配电网特殊运行方式的可靠性评估

张　盈，杨群英，黄江晨，李吉峰，朱光友，王　艳

(1.国网重庆市电力公司 电力科学研究院，重庆 401123，2.国网重庆市电力公司，重庆 400014；3.天津大学，天津 3000725；4.国网重庆市电力公司 璧山供电分公司，重庆 400030；5.重庆师范大学，重庆 401331)



配电网特殊运行方式的可靠性评估

张盈1，杨群英2，黄江晨1，李吉峰3，朱光友4，王艳5

(1.国网重庆市电力公司 电力科学研究院，重庆 401123，2.国网重庆市电力公司，重庆 400014；3.天津大学，天津 3000725；4.国网重庆市电力公司 璧山供电分公司，重庆 400030；5.重庆师范大学，重庆 401331)

针对有短期特殊供电要求的区域电网或重要负荷，尝试在其特殊运行方式制订过程中引入可靠性评估环节。依据《中压配电网可靠性评估导则》，运用故障后果分析法，对各运行方式进行可靠性指标分析，为选择最优运行方式提供准确技术依据。

可靠性评估；配电网；特殊运行方式；指标分析

近年来，随着我国配电网建设投入的不断加大，电网网架结构日益完善，配电网的运行方式更加灵活多样。如何选择适应当前电网运行需求的最佳运行方式成为调度技术工作的关键环节。目前，配电网运行方式的确定一般采用线路潮流估算结合“N-1”事故预想等传统方法，难以实现停电风险的精确量化和供电可靠性最优。为解决上述问题，本文提出在配电网运行方式安排工作中引入可靠性评估，为选取最优运行方式提供数据支撑。2013年6月,国家电网公司受电力行业可靠性管理标准化技术委员会委托，开展中压配电网可靠性评估技术规范研究工作，并于2015年9月形成了《中压配电网可靠性评估导则》(以下简称《导则》)报批稿，为配电网运行方式可靠性评估工作的开展提供了技术基础[1-4]。

配电网特殊运行方式是指针对有特殊供电安排的局部电网所制定的短期运行方式，通常以“天”为时间单位进行调整，一般在配电网计划检修、工程施工、保供电及故障应急处理等情况下启用。合理高效地安排特殊运行方式对配电网安全运行意义重大。本文以《导则》为计算依据，利用配电网可靠性评估软件，结合配电网特殊供电需求，对特殊运行方式可靠性评估的方法及流程作详细阐述，为最优运行方式的选取提供新的技术参考。

1　评估方法介绍

1.1《中压配电网可靠性评估导则》介绍

《导则》规定了中压配电网可靠性评估的术语及其定义、总则、评估指标体系、模型与参数、评估流程及方法、评估软件设计要求，以及评估报告编写要求。

1)《导则》评估指标体系及应用模型

中压配电网可靠性评估指标分为负荷点指标和系统指标两大类。负荷点指标包括负荷点停电率期望值、负荷点故障停电率期望值、负荷点预安排停电率期望值等；系统指标包括系统平均停电频率期望值、系统平均故障停电频率期望值、系统平均预安排停电频率期望值等指标参数。《导则》采用的设施停运模型包括两状态模型与三状态模型。

2)《导则》评估需要的参数

《导则》中可靠性评估所需参数分为基础参数及可靠性参数。其中，基础参数包括拓扑结构、配电线路及变压器基础参数、负荷点数据等；可靠性参数包括故障停电及预安排停电相关参数。

3)故障模式后果分析法

根据《导则》 推荐，本文引用故障模式后果分析法(failure-mode-and-effect analysis，FMEA)[4]。

1.2中压配电网特殊运行方式评估流程

1)参数收集

从相关信息系统和文件资料中收集可靠性评估所需的全部基础参数和可靠性参数。具体参数类别如表1所示。

表1　特殊运行方式可靠性评估所需参数表

表1　(续)

