供電可靠性評估方法探究

吳黎黎

摘要：供電質(zhì)量除了服務(wù)質(zhì)量以外，還包括供電連續(xù)性和電壓質(zhì)量，供電連續(xù)性已被定義為供電可靠性。有沒有電用對一般用戶的影響遠(yuǎn)超過其他兩項(xiàng)，所以供電可靠性也成為衡量供電企業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平的重要指標(biāo)。文章闡述了供電可靠性評估體系的建立方法，并結(jié)合算例探討了配網(wǎng)可靠性的評估方法。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；供電可靠性；評估方法；供電質(zhì)量；電壓質(zhì)量；供電連續(xù)性 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM732 文章編號(hào)：1009-2374（2015）09-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0833

電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電三個(gè)環(huán)節(jié)所組成，處于電力系統(tǒng)末端的配電系統(tǒng)因?yàn)榕c用戶設(shè)施直接相連，對用戶供電質(zhì)量的影響最密切，也最易受到用戶的關(guān)注。供電質(zhì)量除了服務(wù)質(zhì)量以外，還包括供電連續(xù)性和電壓質(zhì)量，供電連續(xù)性已被定義為供電可靠性。有沒有電用對一般用戶的影響遠(yuǎn)超過其他兩項(xiàng)，所以供電可靠性也成為衡量供電企業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平的重要指標(biāo)。供電可靠性背后是配網(wǎng)架構(gòu)、技術(shù)與裝備質(zhì)量、運(yùn)行管理水平和客戶服務(wù)質(zhì)量的綜合體現(xiàn)，準(zhǔn)確而高效評估供電可靠性，才便于分析這些因素的影響程度，有利于供電企業(yè)從配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工安排、運(yùn)行管理等各方面加以改進(jìn)和提高。因此，本文對供電可靠性的評估方法進(jìn)行了探討。

1 供電可靠性評估體系的建立

1.1 可靠性評價(jià)規(guī)程

我國1985年正式頒發(fā)了《配電系統(tǒng)供電可靠性統(tǒng)一評價(jià)方法》，標(biāo)志著供電可靠性評估管理工作在我國全面鋪開。1989年更名為《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)辦法》，1998年定名為《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評價(jià)規(guī)程（暫行）》（電可1998[02]），2003年成為正式行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評價(jià)規(guī)程》（DL/T 836-2003），目前的版本是DL/T 836-2012。DL/T 836成為了供電企業(yè)對用戶供電可靠性評價(jià)的依據(jù)和指南。

1.2 評估體系的建立

供電可靠性涵蓋了用戶和配網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、停電用戶及事件的運(yùn)行數(shù)據(jù)等內(nèi)容，反映了由各種停電需求共同影響所產(chǎn)生的供電可靠性水平。建立供電可靠性評估體系可以從技術(shù)、組織和管理上明確供電可靠性評估的策略、流程和方法，從而為形成以年度為周期的可靠性評估良性循環(huán)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。供電可靠性評估體系分為三個(gè)部分：（1）第一部分是供電可靠性基本情況的統(tǒng)計(jì)分析，包含了電網(wǎng)運(yùn)行、網(wǎng)架等情況；停電用戶數(shù)量、時(shí)間情況；各類停電分布等。（2）第二部分是供電可靠性評估部分，也就是通過分析停電影響的關(guān)鍵因素，找出與停電相關(guān)的規(guī)律，并形成供電可靠性結(jié)論，其流程為停電原因評估→停電影響評估與供電可靠率評估→供電可靠性評估匯總。（3）第三部分是決策部分，根據(jù)供電可靠性結(jié)論制定切實(shí)可行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，以推動(dòng)供電可靠性持續(xù)提高和改進(jìn)，其流程為供電可靠性評估數(shù)據(jù)與結(jié)論→形成提高供電可靠性的對策→從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度評估擬采取的對策→形成可行的提高供電可靠性的對策。

2 配網(wǎng)可靠性評估方法

2.1 主要方法

雖然DL/T 836-2012給出了數(shù)量眾多的供電可靠性評價(jià)指標(biāo)與計(jì)算公式，但由于配網(wǎng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，要準(zhǔn)確而快速地對其進(jìn)行評估卻非易事，目前對配網(wǎng)可靠性評估計(jì)算主要采用蒙托卡洛模擬法和解析法兩類方法。蒙托卡洛模擬法以概率統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)建立數(shù)學(xué)模型，再通過抽樣試驗(yàn)計(jì)算出供電可靠性統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，這種方法雖然可以適應(yīng)各種復(fù)雜的系統(tǒng)，但計(jì)算精度較差，而且需要花費(fèi)較多時(shí)間才能出結(jié)果。

解析法是將電力系統(tǒng)簡化為元件，并建立供電可靠性數(shù)學(xué)模型，再通過數(shù)值求解。解析法可再細(xì)分為狀態(tài)空間法和網(wǎng)絡(luò)簡化法兩大類。狀態(tài)空間法意即以狀態(tài)和操作符為基礎(chǔ)建立空間問題求解的方法，這種方法計(jì)算精度高，但計(jì)算大系統(tǒng)較困難，目前主要在美、加等國使用。網(wǎng)絡(luò)簡化法中包括了故障模式與后果分析法、網(wǎng)絡(luò)等值法、最小路法、最小割集法、故障遍歷法、網(wǎng)絡(luò)分塊法、饋線分區(qū)法等多種方法。上述方法各有優(yōu)劣，近年來研究人員不斷探索研究，提出了不少改進(jìn)的

