配電網(wǎng)規(guī)劃中的簡化與可靠性評價算法

石慶紅

摘 要：配電網(wǎng)的可靠性直接關系著電力系統(tǒng)的運行效果，關系著電力用戶的用電體驗，是電力企業(yè)必須關注的重點問題。本文從可靠性角度對配電網(wǎng)進行了適當?shù)暮喕?，然后結(jié)合可靠性評價算法，對影響配網(wǎng)規(guī)劃可靠性的各種因素進行了分析，希望能夠為配網(wǎng)的規(guī)劃設計提供一些參考。

關鍵詞：配電網(wǎng)規(guī)劃；簡化；可靠性；評價算法

中圖分類號：TM744 文獻標識碼：A

在電力系統(tǒng)運行中，有相當一部分停電事故都是由于配網(wǎng)問題引發(fā)的，配網(wǎng)的可靠性是評價電力企業(yè)經(jīng)營管理水平的一個重要指標，因此，立足配網(wǎng)規(guī)劃的實際，提出具備良好適用性的可靠性評估算法，對于配網(wǎng)的運行管理而言意義重大，必須得到足夠的重視。

1.配電網(wǎng)規(guī)劃中的簡化

在配電網(wǎng)規(guī)劃環(huán)節(jié)，做好可靠性評價，可以及時發(fā)現(xiàn)其中存在的不足和缺陷，引導電力企業(yè)及時對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行改善，保證配網(wǎng)建設的質(zhì)量，提升其運行效果。不過，考慮到配網(wǎng)規(guī)劃過程中存在著結(jié)構(gòu)不清、信息不全等問題，需要首先對其進行適當?shù)睾喕缓笤诖嘶A上進行可靠性評價，能夠有效減少計算的煩瑣性，提高計算速度。

在傳統(tǒng)配網(wǎng)中，可靠性評價需要針對電網(wǎng)中的各種元件進行相應的故障枚舉，元件的數(shù)量越多，涉及的計算數(shù)據(jù)也就越多，計算也就越煩瑣。對此，可以通過整合配網(wǎng)元件的方式，減少枚舉數(shù)量，加快測算速度。這里主要針對架空線路的簡化進行分析，如圖1所示。

與電纜網(wǎng)相比，架空線路本身將架空開關作為了簡化的判別點，在圖中，矩形虛線框架表示可以進行簡化組合的單元，以G2為例，各種元件設備和配變處于兩個架空開關之間，無論是停電還是復電都是同時進行的，因此可以將其簡化為一個單元，以減少網(wǎng)架數(shù)據(jù)的錄入量。

2.配電網(wǎng)規(guī)劃中的可靠性評價算法

2.1 可靠性指標

對于配網(wǎng)的可靠性評價，主要是立足已知配網(wǎng)設備的可靠性數(shù)據(jù)，結(jié)合設備之間的相互連接關系，推導出停電的概率指標，然后針對整個配網(wǎng)系統(tǒng)的綜合可靠性指標，進行計算分析。比較關鍵的指標有兩個，一是基本指標，包括年停運率λ（次/年）、平均停運時間r（小時/次）以及平均年停運時間U（小時/年），假設存在n個相互串聯(lián)的元件，則有

二是系統(tǒng)指標，這里采用發(fā)達國家通用的平均值指標，對配網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性進行評價，主要包括系統(tǒng)平均故障頻率指標SAIFI（次/戶.年）、系統(tǒng)平均供電可靠率指標RS（%）、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間指標SAIDI（小時/戶.年）以及平均停電缺供電量AENS（kWh/戶.年）。同樣假定有m條饋線，則系統(tǒng)可靠性指標公式為

2.2 算法公式推導

考慮到規(guī)劃電網(wǎng)本身的特殊性，在數(shù)據(jù)獲取方面難度較大，因此可靠性評估中并不能得到非常詳盡的饋線信息，對于這種情況，在進行各種設備合計饋線故障率、停運時間的分析時，采用的是規(guī)劃階段所能夠提供的相關信息。

（1）相關符號及標記：為了方便理解，這里首先對下列公式中采用的一些符號的含義進行說明：出線斷路器、線路、開關和配變分別以b、l、s、t來表示，x則泛指其中的某一類設備；Nxj表示饋線j上存在的x類型的設備的數(shù)量，如果x代表線路，則Nxj表示線路的長度，單位為km；可靠性評價中，基本的數(shù)據(jù)包括了x類型設備的故障率λxj，故障修復時間rxj，饋線故障隔離時間與斷路器重合閘時間t1，饋線故障隔離時間與轉(zhuǎn)供操作時間t2。

