计及分布式电源的配电网可靠性评估

宣俊楠

(云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明 650000)

计及分布式电源的配电网可靠性评估

宣俊楠

(云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明 650000)

结合几种现有的分析计算方法的优点和拓扑图论、网络分层简化的思想，应用最小路法对比计算分布式电源在配电网可靠性方面产生的影响，并验证分布式电源在改善电网可靠性方面起到了积极作用。

配电网；分布式电源；可靠性评估；最小路法

0 前言

分布式电源 (Distributed Generation，DG)指的是为满足用户特定的需要、支持现存配电网的经济运行或同时满足这两方面的要求，在用户现场或靠近用户现场配置功率为数KW到50 MW的小型、与环境兼容的发电机组，也指安装在用户附近的发电设施。

有分布式电源的配电网，在发生故障时可以形成孤岛的模式运行，当DG与配电网并网运行方式接入，若不保留系统进线重合闸功能则可采用不间断供电形成孤岛的模式。该模式是指当判断系统联络线出现故障时，不将DG解列，而是快速跳开联络线接入开关，并根据故障前系统侧和各负荷功率信息以及各DG的额定功率、调节能力，同时判断并决定是否切除部分负荷，使DG带全部或部分负荷直接进入孤岛运行的模式。能够不间断地向孤岛内的全部或部分用户供电，减小对系统备用的要求。

1 配电网可靠性的评估方法

配电网可靠性实际上就是配电网中的负荷点能以多大的可靠程度得到电系统供给电能的问题，它的可靠性指标是衡量系统可靠性的主要标准和依据。在进行可靠性研究时，可以通过计算可靠性指标来定量评估系统可靠性。按照评估对象的不同层次，可靠性指标可分为负荷点指标和系统指标两类，系统指标由负荷点指标计算得出。

1.1 负荷点指标

反映了各负荷点的供电可靠性程度，主要包括以下3个方面：

1)负荷点的年故障率λ，单位：次/年 (年故障次数)；

2)负荷点的年平均故障停电时间U，单位：小时/年；

3)负荷点每次故障平均停电时间γ，单位：小时/次。

1.2 系统指标

描述的是整个系统的可靠程度，由构成这个系统的负荷点的可靠性指标来综合表现，在进行可靠性评估时，一般采用多个指标从多个侧面来描述可靠性水平：

1)年平均停电频率 SAIFI(System Average Interruption Frequency Index)指每个由系统供电的用户在一年内的平均停电次数。单位为 “次/用户·年”。

2)年平均停电时间 SAIDI(System Average Interruption Duration Index)指每个由系统供电的用户在一年中经受的平均停电持续时间，用一年中用户经受的停电时间的总和除以用户总数得来。单位为 “小时/用户·年”。

3)平均供电可用率ASAI(Average Service A-vailability Index)是指一年中用户经受的不停电小时总数占总供电小时数的比重。用户要求的总供电小时数采用全年12个月平均运行的用户数乘以一年8 760个小时。

式中：∑Ni为系统中用户的数量；λi为负荷点i的故障率；Ui为负荷点i的年平均故障停电持续时间。

2 配电网可靠性算例分析

为了对可靠性评估的方法做出详细的阐述，以及对比分析在有分布式电源时对可靠性产生了什么影响，本文假设了四个情形进行计算：

1)树形单分支配电网的可靠性；

2)分支间可通过联络开关供电时的可靠性；

3)考虑电源的故障时的可靠性；

4)当有分布式电源投入运行时的可靠性。

图1 树形结构配电网

算例所用配电网如图所示，为一个由小母线，输电线，变压器，断路器和隔离开关组成的放射形配电网络，配电网的参数假设为：

表1 各元件的可靠性指标

表2 网络数据

2.1 单分支网络的可靠性

若两主电源为理想电源，不考虑其故障，联络开关K1断开。则对每一个分支作简单的计算即可。

负荷点的可靠性指标计算方法以负荷点1为例。

负荷点1的年故障率λ：

负荷点1的年平均故障时间U：

负荷点1的每次故障平均停电时间：

用该计算方法得出各分支分列运行下配网中每个负荷点的可靠性指标：

表3 单分支网络的负荷点可靠性指标

得到系统中每个负荷点的可靠性指标后，代入系统可靠性指标公式，得出该情形系统可靠性：

2.2 分支间可通过联络开关供电

当有支路间的联络开关参与运行时，即开关K1在需要时可控制其开合。假设负荷点2在其上游节点出现故障时，可通过开关K1的闭合由母线F2对其进行供电，当负荷点6的上游发生故障时，可通过开关K1的闭合由母线F1对其进行供电。计算可见，由于负荷点2和负荷点6可通过分支间联络开关通过其他分支供电，其可靠性得到了明显的改善。

