基于元件组合的配电可靠性评估算法

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(1.国网湖北省电力公司黄冈供电公司，湖北 黄冈 438000;2.国网四川省电力公司遂宁供电公司，四川 遂宁 629000)

基于元件组合的配电可靠性评估算法

陈军1，万侃1，余湘2，张进龙1，李嘉林2

(1.国网湖北省电力公司黄冈供电公司，湖北 黄冈 438000;2.国网四川省电力公司遂宁供电公司，四川 遂宁 629000)

本文对配电设备和负荷进行简化，并把配电线路分为主线、分支线和配变；采用故障扩散法定义的隔离范围来确定各网段，利用线路可靠性指标分别计算各网段的可靠性，从而计算系统的指标。

配电系统；可靠性；故障扩散法

1 引言

目前用于10kV电网可靠性评估的算法有模拟法[1]和解析法[2]两种，模拟法主要为蒙特卡罗模拟法。此外本文采用基于系统状态转移抽样的蒙特卡洛模拟法，从一个独特的角度，对配网进行可靠性计算，在涉及异常气候下故障率时，对异常气候进行归纳，把历史数据统计分析得出的结果，作为恶劣天气下的系统元件故障率。

2 可靠性算法原理

2.1 配电网可靠性评估指标

系统的可靠性用以下指标评估:(1)年平均故障率λ;(2)故障的的平均停电持续时间α；(3)年平均停电持续时间μ；平均停电次数指标：

(1)

平均停电持续时间指标：

(2)

平均供电可用率指标：

(3)

平均供电不可用率指标：

ASUI=1-ASAI

(4)

式中,i为馈线序号，Ni为馈线i的用户数。

2.2 配电网络简化分析

文中对网络元件进行组合分析，以F1表示线路号，T表示变压器，S1、S2表示负荷刀闸，QF1表示断路器，R1、R2表示熔断器，N/O表示常开负荷开关。文中假定：馈线断路器到联络线之间的任意一个开关组组合成为主干线，开关组与开关组之间的连接线路也成为主干线，所有主干线串联在一起形成主干网。现对其中一个开关组进行分析计算：如开关组一包含两个负荷刀闸，两个熔断器，则开关组一的故障率λi(次/a)和故障修复时间ti(h/次)分别为：

λi=2×λk+2×λr+2×(1-ρ)×λpb

(5)

ti=[2×λk×tk+2×λr×tr+2×(1-ρ)×λpb×tpb]/λi

(6)

式中，λk表示开关的故障率;λr表示熔断器的故障率;λpb表示配变的故障率;ρ表示配变熔断器的正确动作率；tk、tr、tpb分别为开关、熔断器、配变的修复时间。在某一线路中，若主干线的电缆分段数为k、开关组数为m，对于开关组，故障修复率和故障修复时间通过公式(5)、(6)计算，对于电缆线路，其故障率和故障修复时间为：

λi=λL×Lg/k

ti=tL

(7)

式中，λL、Lg、tL分别表示电缆线路故障率、修复时间和长度。

若馈线存在转供负荷，就需考虑馈线的实际配变容量sj，若该馈线总的配变容量为sz，则它通过联络线转供到其他馈线的容量成为转供负荷szg。

szg=Sz-Sj

(8)

假定下段的配变容量为Sx,则转供率αi的计算公式为：

(9)

2.3 基于故障扩散的可靠性指标形成

计算出每个主干线i的故障率λi和修复时间ti后，还需转供的操作时间tz和平均故障隔离时间tg。对任意一回路馈线故障引起的停电户数ngz和停电损失电量Q可按提出的主干线故障、分支线故障、配变故障分别计算如下：

(1)主干线故障计算

(10)

(11)

式中，Ni为主干段i的用户和接入该线路用户之和；Si为主干线i的配变容量和接入该线路的配变容量之和；ai为线路转供率；γ为配变平均负载率；m为线路主干段数。

(2)分支线故障计算

(12)

(13)

