配電網(wǎng)供電可靠性薄弱環(huán)節(jié)分析

萬凌云，朱 茜，張 盈，林月慶，徐江濤（.國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院，重慶403；.廈門供電公司，福建廈門36000）

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配電網(wǎng)供電可靠性薄弱環(huán)節(jié)分析

萬凌云1，朱 茜1，張 盈1，林月慶2，徐江濤1
（1.國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院，重慶401123；2.廈門供電公司，福建廈門361000）

摘 要：根據(jù)《中壓配電網(wǎng)可靠性評估導(dǎo)則》，對廈門市中心局部區(qū)域配電網(wǎng)進行可靠性分析，借助軟件的可靠性薄弱環(huán)節(jié)識別功能，找出該地區(qū)電網(wǎng)的供電可靠性薄弱環(huán)節(jié)。針對薄弱環(huán)節(jié)提出3類改善措施，分析和對比的結(jié)果表明，實施綜合改善措施的效果最好，可使區(qū)域內(nèi)用戶供電可用率達到99.999%。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；可靠性評估；薄弱環(huán)節(jié)；改善措施

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶對供電可靠性提出了更高的要求，僅僅通過對停電事件的統(tǒng)計進行供電可靠性評價分析已難以適應(yīng)高供電可靠性的需求，供電可靠性管理由事后統(tǒng)計評價向事前預(yù)測評估轉(zhuǎn)變已成為不可逆轉(zhuǎn)的必然趨勢［1－2］。

供電系統(tǒng)可靠性評估能夠有效指導(dǎo)供電系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、改造、運行及管理，改善系統(tǒng)的供電可靠性，提高電網(wǎng)的投資效益［1］，國內(nèi)外越來越多的供電企業(yè)正在開展或計劃開展此項工作。在此背景下，2013年6月電力行業(yè)可靠性管理標準化技術(shù)委員會委托國家電網(wǎng)公司開展中壓配電網(wǎng)可靠性評估技術(shù)規(guī)范研究工作，于2015年9月形成了《中壓配電網(wǎng)可靠性評估導(dǎo)則》報批稿［2］。

筆者依據(jù)《中壓配電網(wǎng)可靠性評估導(dǎo)則》，利用供電網(wǎng)計算分析及輔助決策軟件，對廈門市中心局部區(qū)域配電網(wǎng)進行可靠性分析和電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)辨識，提出了相應(yīng)的改善措施，對改善措施的實施效果進行了定量評估，對區(qū)域供電可靠性水平的提升起到了促進作用。

1 區(qū)域概況

供電可靠性評估區(qū)域位于廈門市中心地區(qū)（A＋地區(qū)），共包含10條10 kV饋線，具體配電網(wǎng)示意圖如圖1所示。

該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平較高，主要負荷類型有商業(yè)和居民生活用電，重要用戶有市政府、公安局、銀行、酒店、醫(yī)院等，負荷密度26.95 MW／km2。區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)電纜化率為95.8%，架空線路絕緣化率為100%，線路聯(lián)絡(luò)率為100%，線路N－1占比為100%，主干線路平均分段數(shù)為3.1，帶保護分界開關(guān)的線路占比為65.6%。區(qū)域內(nèi)10條饋線全部實現(xiàn)配電自動化，配電自動化三遙終端覆蓋率為100%。線路典型接線方式為單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)等。配網(wǎng)設(shè)備無嚴重狀態(tài)、無異常狀態(tài)、注意狀態(tài)共占0.24%，正常狀態(tài)占99.76%。

圖1　廈門市中心配電網(wǎng)絡(luò)示意圖

2 區(qū)域供電可靠性分析

2.1計算參數(shù)

可靠性評估需要輸入基礎(chǔ)參數(shù)和可靠性參數(shù)?；A(chǔ)參數(shù)主要是潮流計算需要的參數(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)參數(shù)、配電線路基礎(chǔ)參數(shù)、配電變壓器基礎(chǔ)參數(shù)和負荷點參數(shù)等，其中負荷點參數(shù)包括負荷容量、用戶數(shù)、重要級別?？煽啃詤?shù)包括故障停運率、平均故障修復(fù)時間、預(yù)安排停運率、平均預(yù)安排停運持續(xù)時間以及與停電時間有關(guān)的時間類參數(shù)，如平均故障定位隔離時間、聯(lián)絡(luò)開關(guān)平均切換時間等［2］。根據(jù)區(qū)域內(nèi)的歷史停電數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計得到可靠性評估所需的全部可靠性參數(shù)［3］，具體如表1至表3所示。

