配电网供电可靠性薄弱环节分析

万凌云，朱 茜，张 盈，林月庆，徐江涛（.国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆403；.厦门供电公司，福建厦门36000）



配电网供电可靠性薄弱环节分析

万凌云1，朱 茜1，张 盈1，林月庆2，徐江涛1
（1.国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆401123；2.厦门供电公司，福建厦门361000）

摘 要：根据《中压配电网可靠性评估导则》，对厦门市中心局部区域配电网进行可靠性分析，借助软件的可靠性薄弱环节识别功能，找出该地区电网的供电可靠性薄弱环节。针对薄弱环节提出3类改善措施，分析和对比的结果表明，实施综合改善措施的效果最好，可使区域内用户供电可用率达到99.999%。

关键词：配电网；可靠性评估；薄弱环节；改善措施

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电可靠性提出了更高的要求，仅仅通过对停电事件的统计进行供电可靠性评价分析已难以适应高供电可靠性的需求，供电可靠性管理由事后统计评价向事前预测评估转变已成为不可逆转的必然趋势［1－2］。

供电系统可靠性评估能够有效指导供电系统的规划、设计、建设、改造、运行及管理，改善系统的供电可靠性，提高电网的投资效益［1］，国内外越来越多的供电企业正在开展或计划开展此项工作。在此背景下，2013年6月电力行业可靠性管理标准化技术委员会委托国家电网公司开展中压配电网可靠性评估技术规范研究工作，于2015年9月形成了《中压配电网可靠性评估导则》报批稿［2］。

笔者依据《中压配电网可靠性评估导则》，利用供电网计算分析及辅助决策软件，对厦门市中心局部区域配电网进行可靠性分析和电网薄弱环节辨识，提出了相应的改善措施，对改善措施的实施效果进行了定量评估，对区域供电可靠性水平的提升起到了促进作用。

1 区域概况

供电可靠性评估区域位于厦门市中心地区（A＋地区），共包含10条10 kV馈线，具体配电网示意图如图1所示。

该区域经济发展水平较高，主要负荷类型有商业和居民生活用电，重要用户有市政府、公安局、银行、酒店、医院等，负荷密度26.95 MW／km2。区域内配电网电缆化率为95.8%，架空线路绝缘化率为100%，线路联络率为100%，线路N－1占比为100%，主干线路平均分段数为3.1，带保护分界开关的线路占比为65.6%。区域内10条馈线全部实现配电自动化，配电自动化三遥终端覆盖率为100%。线路典型接线方式为单环网、双环网等。配网设备无严重状态、无异常状态、注意状态共占0.24%，正常状态占99.76%。

图1　厦门市中心配电网络示意图

2 区域供电可靠性分析

2.1计算参数

可靠性评估需要输入基础参数和可靠性参数。基础参数主要是潮流计算需要的参数，包括网络拓扑结构参数、配电线路基础参数、配电变压器基础参数和负荷点参数等，其中负荷点参数包括负荷容量、用户数、重要级别。可靠性参数包括故障停运率、平均故障修复时间、预安排停运率、平均预安排停运持续时间以及与停电时间有关的时间类参数，如平均故障定位隔离时间、联络开关平均切换时间等［2］。根据区域内的历史停电数据，可统计得到可靠性评估所需的全部可靠性参数［3］，具体如表1至表3所示。

表1　设施故障率及修复时间

表2　其他故障停运相关参数　min

表3　预安排停运相关参数

2.2供电可靠性总体分析

评估过程采用星能电气有限公司的CEES《供电网计算分析及辅助决策软件》（版本号为Elec-triStar 2014版5.0.0.1），对厦门市中心局部区域配电网进行可靠性评估分析。通过计算得到，区域内供电可靠率为99.997 4%，其中仅考虑故障停电时的供电可靠率为99.999 1%，仅考虑预安排停电时的供电可靠率为99.998 3%；系统平均停电时间为0.229 5 h·户－1·年－1，其中故障平均停电为0.080 8 h·户－1·年－1，占比35.23%。

统计分析各条馈线的平均停电时间，其分布情况如图2所示。由图2可知，西郭931线的SAIDI，平均停电时间0.724 0 h·户－1·年－1，其中故障停电0.136 9 h·户－1·年－1，占18.91%；预安排停电0.587 1 h·户－1·年－1，占81.09%。

图2　各条馈线SAIDI柱状图

馈线平均停电时间在0～0.1 h之间有3条，占总馈线条数的30%；馈线平均停电时间在0.1～0.2 h之间有4条，占总馈线条数的40%；馈线平均停电时间超过0.2 h的线路有3条，占总馈线条数的30%，但都没有超过0.8 h。经以上比较分析，馈线平均停电时间总体情况较好。

2.3可靠性薄弱环节分析

1）从网架结构及元件角度分析，对系统SAIDI影响较大的元件如表4所示。其中电缆212（西郭931线英皇开关站至永升花园配电站）对系统影响最大，主要原因为该段负荷较重，电缆故障时无法通过联络线路实现转供。

表4　元件系统SAIDI的影响（h·户－1·年－1）

2）从停电类型方面分析，预安排停电占64.77%，故障停电占35.23%。由于区域内配电网全部实现配网自动化，电缆化率高，线路联络率高，且均满足N－1准则，故故障停电比预安排停电次数要少。

3）由于该区域馈线均已实现配网自动化，故障定位隔离时间、故障停电开关切换时间、预安排停电隔离时间、预安排停电开关切换时间等大大缩短，故障停电时间主要为维修时间和故障定位隔离时间，预安排停电时间主要为作业时间。预安排停电为薄弱环节，因此需加强不停电作业及预安排停电管理工作。

