提升配电网运行可靠性的有效对策研究

摘要：提升配电网运行可靠性，有利于保障用户用电质量，使配电网保持持稳状态。本文简要分析了配电网运行可靠性评价方法，并结合影响因素提出优化建议，即加强配电网科学维护、合理应用自动化技术、完善网络拓扑结构等对策，有效改善配电网运行可靠性，继而满足电力系统运行需求，促进电力事业发展。

关键词：配电网；大数据；仿真模型

DOI：10.12433/zgkjtz.20232434

一、配电网运行可靠性评价方法

（一）负荷点评价法

在分析配电网运行可靠性时，需积极对其进行客观评价，一般普遍应用负荷点评价法，通过对负荷点可靠性指标的量化统计即可知晓配电网运行状态是否符合既定要求。负荷点可靠性可以利用平均停电持续时间（λ）、平均故障率（γ）进行辅助参考。通常情况下，在配电网运行期间多以辐射型线路为连接载体，而后在各元件保持和谐状态下提升供电质量。在可靠性评价阶段具体可参考下列公式求取λ值和γ值：

其中，λi、γi表示配电网出现停电故障后负荷点停电频率与恢复供电时间平均值。往往随着负荷点等效停电率的增加而出现高频停电现象，即表明当前配电网运行可靠性处于下降趋势。因此，在提升运行可靠性时理应有效控制负荷点停电频率。

（二）运行系统评价法

除了单独关注负荷点可靠性外，还可通过对运行系统可靠性的评价掌握可靠性改善方向。在评价运行系统可靠性时，可以参照下列公式整理评价指标，有利于找准优化方向。同时，此评价法多以宏观视角予以评估，更易体现运行特征。

其中，SAIFI指代系统平均停电频率，为全年总用户停电等值次数为用户总数；U为用户等值停电时间电压总数（系统运行一年时间以后）；SAIDI为平均停电持续时间，表示一年时间里用户等值停电时间总数、用户总数。

在评价可靠性时，多采用建模法，输入相关数据（实时故障率、模型数据），而后确定负荷点分布范围，并按照出现点整理有用数据，随即在向上回溯分析中对可靠性评价指标加以计算，并结合负荷点平均停电持续时间，对配电网系统可靠性予以分析，之后可根据评价结果确定提升可靠性实践措施。

二、配电网运行可靠性影响因素

（一）配电网设备故障

在配电网运行过程中，其可靠性常受诸多因素影响，要想进一步提升运行可靠性，应先分析影响范畴，结合相关因素确定优化思路。其中，比较关键的影响因素为设备故障，一旦配电网连接设备出现故障问题，将难以继续表现持稳运行优势。一方面，源于设备安装不当，或者配备的线路容量不符；另一方面，与设备质量检查不到位有关，造成设备在缺乏合理运行保障时，影响配电网运行的可靠性。

（二）配电网技术水平

在新技术背景下，配电网运行时应逐渐具备自动化运行特征。然而，在配电网自动化技术水平不高时，将加大人工操作的负担，尤其是在出现运行故障时，往往需要调配大量人力从事检修工作，继而延长停电整修周期，并且不利于实时获取运行数据，不利于可靠运行。特别是在城郊地区分布的配电网系统，还会受复杂环境的干扰增加检修难度，若一味以传统技术手段开展常规配电网运行调节工作，将违背高效运行原则，此时应当及时引进新技术，借此提高配电网自动化运行水平，从技术层面改善运行现状。

（三）配电网网络拓扑

配电网是否能够实现可靠运行，还与网络拓扑结构有一定关联，甚至在结构缺陷下也会诱发供电风险。比如，在配电网设计环节，其网络拓扑结构往往需要同地形特征产生较高契合度，并且安装各配电网连接元件时，也要具有良好的运行状态，通常在不规范结构条件下，将增加运行风险可能性。此外，网络拓扑结构具备分布广泛特征，如若因结构不完备而出现停电事故，将导致周边区域均受其影响难以正常供电，最终影响用户用电质量。

