可靠性定量分析在配电网规划中的应用

闵琼，谭递明，王福保，曾小松，陈亮亮

(云南电网有限责任公司红河供电局，云南 红河 661199)

可靠性定量分析在配电网规划中的应用

闵琼，谭递明，王福保，曾小松，陈亮亮

(云南电网有限责任公司红河供电局，云南 红河 661199)

目前配电网规划工作中，缺乏对配电网供电可靠性的定量分析手段，采用信息化技术开发配电网规划设计系统，使用计算分析软件对供电可靠性指标进行量化计算，提供详实的电网规划依据，同时根据可靠性指标的定量分析，为规划的经济性评估提供数据支持。

信息化；可靠性；定量分析；配电网规划；网络优化

0 前言

供电可靠性是指供电系统持续供电的能力，是考核供电系统电能质量的重要指标，供电可靠性可以用如下一系列指标加以衡量：供电可靠率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、系统停电等效小时数、缺供电量等；对于配电网规划设计这一非常复杂的工作，需要规划人员在负荷预测的基础上，确定电网中变电站位置、容量，并且设计出电网网架结构，确定线路、设备型号、配变容量等。基于多个规划方案的可靠性、经济性等指标做出评价和优化确定规划方案。

1 可靠性分析在配网规划中应用

我国在配电网规划方面起步较晚，目前还存在以下问题：

1)现有电网的基础太差，网架结构混乱，给配电网规划带来很多难题；

2)城市经济发展与市政建设的不稳定因素，导致配网规划的准确性与适用性大大降低；

3)配电网规划数据收集工作繁复，需要耗费大量的人力物力；

4)缺乏对现状电网、规划电网的量化分析手段，难以保证配网规划的科学性与合理性。

在电力系统中，配电网可靠性指标用于体现配电网将电力供应到用户的保证程度。通过对配电网可靠性的评估，可以确定出预安排停电、变电站全停、故障停电，对供电可靠性的影响，并以此来确定提高供电可靠性的技术措施和寻求提高供电可靠性的管理方法。

2 可靠性计算方法研究

本次研究应用的配电网可靠性计算是基于电网拓扑模型，按照给定的典型运行方式及其元件的可靠性参数等条件进行计算。针对全网、馈线以及用户三个层次，计算指标包括用户平均停电时间、供电可靠率、用户平均停电缺供电量等。研究通过开发的应用程序实现计算数据的维护与处理，可靠性计算以及结果验证，并使用可靠性计算结果进行实际应用实践。

2.1 数据收集与分析

为了尽量保证可靠性计算结果的科学性以及准确性，需要收集并处理详实的电网及可靠性相关数据包括：现状电网和规划电网的拓扑模型数据、电网相关元件的参数数据、电网运行过程的相关运行数据以及配变的负载率等。详细计算所需原始数据如下表1所示：

表1 可靠性计算所需数据

2.2 可靠性计算方法研究

配电网可靠性计算研究过程采用由点到网的思路，用户负荷作为可靠性计算的最小单元，依次分析馈线以及全网的可靠性指标。具体指标值包括：故障条件下的可靠性指标、含预安排条件下的可靠性指标。对可靠性指标计算分析的主要研究过程如下：

2.2.1 计算用户可靠性指标1) 负荷点年故障率λload.j：

其中：λi表示与本负荷点相关的第i个线路区段故障率，Li表示第i个区段线路长度。2)负荷点年平均故障时间Uload.j：

其中：rload.i表示第i个区段发生故障时，导致的本负荷点停电时间。

3)负荷点每次故障平均停电时间γload.j

其中：γload.j表示第i个区段发生故障时，导致本负荷点停电时间。

2.2.2 分析出用户馈线可靠性指标

1)用户停电持续时间：

其中：Nj表示第j个负荷点所带用户数。

2)平均供电可靠性指标：

其中：常数8 760表示全年小时数。

2.2.3 汇总分析全网的可靠性指标

1)用户持续停电时间：

其中：ωk表示第k条线路上的负荷容量占系统总负荷量的比例。

2.3 验证可靠性计算结果

通过规划计算程序设计种典型算例对可靠性计算结果进行验证。主要包括接线模式调整、负荷分布调整、修改可靠性相关计算参数等方式。下面图1为研究设计的单辐射线路算例，图2为线路1进行单联络后的算例。