2)运行方式制订

根据电网特殊供电安排的需要，制订多种可行的运行方式。

3)运行方式比选

首先针对各运行方式中特定区域电网或负荷点进行可靠性评估，根据特殊供电需求作出初步筛选。在此基础上对各初选方式进行全系统可靠性评估，最终确定最优运行方式。

2　评估范例

2.1评估对象介绍

为了确定某地区两条配电线路在保电期间的最佳运行方式，将F1线路及F2线路作为评估对象。这两条线路的典型运行方式(以下称原运行方式)分别如图1与图2所示。图1与图2中除联络开关断开外，其余电器元件均在闭合状态。其中，F1线路中的负荷点LP52为保电对象。F1线路及F2线路均采用单联络接线方式，F1线路中段通过联络开关与F2线路尾端相连，互为备用。

图1　原运行方式下F1线路网络结构单线图

图2　原运行方式下F2线路网络结构单线图

2.2基础资料收集

2.2.1基础参数

1)配电设施基础参数

通过生产管理系统(PMS)及电网地理信息系统(GIS)获取可靠性评估所需的配电设施基础参数。同时，将原运行方式下F1线分为96条线段，F2线分为99条线段，收集各线段长度值及型号导入软件。

2)负荷点数据

用户数：现状电网中每台配电变压器为一个负荷点、一个用户。

负荷容量：通过分析该市调度控制中心数据采集与监视控制系统(SCADA)评估区域(F1、F2供电区域)近1个月的最大负荷时刻发现，当时原运行方式下F1线负荷为1.21 MVA，F2线负荷为1.84 MVA。线路上各负荷点按照装机容量为权重进行负荷分配。

2.2.2可靠性参数

由于主要关注短期临时运行方式调整对配电系统供电可靠性的影响，因此在进行可靠性评估时可不考虑设施预安排停运率的影响，只需要故障停电相关可靠性参数。采用典型可靠性参数作为可靠性评估的输入参数，如表2、表3所示。

表2　设备停运率及修复时间类参数

表3　故障定位隔离时间、开关操作时间类参数 h

2.3运行方式制定及分析

1)原运行方式

F1和F2线路采用单联络接线模式，为不同变电站间的单环网结构。通过对系统运行数据的分析可知，F1线负荷为1.21 MVA，负载率为38.3%；F2线负荷为1.84 MVA，负载率为26.99%。保电对象LP52由F1线供电。两条馈线互为备用且备用容量均在50%以上，当发生故障时，故障段下游非故障区域可通过倒换方式由对侧馈线进行供电，电网供电可靠性较高。

2)运行方式1

由F1与F2线路参数可知，F1线较F2线短15.56 km，负荷值较F2线低0.63 MVA。在原运行方式下，联络开关至F1线主电源间有3台断路器可作为新运行方式下的联络点。为了不使配电网结构发生较大改变，断开距原联络开关最近的F1线断路器DL18，合上原联络开关。此运行方式记为运行方式1。图1中框线区域部分(含保电对象F1线负荷点LP52)通过原联络开关改为由F2线供电。

在运行方式1下，F1线总长变为7.051 4 km，其中架空线路5.066 4 km，电缆线路1.985 km，有负荷点37个(即LP1-LP37)，开关设备18台，负荷1.068 4 MVA，负载率33.82%；F2线总长变为36.012 85 km，其中架空线路35.239 85 km，电缆线路0.773 km，有负荷点82个(包括原F2线路LP1-LP63以及原F1线路LP38-LP56)，开关设备10台，负荷1.981 6 MVA，负载率29.07%。

3)运行方式2

在原运行方式下，联络开关至F2线电源间有3台断路器可作为新方式下的联络点。为了不使配电网结构发生较大改变，断开F2线断路器DL6，合上原联络开关，此运行方式记为运行方式2。图2中虚线区域部分通过原联络开关改为F1线供电，保电对象LP52仍然由F1线主供电。