三、提升配电网运行可靠性的有效对策

（一）加强配电网科学维护

1.日常区域巡视

要有效提升配电网运行可靠性，就要从配电网设备故障方面采取有效措施降低故障风险，随即改善配电网运行条件。在应对故障隐患时，应在尚未出现大规模停电故障前及时安排专业人员开展日常区域巡视工作，并根据巡视结果判定配电网运行可靠性达标度。一般情况下，区域巡视实为了有效消除配电网设备运行缺陷，实时掌握配电网运行现场环境特征，促进配电网安全运行。

2.记录系统数据

在有效提升配电网运行可靠性期间，还需要准确记录系统运行数据，根据对记录数据的综合分析推动配电网持久性保持稳定运行状态。系统数据的实时记录均可成为评估运行可靠性的关键凭证，从而结合记录结果确定管理周期，若记录后发现停电频率较高，应及时找到引起停电故障的具体原因，而后利用有效措施修复系统，从而减少停电次数。在数据记录环节，相关人员还应参照数据类别有序记录，如从气象信息、配电网规划报告中获取的温度、湿度、日照强度、气压、地理位置等环境数据；从电能质量监测管理系统中查阅的电压、检修状态、三相电流等实时运行数据；从营销业务管理系统、负荷控制系统中记录的负荷点信息、负荷大小预测值等，这些负荷数据同样能够作为辅助专业人员了解运行可靠性达标情况的关键数据。经过对综合数据的精准分析，才能充分解读现下运行中的配电网状态。

3.制定应急预案

关于配电网运行可靠性的有效提升，秉承着早期防范原则制定应急预案，在尚未出现重大停电事故或配电网运行异常情况时，可通过应急预案最大化降低配电损失。结合天气条件出具专项应急预案，如台风高发地区或临海地区，应在台风、海潮未来临前下达应急处理备用决策，并在灾害发生时立即启动应急预案，由此保证在恶劣条件下配电网系统依旧保持稳运行状态，不受外在环境影响出现运行波动问题。

另外，在实现可靠配电目标时，还应提前安装无功补偿装置，经过分级补偿服务，促使电能得到合理调配，给予优质供电服务。在安装无功补偿装置时，应先行按照低压侧补偿形式，促使变压器获取无功补偿，致使其负载自然功率因数在0.85左右，高压侧宜保持0.95以下。同时，若配电网运行服务范围广泛，还可增设高压电容器，以10%变压器容量予以装配，经过无功补偿装置的有力辅助，即可促使配电网设备实现高效运行，促进电能充分传输。同时，在制定应急预案时，还应可以从抗雷击方向促使配电网运行时体现出抗雷击优势，如利用瓷横担绝缘子，而且需考虑在出现雷击事故造成配电网设备损坏、线路故障等诸多后果的处理措施。

（二）合理应用自动化技术

1.大数据技术

配电网运行可靠性与自动化技术水平存在紧密关联，故而可以通过应用自动化技术，使配电网在技术指引下可靠运行。在自动化运行中应充分利用大数据技术获取丰富的运行数据，而后根据运行数据反馈结果找到影响运行可靠性的具体因素，并在下达自动化修复、自动化处理、自动化管理等指令后改善配电网运行质量。事实上，大数据技术的运用刚好可以满足上述提及的数据记录需求，以大数据平台实时记录所需数据，并在大数据分析技术助力下反映配电网负荷水平，从中界定可靠性程度。从相关研究中发现，大数据技术应用借助智能表，以200kHz采样频率获取配电网运行数据，而且还能在丰富采样渠道内整理采样数据与数据中心建立数据共享关系。

2.电压暂降识别技术

在配电网运行阶段遭受停电事故，可能会对供电质量产生影响，故而提升配电网运行可靠性具有一定必要性。在应用自动化技术改善配电网运行状态时，还可运用电压暂降识别技术，该技术实际应用环节需先行选择电压暂降源候选区，即根据下列公式确定电压暂降方向。即