表1　設(shè)施故障率及修復(fù)時間

表2　其他故障停運相關(guān)參數(shù)　min

表3　預(yù)安排停運相關(guān)參數(shù)

2.2供電可靠性總體分析

評估過程采用星能電氣有限公司的CEES《供電網(wǎng)計算分析及輔助決策軟件》（版本號為Elec-triStar 2014版5.0.0.1），對廈門市中心局部區(qū)域配電網(wǎng)進行可靠性評估分析。通過計算得到，區(qū)域內(nèi)供電可靠率為99.997 4%，其中僅考慮故障停電時的供電可靠率為99.999 1%，僅考慮預(yù)安排停電時的供電可靠率為99.998 3%；系統(tǒng)平均停電時間為0.229 5 h·戶－1·年－1，其中故障平均停電為0.080 8 h·戶－1·年－1，占比35.23%。

統(tǒng)計分析各條饋線的平均停電時間，其分布情況如圖2所示。由圖2可知，西郭931線的SAIDI，平均停電時間0.724 0 h·戶－1·年－1，其中故障停電0.136 9 h·戶－1·年－1，占18.91%；預(yù)安排停電0.587 1 h·戶－1·年－1，占81.09%。

圖2　各條饋線SAIDI柱狀圖

饋線平均停電時間在0～0.1 h之間有3條，占總饋線條數(shù)的30%；饋線平均停電時間在0.1～0.2 h之間有4條，占總饋線條數(shù)的40%；饋線平均停電時間超過0.2 h的線路有3條，占總饋線條數(shù)的30%，但都沒有超過0.8 h。經(jīng)以上比較分析，饋線平均停電時間總體情況較好。

2.3可靠性薄弱環(huán)節(jié)分析

1）從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及元件角度分析，對系統(tǒng)SAIDI影響較大的元件如表4所示。其中電纜212（西郭931線英皇開關(guān)站至永升花園配電站）對系統(tǒng)影響最大，主要原因為該段負荷較重，電纜故障時無法通過聯(lián)絡(luò)線路實現(xiàn)轉(zhuǎn)供。

表4　元件系統(tǒng)SAIDI的影響（h·戶－1·年－1）

2）從停電類型方面分析，預(yù)安排停電占64.77%，故障停電占35.23%。由于區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)全部實現(xiàn)配網(wǎng)自動化，電纜化率高，線路聯(lián)絡(luò)率高，且均滿足N－1準則，故故障停電比預(yù)安排停電次數(shù)要少。

3）由于該區(qū)域饋線均已實現(xiàn)配網(wǎng)自動化，故障定位隔離時間、故障停電開關(guān)切換時間、預(yù)安排停電隔離時間、預(yù)安排停電開關(guān)切換時間等大大縮短，故障停電時間主要為維修時間和故障定位隔離時間，預(yù)安排停電時間主要為作業(yè)時間。預(yù)安排停電為薄弱環(huán)節(jié)，因此需加強不停電作業(yè)及預(yù)安排停電管理工作。

3 改善措施及其效果分析

影響供電可靠性的因素包括網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、管理、技術(shù)4個方面?，F(xiàn)分別從技術(shù)、管理、綜合等3個層次，針對該地區(qū)配電網(wǎng)系統(tǒng)中原件與管理上的薄弱環(huán)節(jié)提出3類改善措施，分析各類措施的優(yōu)劣，并對3類措施的改善效果進行對比分析。

3.1技術(shù)措施

電纜212為110 kV西郭變電站與永升花園配電站之間的一段電纜。電纜后段負荷較重，且采用輻射型接線，對系統(tǒng)供電可靠率影響較大。改進措施為在永升華庭配電站接入1個電源，使其擁有雙電源。經(jīng)評估計算，系統(tǒng)供電可靠率可由99.997 4%提高到99.998 1%，提高0.000 7個百分點。只考慮預(yù)安排停電時，可提高0.000 6個百分點；只考慮故障停電時，可提高0.001個百分點。實施雙電源改造后，西郭931線和整個區(qū)域的供電可靠率指標如表5所示。