图1 单辐射无分段线路示例

图2 单联络多分段线路示例

通过对图1和图2中 “线路1”进行不同接线模式设计的电网数据进行计算，并对几种典型接线模式算例的计算结果进行比较分析，初步断定结果可信度较高。记录的输出计算结果如下表2所示：

表2 多种接线方式下可靠性计算结果 (故障停电)

另外通过调整负荷的分布情况以及配变负载率、设备故障率、修复时间等计算参数，发现可靠性的上升或下降趋势均在预期范围内，由此可以确定本次研究的可靠性算法及其结果相对合理，具备应用研究的条件。

2.4 计算结果在规划中的应用

通过对现状电网可靠性结果中的薄弱点进行分析，并结合规划网架得到造成可靠性偏低的原因，比如通过薄弱点定位，发现部分线或者路供电距离过长，导线型号不满足要求，或者联络数和分段数过低等情况，从而指导规划电网的设计优化。

通过对不同投资方案设计的规划电网进行可靠性计算，根据计算结果对规划方案进行多轮优化调整，形成最终的多套规划电网方案。

经过综合考虑经济性与可靠性的效益情况，评选出兼顾经济性与高可靠性的规划电网方案。下图中即为红河供电局试点应用研究的规划电网之一以及计算输出的可靠性计算的结果列表。

3 结束语

综上所述，基于可靠性定量分析方法，以信息化手段为支撑，实现专业计算软件开发，并应用到实际规划工作中，不仅解决配电网规划工作数据量大、缺乏量化分析手段的难题，也将提升配电网规划工作的效率与科学性，提高规划工作的管理水平，同时基于更高标准建设的配电网络在运行中，可以为给电力公司带来更高的社会效益和经济效益。

[1] 黄苏南，邵惠鹤，张钟俊.智能控制的理论和方法 [J].控制理论与应用，1994(4).

[2] 周乐荣.电网规划辅助决策系统中面向对象模糊数据库的研究 [D].广州：华南理工大学电力学院，1998.

[3] 吴潮辉.城市配电网规划探讨 [J].广东电力，2002，4：19-21

[4] 王天华，范明天.基于地理信息系统平台的配电网空间负荷预测 [J].电网技术，1999，23(5)：42-47.

Application of Reliability Quantitative Analysis in Power Distribution Network Planning

MIN Qiong，TAN Diming，WANG Fubao，ZENG Xiaosong，CHEN Liangliang
(Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid Co.，LTD，Honghe，Yunnan 661199，China)

Reliability in power distribution network planning business，the same as the important basis to measure the performance of network frame.But in the current distribution network planning is still lack of the quantitative analysis method of the power supply reliability distribution network.So through the study of the analysis method，and uses the information technology development distribution network planning and design system，validate the rationality of the method and application benefits.Using analysis software to quantify the power supply reliability index calculation，on the basis of power grid planning to provide detailed planning personnel more scientific and more efficient distribution network planning and design work.

informatization；reliability；quantitative analysis；distribution network planning；network optimization

TM74

B

1006-7345(2015)05-0050-03

2015-05-19

闵琼 (1977)，女，助理工程师，云南电网有限责任公司红河供电局，主要从事配网信息化规划与建设、信息化项目实施与管理等工作 (e-mail)314302056＠qq.com。

谭递明 (1983)，男，助理工程师，云南电网有限责任公司红河供电局，主要从事配电、输电、信息化规划与建设、信息化项目实施与管理等工作 (e-mail)wlcwfh＠163.com。

王福保 (1982)，男，工程师，云南电网有限责任公司红河供电局，主要从事配电网规划、建设、信息化等工作 (e-mail) 94185830＠qq.com。