基于配電系統(tǒng)可靠性評估方法與應(yīng)用研究

潘基靈

【摘 要】配電系統(tǒng)將在電力系統(tǒng)和用戶的連接和分配給電力能源，包括配電變電站，高低壓配電線路，饋線等網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的用戶和供應(yīng)商。配電系統(tǒng)作為直接連接到用戶的直接影響用戶的正常供電，在安全、可靠和經(jīng)濟(jì)的供電中起著重要的作用。隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，信息產(chǎn)業(yè)已成為越來越多的行業(yè)特有的電力供應(yīng)，對供電可靠性的要求越來越高。

【關(guān)鍵詞】配電系統(tǒng)；靠性評估方法；應(yīng)用

0 引言

隨著電力市場的開放，電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行變得越來越復(fù)雜，電力系統(tǒng)的可靠性變得非常困難。電力系統(tǒng)可靠性評估的一個全面的、系統(tǒng)的、定量的方法。發(fā)展配電系統(tǒng)可靠性分析工具是非常重要的。

1 配電系統(tǒng)可靠性評估研究現(xiàn)狀

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力用戶的可靠性要求越來越高。長期以來，電力系統(tǒng)的可靠性主要集中于發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和電力系統(tǒng)的可靠性。相比之下，配電系統(tǒng)的可靠性遠(yuǎn)未受到重視。其主要原因是設(shè)備和配電系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)相對集中，設(shè)備的投資大，建設(shè)周期長，發(fā)電能力的停電造成的電力故障嚴(yán)重和廣泛的社會影響，更容易引起人們的關(guān)注。但是隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也在不斷提高，供電可靠性也越來越高。同時，區(qū)域分布網(wǎng)絡(luò)正變得越來越完善。

配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，它是電力系統(tǒng)與電力供應(yīng)、電力供應(yīng)與分配的重要環(huán)節(jié)。由于電力生產(chǎn)，供應(yīng)和使用的特點，同時，一旦配電系統(tǒng)設(shè)備故障或維護(hù)，它會導(dǎo)致系統(tǒng)的電力用戶停電。絕大多數(shù)配電系統(tǒng)采取環(huán)設(shè)計，開環(huán)成一個徑向運(yùn)行模式，單一故障是比較敏感的，所以故障率也較高。據(jù)不完全統(tǒng)計，超過80%的電力用戶故障是由電力系統(tǒng)故障造成的。隨著電力體制改革的進(jìn)行，電力分配系統(tǒng)的故障造成的經(jīng)濟(jì)損失以及對社會的影響將成為電力價格的一個重要因素。配電系統(tǒng)可靠性研究是保證供電質(zhì)量，提高電力工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要手段。提高和完善電力行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理水平，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，促進(jìn)城市電網(wǎng)建設(shè)和改造，具有重要的指導(dǎo)作用。因此，配電系統(tǒng)的可靠性對整個電力系統(tǒng)的可靠性研究起著重要的作用。

2 配電網(wǎng)可靠性價值評估的理論基礎(chǔ)

現(xiàn)代公共工程成本—效益分析理論的起源，最早可追溯到1844年法國工程師Jules.Dupuit發(fā)表的論文《公共工程項目效用的測算》。1920年，英國人A. C. Pigou出版了《福利經(jīng)濟(jì)學(xué)》一書，將邊際分析方法應(yīng)用到了成本—效益分析中，奠定了成本—效益分析方法的理論基礎(chǔ)。

可靠性成本—效益分析可用A. C. Pigou的邊際分析方法來說明。定義可靠性邊際成本為增加一個單位可靠性水平而需增加的投資成本；定義可靠性邊際效益為因增加了一個單位可靠性水平而獲得的效益（亦即因此減少的停電成本）。

在圖1所示的可靠性成本—效益分析曲線中，MC代表可靠性邊際成本曲線；MB代表可靠性邊際效益曲線；TC為邊際供電總成本曲線。

當(dāng)滿足式（3）時，可靠性邊際成本等于可靠性邊際效益，即圖1中的曲線MC與MB相交點，此時凈效益最大，所對應(yīng)的R m是最合理的供電系統(tǒng)可靠性水平。式（3）就是供電企業(yè)配電網(wǎng)改造的可靠性優(yōu)化準(zhǔn)則。

3 系統(tǒng)可靠性綜合評估應(yīng)用的實現(xiàn)

狀態(tài)抽樣：ls-epras利用蒙特卡羅仿真進(jìn)行電網(wǎng)可靠性的綜合評估，在進(jìn)行電網(wǎng)充裕度和穩(wěn)定度評估之前，要對系統(tǒng)狀態(tài)空間進(jìn)行抽樣，形成仿真樣本，通過大量的確定性計算統(tǒng)計各種可靠性指標(biāo)。

網(wǎng)絡(luò)連通性評估。當(dāng)系統(tǒng)中的開關(guān)（開或閉）時，原有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，并快速、有效地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的變化進(jìn)行靜態(tài)安全評估是一項至關(guān)重要的任務(wù)。將網(wǎng)絡(luò)連通性評價應(yīng)用于系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，并從系統(tǒng)的概率的角度來尋找切割點和橋，計算出各總線的概率成橋和各支路成橋。地面功率流計算是可靠性綜合評價的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的流量計算在靜態(tài)等值的基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)（內(nèi)部）系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，并考慮系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種干擾（發(fā)電機(jī)、輸電線路斷開、輸出負(fù)載調(diào)節(jié)、分接開關(guān)調(diào)節(jié)等）。

電網(wǎng)故障風(fēng)險評估對系統(tǒng)各元件可能發(fā)生的各種故障（包括復(fù)故障）進(jìn)行抽樣計算，用于指導(dǎo)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣一次二次設(shè)備的選擇。

靜態(tài)安全風(fēng)險評估是基于靜態(tài)安全評估風(fēng)險的不確定因素，對電力系統(tǒng)運(yùn)行中的操作風(fēng)險進(jìn)行定量評估的損失所造成的損失。

最優(yōu)潮流風(fēng)險評估。在最優(yōu)潮流的基礎(chǔ)上，考慮了負(fù)載的隨機(jī)效應(yīng)和傳輸設(shè)備故障對最優(yōu)潮流的影響。同時，通過合理調(diào)整變壓器分接頭、開關(guān)電容、發(fā)電機(jī)無功功率，系統(tǒng)電壓保持在最合理的水平，系統(tǒng)傳輸損耗盡可能小，避免了不合理的無功傳輸。所有的任務(wù)都必須確保系統(tǒng)中所有組件的操作不會發(fā)生更多的限制。在這個系統(tǒng)中，有功和無功的交叉近似算法是用來計算的主動近似模型，它可以用來計算在2至5的快速分解方法的最佳功率流。

4 結(jié)語

隨著電力市場的發(fā)展，電力系統(tǒng)可靠性經(jīng)濟(jì)學(xué)在配電網(wǎng)改造中的應(yīng)用，將得到越來越廣泛的應(yīng)用。在實際工程應(yīng)用中，可以根據(jù)可靠性評估的計算方法和可靠性優(yōu)化軟件包的開發(fā)，為提高供電可靠性的可靠性提供科學(xué)依據(jù)。充分體現(xiàn)了實用化、大眾化的特點，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，且便于在各級配電供電企業(yè)中推廣使用。

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[責(zé)任編輯：湯靜]