3 改善措施及其效果分析

影响供电可靠性的因素包括网络、设备、管理、技术4个方面。现分别从技术、管理、综合等3个层次，针对该地区配电网系统中原件与管理上的薄弱环节提出3类改善措施，分析各类措施的优劣，并对3类措施的改善效果进行对比分析。

3.1技术措施

电缆212为110 kV西郭变电站与永升花园配电站之间的一段电缆。电缆后段负荷较重，且采用辐射型接线，对系统供电可靠率影响较大。改进措施为在永升华庭配电站接入1个电源，使其拥有双电源。经评估计算，系统供电可靠率可由99.997 4%提高到99.998 1%，提高0.000 7个百分点。只考虑预安排停电时，可提高0.000 6个百分点；只考虑故障停电时，可提高0.001个百分点。实施双电源改造后，西郭931线和整个区域的供电可靠率指标如表5所示。

表5　采取技术措施前后供电可靠率对比　%

3.2管理措施

由于区域内停电的主要原因是计划作业和设备抢修，故从综合管理计划停电和提升运维管理水平方面采取系列措施，可有效降低停电时间。

综合管理计划停电，预期平均每年可减少计划停电1.8次·百公里－1·年－1。采取的主要措施有：1）定期收集涉及配网的停电计划，遵循“一停多用”原则，结合施工，避免重复停电，提高停电检修效率；2）按配网室、供电公司两层级优化平衡，综合考虑施工力量、许可顺序、调控力量，统筹安排停电计划，执行“先算后停”，严格控制计划停电“时户数”；3）强化带电作业全过程管理，推广地电位绝缘杆作业法和电缆不停电作业，带电（不停电）作业次数比增20%，带电作业率达90%，业扩不停电接火率达98%，实现能带不停。

提升运维管理水平，降低线缆故障率，预期平均每年可减少故障停电0.36次·百公里－1·年－1。采取的主要措施有：1）设备运维人员加强巡视力度，降低外破事件发生频次；2）加强用电规范教育，提高用户电工技能水平，减少受累事件；3）梳理完善配电抢修流程，加强抢修工作精益化管理，进一步缩短到场时长、减少故障修复时长，提高配网故障处理效率。

采取上述管理措施后，系统可靠性指标由99.997 4%提高到99.998 7%。西郭馈线931和系统供电可靠性指标提升情况详见表6。

表6　采取管理措施前后供电可靠率对比　%

3.3综合措施

综合实施技术措施和管理措施后，西郭馈线931和系统可靠性指标提升情况详见表7。

3.4方案比较

单独采取技术措施后，系统供电可靠率可提高到99.998 1%；单独采取管理措施后，系统供电可靠率可提高到99.998 7%；综合采取技术和管理措施后，系统供电可靠率可提高到99.999 0%。实施各类措施后的电量不足期望值（ENS）、增供电量、创造GDP如表8所示。

表7　采取综合措施前后供电可靠率对比　%

表8　各类措施实施后指标对比

从表7可以看出，对于整个区域的供电可靠性，综合措施提升最高，但同时投资也最大；技术措施和管理措施投资较少，但对供电可靠性的提升也较小。因此，若以提升整个区域的供电可靠性为主要目标，其实施综合措施为优选方案。

4 结语

通过对厦门市中心局部区域配电网进行可靠性分析和薄弱环节辨识，找出了制约区域供电可靠性的主要环节，发现影响系统供电可靠性的原因主要是该线路负荷重、计划停电占比高、检修时间长。据此，分别从技术、管理、综合3个层次提出了相应的可靠性改善措施，并从供电可靠性和投资回报效益两方面，对各种改善措施进行了定量评估和对比分析。分析计算结果显示，采用综合措施对提升区域内供电可靠性提升的效果最好，经济效益回报最高。

参考文献：

［1］谢开贵，杨群英，万凌云，等.电力可靠性理论基础［M］.北京：中国电力出版社，2012：57－58.

［2］万凌云，吴高林，宋伟.高可靠性配电网关键技术及应用［M］.北京：中国电力出版社，2015：4－5.

［3］万凌云，王主丁，伏进，等.中压配电网可靠性评估技术规范研究［J］.电网技术，2015（4）：1096－1100.

［4］赵华，王主丁，谢开贵，等.中压配电网可靠性评估方法的比较研究［J］.电网技术，2013（11）：3295－3302.

［5］黄宇峰.城市中压配电网可靠性快速评估及预测方法的研究［D］.北京：华北电力大学，2011.

［6］宫俊.高可靠性供电区域规划建设研究［D］.天津：天津大学，2013.

Analysis of the Weak Links in the Power Supply Reliability of the Distribution Network

WAN Ling-yun1，ZHU Qian1，ZHANG Ying1，LIN Yue-qing2，XU Jiang-tao1
（1.Electric Power Research Institute of Chongqing Electric Power Company of SGCC，Chongqing 401123，P.R.China；2.Xiamen Electric Power Supply Company of SGCC，Xiamen Fujian 361000，P.R.China）

Abstract：Based on Reliability Evaluation Guideline for Medium Voltage Distribution System，this article introduces the reliability analysis of the distribution system in the downtown area of Xiamen.By means of the software which can recognize the weak links in the power supply reliability，the weak links were discovered and three types of meas-ures of improvement were presented.Through relevant analyses and comparisons，comprehensive measures have proved the most effective，which can increase the power supply reliability up to 99.999%.

Key words：distribution system；reliability evaluation；weak links；measures of improvement

作者简介：万凌云（1983－），高级工程师，主要研究方向为电力可靠性。

收稿日期：2015－09－29

中图分类号：TM7

文献标识码：A

文章编号：1008-8032（2016）01-0047-04