表5　采取技術(shù)措施前后供電可靠率對比　%

3.2管理措施

由于區(qū)域內(nèi)停電的主要原因是計劃作業(yè)和設(shè)備搶修，故從綜合管理計劃停電和提升運維管理水平方面采取系列措施，可有效降低停電時間。

綜合管理計劃停電，預(yù)期平均每年可減少計劃停電1.8次·百公里－1·年－1。采取的主要措施有：1）定期收集涉及配網(wǎng)的停電計劃，遵循“一停多用”原則，結(jié)合施工，避免重復(fù)停電，提高停電檢修效率；2）按配網(wǎng)室、供電公司兩層級優(yōu)化平衡，綜合考慮施工力量、許可順序、調(diào)控力量，統(tǒng)籌安排停電計劃，執(zhí)行“先算后?！?，嚴格控制計劃停電“時戶數(shù)”；3）強化帶電作業(yè)全過程管理，推廣地電位絕緣桿作業(yè)法和電纜不停電作業(yè)，帶電（不停電）作業(yè)次數(shù)比增20%，帶電作業(yè)率達90%，業(yè)擴不停電接火率達98%，實現(xiàn)能帶不停。

提升運維管理水平，降低線纜故障率，預(yù)期平均每年可減少故障停電0.36次·百公里－1·年－1。采取的主要措施有：1）設(shè)備運維人員加強巡視力度，降低外破事件發(fā)生頻次；2）加強用電規(guī)范教育，提高用戶電工技能水平，減少受累事件；3）梳理完善配電搶修流程，加強搶修工作精益化管理，進一步縮短到場時長、減少故障修復(fù)時長，提高配網(wǎng)故障處理效率。

采取上述管理措施后，系統(tǒng)可靠性指標由99.997 4%提高到99.998 7%。西郭饋線931和系統(tǒng)供電可靠性指標提升情況詳見表6。

表6　采取管理措施前后供電可靠率對比　%

3.3綜合措施

綜合實施技術(shù)措施和管理措施后，西郭饋線931和系統(tǒng)可靠性指標提升情況詳見表7。

3.4方案比較

單獨采取技術(shù)措施后，系統(tǒng)供電可靠率可提高到99.998 1%；單獨采取管理措施后，系統(tǒng)供電可靠率可提高到99.998 7%；綜合采取技術(shù)和管理措施后，系統(tǒng)供電可靠率可提高到99.999 0%。實施各類措施后的電量不足期望值（ENS）、增供電量、創(chuàng)造GDP如表8所示。

表7　采取綜合措施前后供電可靠率對比　%

表8　各類措施實施后指標對比

從表7可以看出，對于整個區(qū)域的供電可靠性，綜合措施提升最高，但同時投資也最大；技術(shù)措施和管理措施投資較少，但對供電可靠性的提升也較小。因此，若以提升整個區(qū)域的供電可靠性為主要目標，其實施綜合措施為優(yōu)選方案。

4 結(jié)語

通過對廈門市中心局部區(qū)域配電網(wǎng)進行可靠性分析和薄弱環(huán)節(jié)辨識，找出了制約區(qū)域供電可靠性的主要環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)影響系統(tǒng)供電可靠性的原因主要是該線路負荷重、計劃停電占比高、檢修時間長。據(jù)此，分別從技術(shù)、管理、綜合3個層次提出了相應(yīng)的可靠性改善措施，并從供電可靠性和投資回報效益兩方面，對各種改善措施進行了定量評估和對比分析。分析計算結(jié)果顯示，采用綜合措施對提升區(qū)域內(nèi)供電可靠性提升的效果最好，經(jīng)濟效益回報最高。

參考文獻：

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Analysis of the Weak Links in the Power Supply Reliability of the Distribution Network

WAN Ling-yun1，ZHU Qian1，ZHANG Ying1，LIN Yue-qing2，XU Jiang-tao1
（1.Electric Power Research Institute of Chongqing Electric Power Company of SGCC，Chongqing 401123，P.R.China；2.Xiamen Electric Power Supply Company of SGCC，Xiamen Fujian 361000，P.R.China）

Abstract：Based on Reliability Evaluation Guideline for Medium Voltage Distribution System，this article introduces the reliability analysis of the distribution system in the downtown area of Xiamen.By means of the software which can recognize the weak links in the power supply reliability，the weak links were discovered and three types of meas-ures of improvement were presented.Through relevant analyses and comparisons，comprehensive measures have proved the most effective，which can increase the power supply reliability up to 99.999%.

Key words：distribution system；reliability evaluation；weak links；measures of improvement

作者簡介：萬凌云（1983－），高級工程師，主要研究方向為電力可靠性。

收稿日期：2015－09－29

中圖分類號：TM7

文獻標識碼：A

文章編號：1008-8032（2016）01-0047-04