在运行方式2下，F1馈线总长变为19.958 8 km，其中架空线路17.920 8 km，电缆线路2.038 km，有负荷点72个(包括原F1线路LP1-LP56以及原F2线路LP48-LP63)，配电变压器75台，开关设备21台，负荷1.572 3 MVA，负载率49.77%；F2线路总长变为23.825 45 km，其中架空线路23.105 45 km，电缆线路0.72 km，有负荷点47个(即LP1-LP47)，开关设备5台，负荷1.48 MVA，负载率21.71%。

2.4不同运行方式对供电可靠性的影响

2.4.1保电对象供电可靠性分析

选定负荷点故障停电频率期望值和负荷点故障停电时间期望值作为比选指标。根据故障后果分析法，合理选取评估软件进行计算，得到不同运行方式下保电对象(F1线路中LP52)的可靠性指标。其指标对比情况如表4所示。

表4　不同运行方式下保电对象可靠性指标对比情况

通过对可靠性评估计算结果分析可知，保电对象在原运行方式及运行方式2情况下的负荷点供电可靠性较高。为保证对保电对象的供电高可靠性，初步筛选出原运行方式与运行方式2。

2.4.2系统供电可靠性分析

为确定最优运行方式，对原运行方式与运行方式2作进一步分析。选取系统平均故障停电频率期望值(SAIFI-F)、系统平均故障停电时间期望值(SAIDI-F)以及平均供电可靠率期望值(ASAI)作为比选指标。其指标对比情况如表5所示。

表5　系统可靠性指标对比情况

根据系统可靠性评估结果，运行方式2下的SAIFI-F，SAIDI-F，ASAI均优于原运行方式。因此，运行方式2为最佳运行方式。

3　结束语

配电网特殊运行方式主要指针对计划检修、短期工程施工、重点负荷保电等需要作短期特殊供电安排的局部电网而制订的短期运行方式。特殊运行方式的可靠性评估侧重于分析有特殊供电安排的区域电网或负荷点的可靠性指标变化，以及该运行方式对系统可靠性造成的影响。

本文主要介绍了特殊运行方式的可靠性评估方法及流程，依据《中压配电网可靠性评估导则》，运用故障后果分析法，对各运行方式进行可靠性指标计算及分析比选。评估流程大体概括为：收集基础参数及可靠性参数；制订可行运行方式；依据特殊供电区域可靠性指标、系统可靠性指标两个层级进行运行方式比选。

[1]国家电网公司．供电系统用户供电可靠性工作指南[M]．北京：中国电力出版社，2012：103-105．

[2]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．

[3]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，2013，37(11)：3 295-3 302．

[4]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，2015，39(4)：1 096-1 100．

Reliability Evaluation of Special Modes of Operation of the Distribution Network

ZHANG Ying1，YANG Qunying2，HUANG Jiangchen1，LI Jifeng3，ZHU Guangyou4，WANG Yan5

(1．Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401123，P.R.China；2．State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 400014，P.R.China；3．Tianjin University，Tianjin 300072，P.R.China ；4. Bishan Power Supply Branch of Chongqing Electric Power Company of SGCC，Chongqing 400030，P.R.China ；5．Chongqing Normal University，Chongqing 401331，P.R.China)

Special modes of operation of the distribution network are applied in regional networks with short-term special power supply requirements or some important load．This paper introduces the reliability evaluation of the modes．According to theGuidelinesfortheReliabilityEvaluationoftheMedium-voltageDistributionNetwork，by means of the FMEA，it also analyzes the reliability indexes of each mode and provides accurate technical basis for the selection of the optimal one．

reliability evaluation；distribution network；special mode of operation；index analysis

2016-05-07

张盈(1982-)，工程师，研究方向为电力可靠性及电能质量。

TM732

A

1008- 8032(2016)04- 0045- 04