其中，N为馈线上的总用户数；Ni和Si分别为第i段分支线上的用户数和配变容量；n为馈线分支线数目；S为馈线挂接配变容量之和；λL、tL、Ln分别为电缆线路故障率、修复时间和一个分支线长度。

(3)配变故障计算

ngz3=k×p×λpb×tpb

(14)

Q3=γ×k×p×λpb×tpb×SN

(15)

其中，SN为单台配变的容量；P为配变熔断器正确动作率；k为线路配变台数。则一回线路总的停电户数和总电量为：

SCIDIj=(ngz1+ngz2+ngz3)/N

AENSj=(Q1+Q2+Q3)/N

(16)

式中，j为线路序号；Nj为线路总的用户数。

3 实例分析

选取黄冈某城区的3回线路结构进行计算，如图1所示,该地区网络基本元件的故障率和故障修复时间如表1所示。表2用于存储转供电操作时间tz、故障隔离时间tg以及熔断器正确动作率p。

表1 配网元件故障率和故障修复时间

表2 配电网管理参数

如图1所示，该地区3回馈线的基本信息如表3、表4所示。表3为该结构图内配变和用户信息，表4为该结构图内主干线长度、馈线长度及电缆型号信息。

采用简化假设，配变负载率γ的取值范围为0.85～0.95，转供率αi的取值范围为0～1，结果如表5所示。

图1 黄冈某城镇馈线结构

馈线编号配变台数配变容量(kV.A)用户数F1422054F211748511F3753207

表4 公用馈线线路信息

表5 系统可靠性计算结果比较

由表5看出，系统的平均停电频率SAIFI和系统的平均停电持续时间SAIDI误差在3%之内，系统的平均缺供电ASUI误差在4%之内，并且供电可用率ASAI误差在小数点4位之后，几乎没有误差。所有误差均在4%之内，对于配电系统可靠性指标，这个误差是合理的。

4 结论

(1)结合统计学方法计算出电网数据。考虑到故障后负荷转供问题，采用了转供率。分析配电网主干线、分支线和配变三部分对可靠性指标的影响，由此计算出可靠性指标，再由馈线可靠性指标得系统可靠性。

(2)分析了计算需要的数据结构，包括基础参数、馈线信息表和计算结果表。算例表明本文算法对可靠性评估的可行性，该算法可以应用于实际复杂配网的可靠性评估。

[1] Wang P，Billinton R，Goel L.Probability distribution evaluation of distribution system reliability indices using a time sequentialsimulation technique[C]//2000 Canadian Conference on Electrical an Computer Engineering.Halifax，NS：Sous le patronage de IEEECanadian Atlantic Section IEEE Canada，2000，2：760-764.

[2] Wang P，Billinton R，Goel L.Probability distribution evaluation of distribution system reliability indices using a time sequential simulation technique[C]//2000 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering.Halifax，NS：Sous le patronage de IEEE Canadian Atlantic Section IEEE Canada，2000，2：760-764.

[3] 徐荆州.基于GO法的配电网可靠性评估[J].电力系统及其自动化学报,2006,18(5).

[4] 韦婷婷，王主丁.多重故障对中压配电网可靠性评估的影响[J].电力系统自动化,2015,39(12).

DistributionReliabilityEsitmatingAlgorithmBasedonComponentAssembly

CHENJun1,WANKan1,YUXiang2,ZHANGJin-long1,LIJia-lin2

(1.Huanggang Power Supply Company,Hubei Electric Power Company,Huanggang 438000,China;2.Suining Power Supply Company,Sichuan Electric Power Compang,Suining 629000,China)

The switching equipment and load are simplified in the paper,and divide distribution lines into main line,branch line and distrihtion transformer.Adopt separation range of failure diffasion method definition definite each network section.Use line reliability index to calculate each network section reliability,thus ealculation the system index.

distribution system;reliability;failure diffusion method

1004-289X(2017)03-0044-03

TM72

B

2017-01-12

陈军(1985-)，男，硕士研究生，主要研究方向为电力系统运行与控制、电网负荷预测；

万侃(1987-)，女，硕士研究生，主要研究方向为电力市场。