城市供电可靠性仿真分析

刘儒，王巨丰，李小亮，周锦宏

(广西大学电气工程学院，广西 南宁 530004)

1 引言

准确预测城市配电网的供电可靠性指标是供电部门目标管理工作的一个重要环节，在预测值的基础上对供电可靠性目标作出合理的规划，通过优化和改造电网架构，依靠科技进步，落实管理工作来提升城市供电可靠性水平［1］。

2 配电网可靠性评估的基本指标

系统平均停电频率指标SAIFI［2］。它是指每个由系统供电的用户在单位时间内所遭受到的平均停电次数。可以用用户停电总次数与用户数之比表示，单位为:次/用户·年。

λi和Ni分别为负荷点i的用户停运率和用户数。该指标与《供电系统用户供电可靠性评价规程》中的用户平均次数指标AITC－1含义相同［3］。

系统平均停电持续时间SAIDI。它是指每个由系统供电的用户在一年中所遭受的平均停电持续时间。可以用户停电时间总和与用户数之比表示，单位为:小时/用户·年。

Ui是负荷点i平均年停运时间，单位为:小时/年。该指标与《供电系统用户供电可靠性评价规程》中的停电用户平均停电时间指标AIHC－1含义相同［3］。

用户平均停电持续时间CAIDI，它是指在一年中被停电的用户经受的平均停电持续时间，可以用一年时间内用户停电持续时间的总和除以该年停电用户总户数求得，单位为:小时/用户·年。

系统平均供电可用率指标ASAI，以实际供电总时户数与要求供电总时户数之比表示，单位为:%。

该指标与《供电系统用户供电可靠性评价规程》中的供电可靠率RS－1相同［3］。

3 可靠性仿真设备数据

确定组成城市配网的各类一次设备的故障率、故障修复时间、操作时间等基础可靠性统计数据是进行可靠性分析预测的前提和基础。表1为2009年某城市配电网各类一次设备的基础数据。

表1 某城市10kV配电网的可靠性基础仿真数据

说明:λ1为以年为单位统计的单台设备或每公里线路故障率(单位:次/公里·年);λ2为以年为单位统计的单台设备或每公里线路预安排停电率(单位:次/公里·年);r1为单台设备或线路一次修复时间(单位:小时/次);r2为设备或线路的预安排停电时间(单位:小时/次);t为故障定位和开关切换时间［4］(单位:小时)。

4 典型接线仿真图

该城市10kV配电网采用的主要接线方式以单辐射、“2－1”单环网、“3－1”单环网为主，还有少量馈线采用两供一备和三供一备的接线方式，但因为这两种方式较少，不计入研究范围。在ETAP软件中建立的这3种线路的仿真模型图如图1～3所示［4］。

图1单辐射线路中只有一个电源供电，主干线分为3段，分别为干线1、干线2、干线3。支线1～9分别T接于主干线后连接至带负荷网络的环网柜。环网柜内部网络由配电变压器、熔断器、负荷等组成。

图2的“2－1”单环网由双电源供电，两条主干线通过联络线进行供电负荷转移。

图1 单辐射线路仿真图

图2 “2－1”单环网仿真图

图3的“3－1”单环网模型中由三个电源供电，三条主干线通过联络线～联络线4和联络开关SW31、SW32、SW48、SW49完成线路之间的联络。

图3 “3－1”单环网模型图

5 供电可靠性指标预测结果

以表1中该城市2009年配电网各类一次设备的基础数据位基准，考虑各类设备元件检修和不检修两种状况，仿真计算出各项可靠性指标［5－7］。最后根据上述3种典型接线的比例将表2～4的各项供电可靠性指标加权形成总体指标。3种典型接线的可靠性指标仿真结果见表2～4。

表2 单辐射接线的可靠性评估

表3 “2－1”单环网接线的可靠性评估

表4 “3－1”单环网接线的可靠性评估

根据该城市“十二·五”配电网规划预测，至2015年，该城市电网单辐射线路约占10.56%，“2－1”单环网约占61.58%，“3－1”单环网约占27.86%;架空线路数约占总线路数的33.29%，电缆约占66.71%。依照上面2015年城市配电网网架结构比例和3种典型接线的供电可靠性指标进行加权平均，计算出2015年该城市配网总体可靠性评估指标。计算结果见表5。

表5 城市配网总体可靠性评估预测结果

6 相应改进措施

2010年该城市城区供电可靠率为99.8814%，用户平均停电时间11.5282小时/户，距离规划仿真计算出的2015年供电可靠率99.957%，用户平均停电时间3.7294小时/户仍有一定差距。为了提高该城市城市供电可靠性，通过对仿真参数分析，提出如下改进措施。

(1)尽量减少设备线路故障停电检修时间和预安排停电时间，有关责任部门要落实管理岗位，促使检修工作计划和故障停电时间可以规范、有序的开展。

(2)仿真结果中可以看出电缆线路较架空线路对提高供电可靠性效果明显，应加大电缆建设资金的投入，提高线路电缆化率。

(3)“2－1”和“3－1”单环网线路具有转供能力，从仿真中可以看出它们的供电可靠性较单辐射高，所以要加快单辐射线路的改造，加强联络。

(4)在仿真过程中发现故障定位时间较长对供电可靠率也有一定的影响，所以应加快实现电网自动化建设，实现对电网的信息化监视，节省故障查找耗费的时间，全面应用故障定位技术和加大相关检测定位仪器的资金投入。

7 结束语

本文主要通过ETAP可靠性仿真软件，根据某城市配网线路主要接线模式和设备的基本情况进行简单的可靠性仿真分析，并依据仿真和预测结果提出相应的改进措施，从而为城市未来可靠性水平达到要求提供基本的理论依据，具有一定参考价值。

［1］郭永基.电力系统可靠性分析［M］.北京:清华大学出版社，2003.

［2］曹伟.10kV配电网规划的供电可靠性评估和应用［D］，湖南大学，2009.

［3］DLT836－2003供电系统用户供电可靠性评价规程［Z］.

［4］蔡泽祥，周全.配网接线方式对供电可靠性影响分析［J］.电力系统及其自动化学报，2010，22(4):85 －88.

［5］别朝红，王秀丽，王锡凡.复杂配电系统的可靠性评估［J］.西安交通大学学报，2000，34(8):9 －13.

［6］别朝红，王锡凡.配电系统的可靠性分析［J］.中国电力，1997，30(5):10－13.

［7］章文俊，程浩忠，程正敏，等.配电网优化规划研究综述［J］.电力系统及其自动化学报，2008，20(5):16 －23，55.