关于配网自动化系统可靠性及成本效益的探讨

张繁碧（广东电网有限责任公司惠州惠阳供电局，广东惠阳516201）

关于配网自动化系统可靠性及成本效益的探讨

张繁碧（广东电网有限责任公司惠州惠阳供电局，广东惠阳516201）

实际生活中的配电网自动化系统的运行不但涉及到自身的发电与输电环节，还涉及到调整电源和电流、分配用电量及调整用电速度等环节。配网自动化系统关于供电的功能有很多，最基本的功能包括有效提高配电网的供电可靠性、扩大配电网的供电能力、实现配电网的经济高效运行速度。配电网自动化系统不但提高供电服务效率，满足人们的用电需求，还有利于供电成本的较低，供电可靠性的增加。

配电网；可靠性；配网自动化

数据信息时代及网络时代的到来，使一切社会生产设备都实现自动化和智能化，配电网已经实现了自动化供电，不但方便了我们的生活，还有效提高供电行业的持续性发展，从而促进我国经济全面发展，但是配电网实现自动化的同时也出现很多成本上的问题，给配电网供电可靠性的投资带来很大的风险。所以为实现配网自动化系统的高成本效益，本文详细分析配网自动化系统可靠性成本效益。

1 配电网自动化的可靠性影响及定量

配网自动化系统是由多个系统组成，主要的系统包括配电主站、配电终端、配电子站和通信通道等，控制这些系统的开关一般包括自动重合器和自动分段器等，这些开关都是现时代最新型的智能化开关，不但能够快速定位配电网的线路故障、还能够自动隔离配电网内各系统，有效缩小了配电网的故障停电范围，实现配电网的快速恢复非故障段供电，从而实现了供电系统可靠性的提高。传统的配电网结构如图1所示，变电站M1，M2处于供电状态时，开关Si断开。然而经过自动化后的配电网，开关Si将分段为开关S1～Sn-1，并且S1～Sn-1开关的终端都会设置馈线终端单元（FTU），当配电网系统元件发生故障时，FTU会通过通信通道将故障信息传递到调度中心，实现开关分合操作和控制。

图1 配电网辐射状网络结构

另外，如图1所示，当断路器（CB1）断开时，则说明线路2已经发生故障，此时FTU（S1上的）将会及时检测故障，并将因故障产导致的电流和失压状态变化记录下来，传送到相应的调度中心，实现开关的分合操作和控制，进而实现而S恢复非故障段线路的正常供电。从上面的两种现象证明，联络开关系统在一定条件下能够将配电网运行中发生的故障和负荷及时、自动的消除或切换到另一线路上，这不但提高了配电网的可靠性，还有效增加了配电网的开关数量，从而实现了分段数的增加，最终缩小因配电网故障造成的停电范围。

2 配电网自动化系统的成本效益

配电网自动化能够减少电力系统故障范围、停电时间等，但建设配网自动化的资金投入量大且涉及范围广，其它费用开销大，可靠性提高的同时，相应的成本也随之增加。为实现可靠性与低投资成本的配电网自动化，要求相关工作人员在实现配电网自动化过程中，根据两者之间的线性关系，协调两者之间的关系，并制定科学合理的自动化规划方案。自动化配电网实现时必须站在满足用户需求及高水平供电可靠性指标的基础上，提出合理的供电总成本规划，以此减低实现配电网自动化的投资成本，提高成本效和可靠性效益。这里的可靠性效益是指相关工作人员通过多种措施将电力系统升级到达到某个可靠性水平上，并使用户获得最佳用电效益的一个效益过程。

