电力配电系统的可靠性评估

杨井然 孙晓明 李志超

摘 要：电力配电系统在总电力系统之中占有重要地位，通过配电系统可以将电能输送到预先设计好的目标地点。在配电系统中，配电设备与基础设施可以帮助改变电能的电压，以合理化的方法将电能分配到指定位置。随着配电网络逐渐完善，一些已有的技术问题被解决，而后一些全新的配电系统问题随之形成，为了清除配电系统中的现有问题，相关工作人员可以选择进行可靠性评估工作，对配电可靠性加以评价。

关键词：电力系统；配电系统；可靠性；评估

虽然我国的电力系统建设与改建工作的起步时间相对较晚，但是在最近几年，电力领域中中形成了很多全新的研究成果，电力发展活动频繁开设，电网建设工作也趋于完善，城市发展活动在电力事业的支持下也获取了很多积极的成果。针对配电工作问题，技術人员可通过可靠性研究工作，对配电活动进行综合测评，根据最终获得的测评结果来确定改进配电系统的相应工作，本文以配电系统为研究对象，探讨常用的评估手段，进一步提升配电工作的实际可靠性。

1 可靠性评估工作概述

虽然电力检测工作被重视，但是并非其内设的多个系统都被切实重视，其中配电系统的运行情况就存在别轻视的可能性，为了对配电与用电用户加以负责，电力企业必须将配电网分析与评估工作做好。根据当前的配电系统建设状况来看，大部分企业建设的配电系统都具有集中化的特点，大部分配电设备都被集中安装，设备安装资金消耗大，配电网建设工作需要消耗的时间也相对比较多，一旦配电网出现故障问题，电力企业也将需要面对多个方面的损失，为了减少配电系统的运行问题，很多电力企业都会选择周期维护配电设备。无论在完善配电系统还是保养配电设备时，均需要预先将配电评估工作做好，在有良好的信息基础后，在改造配电系统。

2 评估方法概述

以配电系统研究工作为准，可以从以下几种评估方法中进行选择，强化评估工作开展效果。

2.1 最小割集法

如果最小路中的任一点不会通过网络中的任一支路与同一最小路中另一点相连，则称此最小路为基本最小路，其余的最小路称为辅助最小路。一个切断所有基本最小路的最小割集也将切断所有的辅助最小路。因此，只要通过切断基本最小路的故障元件对网络元件进行重新组合，就能充分地导出网络的全部最小割集。对于一个复杂网络，基本最小路数目可能要比最小路数目少几个数量级。因此，导出最小割集的时间大大减少，计算速度大大提高。求出最小割集的方法与步骤如下：第一步形成最小路树；第二步由最小路树导出基本最小路；第三步利用基本最小路求出最小割集。

2.2 最小路法

连接任意两节点间的有向弧或无向弧组成的集合称为这两个节点间的一条路。如果一条路中移去任意一条弧后就不再构成路则称这条路为最小路，最小路法是基于最小路原理的快速评估方法。其基本思想是：对每一负荷点，求取其最小路；根据网络的实际情况，将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响，折算到相应的最小路的节点上，从而对每个负荷点，仅对其最小路上的元件与节点进行计算，即可得到负荷点相应的可靠性指标。基于最小路原理的快速评估方法的核心是求取每个负荷点的最小路：这样，整个系统的元件便可分为两类：最小路上的元件和非最小路上的元件。

2.3 故障遍历算法

故障遍历算法属于应用效率相对比较低的方法，其分析基础主要是遍历技术。评估人员可以以故障点的具体时间为标准，对故障点进行分类，包括故障时间与隔离时间相同、故障时间没有受到故障问题本身的影响，故障时间为切换操作时间与隔离时间相加的数值、故障时间与修复故障时间相同四种情况。将故障点设置为起点，开展搜索工作，在断路器出现后可停止搜索，对负荷点进行标注，分别标注成d类、c类与b类三种，剩余的负荷点可直接被标注为a类，只有a类负荷点被看做是正常负荷点。对全部故障时间进行遍历处理工作，确定系统的可靠性信息。根据已知的动态型拓扑结构确定配电操作系统与电源的具体状况，进一步分析电压的越险状况以及电力线路的实际容量。

2.4 网络等值法

根据现代配电网的基本特点，工作人员可选择应用网络等值法完成评估配电网络的相关工作。一般电力系统使用的配电网系统都是有副馈线与主馈线构成的，虽然仅由量部分构成，但是熊谈却极为复杂。根据配电网具有的结构性特点，评估人员可以根据配电网络的实际情况，用等效元件来对其加以表示，进而简化配电网，简化后的配电网可以被看做简单的主馈线系统，其呈现出辐射形状。技术人员首先需要开展向上等效工作，评估上层元件受到下层元件的具体影响，在处理副馈线系统时，可以直接使用等效分支线对其加以替代，逐层完成配电网的分析工作。配电网被简化之后，分析工作难度也被降低处于配电网不同位置的负荷点也可被关注并分析。

2.5 递归算法

递归算法利用了配电网络的基本结构多为树状的特点，首先将配电网以馈线为单位存储为树型数据结构形式，然后通过对树的递归遍历将配电网的子馈线进行合理的可靠性等效，简化为一个形式简单的网络，在遍历过程中递归调用可靠性计算公式，最终得到整个配电网的负荷点可靠性指标和系统可靠性指标。

这种算法利用了树型结构与配电网结构的相似性，首先将配电网的馈线作为树的结点，将配电网存储为树型结构；通过对树的后序遍历逐层将下层馈线对上层馈线的影响等效成等效分支线，直至将包含主馈线和多条子馈线的复杂的配电网简化为简单的馈线连接负荷点的，可以直接利用可靠性计算公式计算的简单结构配电网。然后，通过对树的前序遍历，逐层计算连接在不同层馈线上的负荷点可靠性指标，找到表示上层馈线上的元件对下层馈线上负荷点可靠性影响的等效串联元件，这样递归遍历下去，直到求出整个系统的负荷点可靠性指标，进而求出整个系统的可靠性指标。采用树的递归遍历程序的编制比较简洁，虽然递归函数调用需要系统额外的开销，但配电网的结构层次不会很深，一般3-6层的调用即可。与一般的FMEA算法相比，这种通过等效和递归遍历实现的算法效率更高，程序编制更简洁，无需重复搜索和计算每一馈线上的元件可靠性参数，节约了计算时间。

3 结束语

在当前的电力输送工作中使用的配电系统可以被分为低压配电系统、中压配电系统以及高压配电系统，无论在哪一个配电环节，系统都要保持稳定配电的工作状态。在大部分的电力系统之中，配电工作都是最末端的工作，其需直接满足终端用户的电力应用需要，配电系统的运行质量也可作为评测电力企业的重要指标，为了对用电质量加以保障，电力企业需要在配电工作进行做好可靠性评测工作，本文对该环节可用的几种工作方法加以介绍，配电工作人员可以根据具体的需求加以选择，提升配电工作效率。

参考文献

[1]王攀.电力配电系统的可靠性评估[J].城市建设理论研究：电子版，2016（15）.

[2]肖雪雄.低压配电系统用户供电可靠性评估及预测[J].技术与市场，2017，24（5），337-337.

[3]王磊.针对电力系统可靠性评估算法研究[J].科技创新与应用，2017（19），75-76.