将各负荷点指标代入系统可靠性指标公式，得出系统可靠性指标：

2.3 电源故障时电网可靠性指标

当考虑电源F1、F2的故障时，通过上述方法计算得出各负荷点可靠性指标，可见，由于电源的故障，使得配电网负荷点的可靠性下降了，将负荷点指标带入系统公式，得到系统指标：

2.4 有分布式电源时电网可靠性

假设电源接入位置和所形成的孤岛为图2所示：

图2 形成孤岛示意图

DG参与运行后，对配电网中的负荷点6和负荷点7的运行产生了影响，对该配网的可靠性产生了影响。由数据可见，由于负荷点6和负荷点7上游发生故障时，可由DG对其进行供电而不会造成停电，所以DG的投入降低了负荷点6和负荷点7的故障率。

将各负荷点可靠性指标带入系统公式得出可靠性系统指标：

2.5 结果分析

将以上四种假设情形下计算得到的可靠性系统指标列入表4进行比较分析：

表4 四种情况下的系统指标

对比情形1和情形2，可以看出在有联络线的影响时，系统的平均故障率降低了，系统的平均故障持续时间也降低了，系统的供电可用率提高了，不同分支间通过联络开关互为备用可以提高配电网的可靠性。

对比情形2和情形3，可以看出电源的故障对配电网的可靠性影响非常大，如果电源不理想，则加大了系统的平均故障率，增加了系统平均故障持续时间，降低了配电网的供电可用率。电源可靠性越高，相应的配电网的可靠性也就越高。

对比情形3和情形4，可以看出分布式电源的投入运行，对配电网可靠性指标有较大的影响，它降低了系统的平均故障率，减少了系统平均故障持续时间，增加了系统供电可用率。分布式电源作为备用电源的形式投入电网运行，明显提高了配电网的可靠性。

3 结束语

通过计算结果分析可以表明，分支间通过联络开关互为备用对电网的运行有积极的作用，能够提高配电网的灵活性和可靠性；电源的质量在配电网的可靠性评估中的影响比较大，提高供给电源的可靠性对提高配电网可靠性有关键的作用；分布式电源作为电网的备用电源的形式运行，对配电网的可靠性和灵活性也有很明显的作用，分布式电源合理的接入方式和接入位置对配电网的可靠性有较大的改善效果。

本文介绍了评估配网可靠性的几个常用的接点指标和系统指标，运用了最小路法进行算例计算，假设了在几个不同的情形，计算说明了几个影响配电网可靠性的因素，并且验证了分布式电源作为备用电源接入电网对供电可靠性的提高具有积极的作用。

随着电力的改革和电力市场的逐步放开，从我们的国情出发，分布式电源符合可持续发展、节约能源、发展新型能源、减少环境污染，所以发展分布式发电技术是我国发展和谐社会的必然选择。分布式电源的接入对配电网可靠性以及经济性的提高具有的贡献，是用户和电力企业密切关注的问题，因此，研究计及分布式发电的配电网的可靠性具有重要的意义。

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Reliability Assessment of Distribution Network with Distributed Generation

XUAN Junnan
(Kunming Power Supply Bureau，Kunming 650000，China)

This paper made some analysis about distribution system reliability which has DG.In this paper，several existing calculation method have been combined，application for a small tree radial structure of distribution network，Contrast to describe the impact of DG of a distribution network reliability，and verify that the DG has played a positive role in improving grid reliability.

distribution system；distributed power；reliability assessment；minimal path method

TM74

B

1006-7345(2015)06-0041-04

2015-06-01

宣俊楠 (1989)，男，助理工程师，云南电网有限责任公司昆明供电局，从事继电保护工作 (e-mail)407797062＠qq.com。