方法。

2.2 數(shù)據(jù)收集

配電網(wǎng)由配電線路、配電設(shè)備和用戶設(shè)備所組成，這些線路和設(shè)備可看成系統(tǒng)和元件，例如配電系統(tǒng)與配電變壓器、架空線路、電纜線路、母線、斷路器、隔離開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān)等元件，其中大部分元件為可修復(fù)元件。這些元件的數(shù)據(jù)包括設(shè)備可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、計(jì)劃停運(yùn)數(shù)據(jù)以及空間位置關(guān)系數(shù)據(jù)。設(shè)備可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是指來自可靠性管理系統(tǒng)的各類設(shè)備故障檢修數(shù)據(jù)，例如故障停運(yùn)率、計(jì)劃停運(yùn)率、故障修復(fù)時(shí)間、計(jì)劃檢修時(shí)間等。計(jì)劃停運(yùn)數(shù)據(jù)是指可能造成停電的各種計(jì)劃性數(shù)據(jù)，例如基建計(jì)劃、改造計(jì)劃、業(yè)擴(kuò)計(jì)劃、大修計(jì)劃等數(shù)據(jù)。空間位置關(guān)系數(shù)據(jù)主要來自配網(wǎng)GIS管理數(shù)據(jù)庫，還要結(jié)合AutoCAD電網(wǎng)接線圖和手工圖形建模方式才能得到可靠性計(jì)算所需的空間位置關(guān)系

數(shù)據(jù)。

2.3 建模方法

解析法將系統(tǒng)與元件的關(guān)系以數(shù)學(xué)模型表達(dá)，并將可靠性分析指標(biāo)以公式描述，這樣就能通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系對配電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行周密分析。元件建模一般采用三狀態(tài)模型。三狀態(tài)即指正常運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)劃檢修狀態(tài)和故障修復(fù)狀態(tài)。其中正常運(yùn)行狀態(tài)可以分別與故障修復(fù)狀態(tài)和計(jì)劃檢修狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化，例如從正常運(yùn)行狀態(tài)到故障修復(fù)狀態(tài)可以確定故障率，從故障修復(fù)狀態(tài)到正常運(yùn)行狀態(tài)確定故障修復(fù)率；正常運(yùn)行狀態(tài)與計(jì)劃檢修狀態(tài)之間亦然，可確定計(jì)劃檢修率和計(jì)劃修

復(fù)率。

2.4 配電網(wǎng)可靠性評估算例

2.4.1 概況。某10kV配電網(wǎng)一條饋線上有26條線路和26個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，配置26個(gè)配變和26個(gè)熔斷器。其中系統(tǒng)元件的可靠性參數(shù)如下：10kV饋線故障率為0.05

次/km·a，平均修復(fù)時(shí)間為8h；配變故障率為0.015endprint

次/臺(tái)·a，平均修復(fù)時(shí)間為200h；斷路器故障率為0.006次/a，平均修復(fù)時(shí)間為6.5h；熔斷器故障率為0.0015次/a，平均修復(fù)時(shí)間為4h。

2.4.2 算法思路。如前所述，供電可靠性評估方法有多種算法可供選擇，現(xiàn)選擇最小路法。方法原理是對配電網(wǎng)中的每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)求取最小路，非最小路上負(fù)荷點(diǎn)故障對供電可靠性影響也折算到最小路上，這樣只需考慮最小路上的元件和節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，就可以得到系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。最小路的求取方法包括搜索法、布爾行列式法和聯(lián)絡(luò)矩陣法等，現(xiàn)采用搜索法中的廣度優(yōu)先搜索法，這種方法從電源點(diǎn)開始搜索，然后搜索與之關(guān)聯(lián)的所有沒訪問過的鄰接點(diǎn)，接下來訪問與已訪問過的鄰接點(diǎn)關(guān)聯(lián)的沒訪問過的其他鄰接點(diǎn)，直至訪問完所有

節(jié)點(diǎn)。

2.4.3 計(jì)算結(jié)果。系統(tǒng)平均停電次數(shù)（SAIFI）為1.0013次/（戶·a）（相當(dāng)于DL/T 836中的AITC-1），系統(tǒng)平均停電時(shí)間（SAIDI）為3.5083h/（戶·a）（相當(dāng)于DL/T 836中的AIHC-1），用戶平均停電時(shí)間（CAIDI）為3.5036h/次（=SAIDI/SAIFI），供電可靠率（ASAI）為99.01%（相當(dāng)于DL/T 836中的RS-1）。

2.4.4 提高可靠性對策。從停電原因分析，主要問題是配變恢復(fù)時(shí)間長及開關(guān)操作時(shí)間長，因此提高供電可靠性的對策：（1）配備備用變壓器；（2）降低開關(guān)操作時(shí)間。這兩個(gè)做法可使ASAI分別提高0.25%和0.16%。

3 結(jié)語

供電可靠性評估的目的是為了提高供電可靠性，為此要做的工作很多，首要任務(wù)是建立完善的供電可靠性評估體系，然后還要掌握可靠性評估的計(jì)算方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，各種評估算法不再是難事。本文以最小路法為例介紹了評估計(jì)算的過程，供感興趣的讀者參詳和借鑒。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint