靠性是電力可靠性的重要內(nèi)容，涉及發(fā)、輸、配電等環(huán)節(jié)以及規(guī)劃、運(yùn)維等供電企業(yè)運(yùn)營(yíng)專(zhuān)業(yè)，受到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備等諸多因素影響。配電系統(tǒng)處于電網(wǎng)直接與用戶(hù)相連關(guān)鍵位置，供電可靠性包含配電可靠性。用戶(hù)供電可靠性工作范圍繁雜，用戶(hù)期望供電系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生停電等故障，電力企業(yè)供電必須滿(mǎn)足可靠性各項(xiàng)要求，供電系統(tǒng)按電壓等級(jí)分為高中低壓。電網(wǎng)可靠性指標(biāo)是供電部門(mén)關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是社會(huì)對(duì)供電服務(wù)評(píng)價(jià)的核心因素。

RS-2外部影響是供電企業(yè)管轄范圍外的電網(wǎng)引起停電，外部影響包括交通破壞，外部計(jì)劃?rùn)z修停電，外部電網(wǎng)建設(shè)施工等因素。AIHC是供電可靠性常用指標(biāo)，用戶(hù)平均停電時(shí)間短則AIHC指標(biāo)高。由于用戶(hù)數(shù)客觀固定，需提高供電可考慮，減少用戶(hù)停電總時(shí)數(shù)，減少停電用戶(hù)數(shù)是提高供電可靠率的方法。AITC（Average interruption times of customer，用戶(hù)平均停電次數(shù)）是一定期間內(nèi)平均停電次數(shù)，停電影響可靠性指標(biāo)計(jì)入記為AITC-1，指標(biāo)為供電可考慮反映工系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)供電質(zhì)量。

3 影響配網(wǎng)運(yùn)行可靠性的因素

配電網(wǎng)供電可靠性受到多種因素的影響，如配電網(wǎng)自動(dòng)化水平等，配網(wǎng)運(yùn)行中如不能進(jìn)行科學(xué)有效的管理，配網(wǎng)電源容量較小時(shí)會(huì)對(duì)供電安全產(chǎn)生不利影響。配網(wǎng)設(shè)備規(guī)劃中產(chǎn)生的問(wèn)題會(huì)縮短設(shè)備使用壽命，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，會(huì)降低供電質(zhì)量。配電網(wǎng)運(yùn)行中受到自然災(zāi)害因素的影響，管理人員技術(shù)水平較低，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)線路故障，影響人們的日常生活用電需求。

對(duì)某地配網(wǎng)可靠性進(jìn)行分析，調(diào)查研究配網(wǎng)系統(tǒng)故障原因，從架空線路，配電變壓器運(yùn)行情況等方面分析影響可靠性，為提高配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。架空線路故障停電率反映架空線路故障情況，老城區(qū)主線架空通常采用導(dǎo)線型號(hào)為HKLGJYJ-10-240/30，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年架空線路因故障停電13次，配網(wǎng)架空線路發(fā)生故障停電次數(shù)較少。按故障設(shè)備分類(lèi)分析，導(dǎo)線故障最多，桿塔故障相對(duì)較多[4]。反映電纜線路故障情況為電纜線路故障停電率，老城區(qū)主線電纜故障通常采用YJV22-10-3*300型號(hào)導(dǎo)線電纜，每年電纜線路故障停電約5次，配網(wǎng)架空線路發(fā)生故障停電次數(shù)較少。按電纜線路停電故障原因分類(lèi)分析，設(shè)備老化2次，安裝質(zhì)量故障1次。

反映配電變壓器故障情況為配電故障停電率，根據(jù)配變按

密布點(diǎn)的原則配置，應(yīng)靠近負(fù)荷中心，變壓器容量不宜大于400 kV·A，變壓器選型應(yīng)選用S11系列以上低損耗環(huán)保節(jié)能型密封變壓器，在過(guò)載率低的地區(qū)應(yīng)推廣非晶合金變壓器。統(tǒng)計(jì)配電故障停電14次，故障停電率為1.54次（/百臺(tái)·年）。按配變故障停電故障設(shè)備分類(lèi)分析，高壓熔斷器故障最多，低壓引線為2次。按故障原因分類(lèi)分析，設(shè)備老化引起配電故障次數(shù)最多，其次為產(chǎn)品質(zhì)量3次，安裝質(zhì)量引起配變停電為1次。

4 提高電網(wǎng)可靠性規(guī)劃措施

電網(wǎng)核心內(nèi)容是配網(wǎng)，供電系統(tǒng)安全受到配網(wǎng)安全影響，規(guī)劃改造配電網(wǎng)應(yīng)結(jié)合可靠性關(guān)鍵參數(shù)，提高改造水平。配電網(wǎng)規(guī)劃改造需分段設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)配電網(wǎng)需對(duì)系統(tǒng)整體規(guī)劃，能保障配電網(wǎng)運(yùn)行效率，但配電網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)延長(zhǎng)檢修時(shí)間，影響供電系統(tǒng)穩(wěn)定性。規(guī)劃配電網(wǎng)時(shí)應(yīng)分段設(shè)計(jì)，配電網(wǎng)改造需遵循技術(shù)原則，隨著配電網(wǎng)技術(shù)升級(jí)，先進(jìn)配電技術(shù)使線路更穩(wěn)定，依據(jù)先進(jìn)技術(shù)提前診斷故障，保證供電系統(tǒng)可靠性。

配電網(wǎng)規(guī)劃必須采取有效措施，以保證電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，提高供電網(wǎng)可靠性。實(shí)際工作中要考慮配電網(wǎng)情況進(jìn)行改造，必須保證正確選取樣本，配電網(wǎng)輻射范圍較大，固化中采用不同改造標(biāo)準(zhǔn)會(huì)影響配網(wǎng)規(guī)劃工作，配網(wǎng)改造中應(yīng)合理控制與負(fù)荷中心的距離，借助負(fù)荷變化增大配電架空線路截面。采取措施保證電力設(shè)備質(zhì)量，及時(shí)更換性能差的設(shè)備。配電網(wǎng)運(yùn)行中應(yīng)改進(jìn)技術(shù)措施，更好地保證配單網(wǎng)規(guī)劃改造工作順利進(jìn)行。采用信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)匯總，建立配電網(wǎng)規(guī)劃模型，可以更好地觀察規(guī)劃中的不合理處。配電網(wǎng)規(guī)劃中，需合理采用滿(mǎn)足要求的設(shè)備，為提高配電網(wǎng)規(guī)劃效果，應(yīng)采取科學(xué)隔離措施，有效降低配電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生的損失。

為提高配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性，需充分考慮電網(wǎng)規(guī)劃要求，保證其運(yùn)行質(zhì)量。配網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)全面分析，按照不同地區(qū)配電網(wǎng)運(yùn)行情況采取規(guī)劃方案，采用相應(yīng)配網(wǎng)方法提高配網(wǎng)供電可靠性。無(wú)功補(bǔ)償型配電網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)分布平衡性，配網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)做好巡視工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路中的問(wèn)題，采取有效措施處理控制線路問(wèn)題。使用年限較長(zhǎng)的設(shè)備應(yīng)進(jìn)行維修更新，經(jīng)過(guò)地勢(shì)復(fù)雜區(qū)域應(yīng)采取措施保護(hù)隔離供電線路。

提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性可以通過(guò)組織管理與技術(shù)經(jīng)濟(jì)措施保證配網(wǎng)安全，通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行指標(biāo)管理制度，建立電力設(shè)施保護(hù)執(zhí)法隊(duì)伍組織措施，提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，加強(qiáng)停電管理能力的管理措施，進(jìn)行成本效益分析，加速推廣帶電作業(yè)，加大帶電作業(yè)裝備投入的技術(shù)措施，推行設(shè)備全壽命周期管理的經(jīng)濟(jì)措施保證配電網(wǎng)運(yùn)行可靠。

5 結(jié)語(yǔ)

可靠性是配網(wǎng)系統(tǒng)的重要指標(biāo)，目前采用可靠性方法停留于理論階段，研究者采用復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型獲得精確結(jié)論，但在使用中由于實(shí)際情況變化產(chǎn)生大量問(wèn)題，存在數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)結(jié)論與實(shí)際情況不符的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行可靠性的分析，總結(jié)影響配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的多方面原因，提出配網(wǎng)科學(xué)規(guī)劃提高運(yùn)行可靠性的對(duì)策建議。