分析中压配电网供电可靠性研究

王 玲 王国权 杜 飘

(重庆电力科学研究院 401121)

1 配电网可靠性指标

1.1 反映负荷点停电特性的可靠性指标

中压配电网供电系统可靠性的研究主要是通过概率论以及故障模式后果分析法对现行的供电设备以及系统进行实时检测、维护，确保整个系统安全、可靠以及高效的运行。在对配电网可靠性进行评估的过程中，可以采用以负荷点为分析单元的估算方法，其核心思想是基于最小路原理的快速评估方法，该方法不仅可以估算出中压配电网负荷点的可靠性指标，而且还可以推算出整个系统的可靠性指标。负荷点可靠性指标的计算公式如下所示：

1.2 简单配电网可靠性评估

配电网不同于发电系统和输电系统，有其自身的特殊性。相对输电网来说，配电网的结构要复杂的多，主要是由若干个特有的元件所组成，而且每一个元件的接线方式也各不相同。目前配电网系统的接线方式可以分为环网接线方式、网格接线方式以及辐射型接线方式，其中我国最常用的是环网接线开环运行的供电网。因此在对中压配电网进行可靠性评估的过程中，可以凭借环网接线开环运行方式为基础进行研究，将整个计算过程进一步简单化。本文主要从串联系统和并联系统两个方面进行简单配电网可靠性评估研究：

1.2.1 串联系统

在串联系统中每一个元件之间都是逻辑串联的关系，因此所有元件中任一元件失效，就会导致整个系统失效。在研究串联系统的可靠性指标时可以从年故障率、平均停电时间以及平均年停电时间三个方面着手分析。

1.2.2 并联系统

所谓的并联系统主要是指由两个或者两个以上元件组成的系统，每一个元件之间都是相对独立的，因此只有组成系统的所有元件都失效时整个系统才会失效。同样可以从年故障率、平均停电时间以及平均年停电时间三个方面对并联系统的可靠性进行分析。

2 影响配电网可靠性评估的因素

2.1 元件可靠性的影响

元件是构成中压配电网供电系统的基础，直接决定着整个系统的供电可靠性。由于中压配电网供电设备分布面广，元件较为分散，因此其可靠性主要受到外界环境、设备因素以及气候条件的影响。其中母线的故障会直接影响到该供电系统的全部负荷，因此所引发的后果十分严重。变压器故障则会影响到负荷点的运行状态，因此若变压器出现故障时，其负荷点的可靠性指标可以由变压器的可靠性指标决定。断路器故障、熔断器故障与母线故障有类似的性质，与负荷点相连的配电变压器一旦出现故障，将会直接影响该负荷点的运行状态。

2.2 负荷点及系统的可靠性评估

对于负荷点即系统的可靠性评估，可以综合应用故障模式后果分析法和概率论的方法。其中故障模式后果分析法是通过对系统中各个元件的状态进行分析，得出单个负荷点的总故障率、总停电时间以及平均停电持续时间(假设研究的中压配电网为典型的辐射型网络)：

总故障率：

总停电时间：

平均停电持续时间：

计算公式中，和分别表示元件j故障所造成的负荷点i停电的概率和停电持续时间。

对于复杂的辐射型网络，其主要特点是一条主馈线下可以划分出若干条分支馈线路，并且没一个分支线路还可以划分出不同的层次。

复杂辐射型网络的基本组成单元是馈线，每一条馈线都呈现树状结构，然后以辐射状形式进行连接。图中有三条馈线以及两层分支结构组成，其中F1为主馈线，F2表示第一层的分支馈线路，F3表示第二层的分支馈线路。图中除了保留每一条分支线路T接点处的熔断器外，其余的元件设备虽然没有标出，但是这些元件的位置顺序和前面的元件位置顺序保持一致。

在系统中每一个分支线路的始端都装有保护装置，因此下一层线路上元件的故障都不会对上一层线路所接负荷点的可靠性指标造成影响。本文对中压配电网供电的可靠性评估采用的是故障模式后果法以及概率论方法相结合的方式，以中压配电网供电系统事故以及故障统计资料为理论依据，通过计算统计出中压配电网供电系统可能出现的故障，分析所有能够引发故障的原因，并且指出影响中压配电网供电可靠性的主要原因/故障类型以及检测维修方法，最后再以等效简化的方法处理分析结果F1：如果上任何一点的元件出现故障，都将影响到F2以及F3上负荷点的可靠性指标，并且在馈线F2以及F3之间不存在外接联络开关的情况下，各个负荷点的指标大小会直接受到F1上元件故障的影响，而且会造成相同的后果，在这种情况下就可以综合F1上所有元件的故障，将这些故障对馈线F2以及F3负荷点的影响分别等效为馈线F2和F3上的一个串联元件以及R1,3所产生的影响；运用同样的方法可以综合F2、F3负荷点上所有元件的故障情况，这样将三条线路独立出来，然后在计算出各个负荷点的可靠性指标大小。

3 总结

伴随着我国经济的飞速增长以及城市化建设快速发展，使得城市电网扩展工作成为了城市规划者们所重视的焦点问题，而电网供电的可靠性评估又是配电网规划的贺词那部分，集中体现了电网供电的技术水平和供电能力。本文在实现简单配电网可靠性评估以及对影响配电网可靠性评估的因素分析的基础上，提出了故障模式后果法与概率论方法的结合的可靠性快速评估方法。经IEEE RBTS系统验证，该方法能够有效解决带有分支馈线的复杂配电网的可靠性评估问题，具有一定的理论意义以及实用价值。

[1]陈文高，配电系统可靠性实用基础。北京:中国电力出版社，1998

[2]周家启，任震泽，电力系统可靠性评估。重庆科学技术文献出版社，1984

[3]张焰。电网规划中的模糊可靠性评估方法。中国电机工程学报，2000, 20(11)