3 配电网自动化综合评估流程

根据相关调查及研究，可以将配电网自动化综合评估流程归纳为以下几点：①以配电网的电源为起点，以配电网的分段开关为终点，然后在配电网自动化综合评估过程中保持电能负荷的均衡，并将配电网分成多个辐射状子网；②对第多个相应的子网进行全面的故障检测，并将故障记录生成故障集合；③对故障集合中的每一个故障事件或情况进行详细、科学和全面的分析，然后筛选出在配网自动化过程中形成的产生影响故障和不产生影响故障，并将两类事件分别保存在相应的集合中；④根据相关公式，结合配电网内各负荷点，计算出相应的可靠性指标。对不同的故障集合，其计算方法不一样，相关集合的可靠性指标使用停电时间改善量Δt修正方法计算；非相关集合的可靠性指标，采用传统的配电网计算方法；⑤计算出每一个配电网中辐射状子网的可靠性指标，最后将这些可靠性指标集合起来形成多组指标数据；⑥根据配电网串联故障事件的等效性，将多组子网的可靠性指标数据，相加生成配网自动化系统的可靠性指标；⑦根据配网自动化系统的效益和成本，结合多组子网的可靠性指标数据计算出净投资利润。

4 案例分析

本文案例选取某地区的配电网（如图2所示）作为配网自动化系统可靠性成本效益的研究对象，该配电网的结构呈辐射型，是典型的辐射型子网，其中包括了24条线路、15个负荷点、15个熔断器、15个配电变压器和3台自动开关，配电网系统中的可靠性参数来源于赵晓慧、梁标、李海波和鲁宗相的《城市配网自动化可靠性评估与成本效益分析》。案例中的变压器故障率为每一年1.5%次，并假设该配电网中的熔断器可靠性为100%，则该案例中配电网的前定位和隔离故障操作作总时间一共为60min；备用电源和备用变压器总切换时间均为90min；所有配电网的故障修复总时间均为240min；配网自动化实现后的故障定位、故障隔离和及开关切换操作总时间为2min，负荷点用户数为单位的恒定值。

图2 配电网结构示意

根据上文第二部分和第三部分提到的可靠性指标计算方法，可以将配网自动化系统中平均停电频率、平均停电持续时间、用户平均停电时间、平均供电率和等作为比较实现配电网自动化前后的系统可靠性指标，根据案例相关数据参数推算出的可靠性指标，如表1所示，推算出的系统经济性评估指标，如表2所示。

表1 配电网实现自动化前后的系统可靠性指标

从表1不难看出配电网实现自动化后的平均停电频率、平均停电持续时间、用户平均停电时间分别降低了0.4063次/（户·年）、1.1845h/（户·年）、1.6742（h/户），平均供电率提高了0.10024536，说明该地区的配电网自动化实现方案取得良好效果，值得推广。

配网自动化实现过程中，包括了配电主站建设部分、配电子站建设部分、配电终端建设部分和通讯系统建设部分，这些建设部分初期投资的大体总成本为3000万元，辐射状子网投资占全网投资的10%，共占360万，该自动化设计方案中的投资回收率被设为8%，自动化实现年设为20年，相关自动化实现设备的寿命设为25年，维护费为初始投资值5%，该配电网自动化系统的总成本为34.98万元/年，结合表1中的可靠性指标，可以计算出相应的配电网系统经济性评估指标，如表2所示。

表2 配电网实现自动化前后的系统经济性评估指标

由表2不难看出，配电网实现自动化后的经济效益提高了40.1562万元/年、净效益提高了5.2188万元，说明该地区的配网自动化建设具有很好的投资前景，是一个值得加大投资的工程项目。

5 结束语

为进一步了解配网自动化系统可靠性成本效益，文章第一部分简要分析了配电网自动化的可靠性影响及定量；第二部分详细分析了配电网自动化系统的成本效益；第三部分简单分析了配电网自动化综合评估流程；而第四部分则是在第一、二、三部分的基础上，结合成本效益分析法和案例分析法，详细分析了配网自动化系统可靠性成本效益，最后分析出来的结果显示实现配电网的自动化，不但可以有效提高配电网的可靠性，还可以有效提高配电网的经济效益。

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TM732

A

2095-2066（2016）30-0070-02

2016-10-15

张繁碧（1975-），女，工程师，本科，主要从事配电运行工作。