（2）故障率計算：設置在饋線上的各種設備，如斷路器、分段開關等，一旦出現(xiàn)故障都會給饋線造成不同程度的影響，導致斷路器跳閘乃至全線停電，需要對故障區(qū)域進行隔離以及倒閘操作后，才能夠?qū)Σ糠謪^(qū)段恢復供電。一般來講，配變本身設置有熔斷保護，出現(xiàn)故障時并只會導致周邊用戶停電，而不會引發(fā)饋線的大面積停電。結(jié)合基本可靠性指標公式，可以得到饋線 j 的故障率計算公式

上述公式中，λji表示饋線j上第i段所有配網(wǎng)設備的故障率之和，Nji則表示饋線 j 第i 段上連接的用戶數(shù)量。

（3）故障停運時間計算：在針對饋線 j 的故障停運時間進行計算時，必須充分考慮各個區(qū)段上的元件故障產(chǎn)生的影響，有

其中，U（x，ji）表示饋線上x類型的元件故障引起的第i區(qū)段的年停運時間。在針對配網(wǎng)線路或者饋線的故障停運時間進行計算時，一般會先將其簡化為針對某種類型元件故障所引發(fā)的停運時間的計算，然后將影響累加，就可以得到最終結(jié)果。

一是斷路器故障的停電時間，在饋線中，斷路器一般設置在首端，一旦出現(xiàn)故障，就會導致全線停電。在饋線j上，存在有K個能夠通過故障隔離和轉(zhuǎn)供操作恢復供電的可轉(zhuǎn)供段，其停電時間為t2，存在（Nnj-K）個必須等待故障修復完成后才能恢復供電的不可轉(zhuǎn)供段，停電時間為斷路器的修復時間rbj，則斷路器故障引發(fā)的停電時間為

二是線路故障的停電時間，考慮到配網(wǎng)架構(gòu)的差異性，對于故障停電時間的計算也有所不同。這里仍然以架空線路為例進行分析，如果饋線 j 第i 段出現(xiàn)故障，停電時間的差異性只體現(xiàn)在故障發(fā)生的區(qū)域，即發(fā)生在可轉(zhuǎn)供段時，需要等到故障修復完成后才能恢復供電，停電時間就是故障的修復時間rlj，第i 段之后的（Nnj-i）個區(qū)段則需要通過故障隔離和轉(zhuǎn)供來恢復供電，停電時間為t2，由此，線路故障停電時間的計算公式為

三是開關設備故障的停電時間，其在不同的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，同樣存在著不同的計算方法。在架空線路中，開關設備故障導致饋線停電的時間計算公式為

四是配變故障的停電時間，之前也提到，配變中本身設置有熔斷器作為保護，因此即使出現(xiàn)故障，也不會導致饋線的全線停電，停電僅僅是針對配變上掛接的用戶。因此，不同于線路故障和開關設備故障，配變故障在電纜線路和架空線路中引發(fā)的饋線停電時間計算公式相同，為U（t，j）=Nj×λtj×ttj。

2.3 算法檢驗

結(jié)合實際例子，將本文提到的配電網(wǎng)規(guī)劃簡化及可靠性評價算法帶入其中，檢驗實際效果。結(jié)果表明，本身提出的可靠性評價算法可以比較真實地反映出配網(wǎng)的可靠性指標，具備較好的實用性。同時，由于針對配網(wǎng)進行了簡化，需要錄入的數(shù)據(jù)信息更少，在大規(guī)模中壓配網(wǎng)的可靠性評價中，耗時更短。

結(jié)語

結(jié)合上述分析，做好配電網(wǎng)的可靠性評價，是保證配網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的基礎和前提，也是必須得到電力企業(yè)重視的關鍵問題。對于配網(wǎng)規(guī)劃而言，沒有缺乏足夠的信息支持，可以對其進行適當簡化，針對各種配網(wǎng)故障，分析其對于可靠性指標的影響，保證可靠性評估結(jié)果的準確性和實用性。如果對于計算結(jié)果的精度要求不高，該算法還能夠針對現(xiàn)狀電網(wǎng)的可靠性進行快速評估，而且由于對網(wǎng)絡進行了簡化，同時做出了針對各種設備的假設和評估，評估速度更快，計算效率也更高。

參考文獻

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