其中，ΔUd1、ΔUp1为电压暂降发生前、发生中正序电压；ΔId1、ΔIp1为对应正序电流；θ为ΔU1与ΔI1时超过的角度，当计算分析后得出ΔPc1在0以上，此时显示配电网电压暂降处于上游位置；反之，在下游。若以负序电压、负序电流加以分析，则电压暂降位置刚好与之相反。经过对上下游相关性的精准定位，即可准确识别电压暂降候选区。电压暂降识别后能够掌握配电网异常运行原因及其位置，能通过对电压暂降节点分布情况进行故障定位。

（三）完善网络拓扑结构

1.构建元件仿真模型

为消除配电网网络拓扑结构对运行可靠性的负面影响，可以采取建模方法构建元件仿真模型，而后优化拓扑结构，使之在合理结构下保持良好状态。一般在建模期间关于元件仿真模型通常根据设备故障率

λ（s）对当前仿真模型内故障隐患数量予以预估。

其中s、K、C代表设备健康度、比例系数及曲率参数。

在分析仿真模型中结构分布特征时，根据设备运行状态掌握与故障隐患的相关性，从正常运行到重大异常运行事件，可经过对仿真模型结构可行性的综合分析提出优化对策，促使改善后的拓扑结构产生指引效果。为直观通过仿真模型掌握故障设备情况，还可结合故障设备量（N0）加以分析：

N1、N2、N3、N4代表四个健康度下设备量，f（di，θi）表示气象条件下对应的设备故障率函数。当相关人员能够从仿真模型中预判故障设备率后，可对影响配电网设备运行健康度的气象条件相关性予以分析，从气象环境层面找到应对措施。配电网在运行中只有得到仿真模型重要指导，才能掌握影响运行可靠性的具体因素，得出可行性提升决策。

在以仿真分析算法对配电网运行可靠性有效提升路径加以讨论时，还可直接建立基于全网数据的仿真模型。此模型涵盖应用层、平台层以及数据层结构，能在多层结构中促使配电网关联数据得到仿真分析，同时具备网络重构和故障分析功能，可适当创造便捷化运行分析条件，因此，此种仿真设计方式可以指引配电网进行数字化仿真分析，相比传统拓扑结构形成的元件仿真模型拥有更广泛范围，并且可以联合监控系统，以软硬件联合操作方法促使配电网始终在可靠的运行环境下保有良好运行状态。仿真模型往往带有超前预判作用，在整理配电网运行缺陷数据时，也能对元件连接情况加以整合处理。因此，在建模时要善于选择先进技术构建完备仿真模型，获取可靠数据，将仿真数据作为配电网结构改造的依据。

2.维持设备健康状态

提升配电网运行可靠性，主要以缩短停电时间、降低设备故障风险为主，故而在优化网络拓扑结构期间，应当进一步维持设备健康状态。通过维持配电网设备健康状态控制停电周期时，应当以多层次拓扑结构为主，以负荷点分布距离为主，促使设备在均匀负荷下免遭停运风险。健康状态包括不停运和无故障。因设备停运和设备发生故障都会造成配电网最终难以稳定运行，故此可借助隔离装置对负荷点到达配电网前端之间的路段予以有效分隔，使之不因负荷运行不均而引起设备异常运行后果。在规避设备停运风险时，也要注重设备检修，尤其是与设备连接的缆线，应加强线路规范性调节。

以10kV配电网为例，按照传统拓扑结构很难促使设备达到预期运行效果，此时需从设备运行安全水平、运行持稳性上予以分析，可以运用GIS网架结构，保证设备在改进后拓扑结构辅助下保有最佳运行状态。另外，还要知晓用电高峰期，促使设备在运行时，能随时结合用户实际用电需求发挥显著作用。在检修时，要借助拉线加固、电杆加固等方法，改善设备运行环境，特别是在雨水充沛的地区，配电网运行时务必注重电杆牢固度，以免影响配电网安全运行。

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作者简介：林琛（1988），男，吉林省长春市人，本科，工程师，研究方向为电力施工技术及经济管理。