配電系統(tǒng)的可靠性研究與分析

李紹堅(jiān)

(廣西電網(wǎng)公司南寧供電局，廣西 南寧 530029)

配電系統(tǒng)的可靠性研究與分析

李紹堅(jiān)

(廣西電網(wǎng)公司南寧供電局，廣西 南寧 530029)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及人民生活質(zhì)量的不斷提高，用戶對電能質(zhì)量的要求也越來越高，因而對電力系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行正確的評估并進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃具有重要意義。配電系統(tǒng)直接和用戶相連，對供電可靠性影響最大，對配電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評估，可以有效提高配電系統(tǒng)的可靠性水平。基于此，研究分析了配電系統(tǒng)概念、影響配電系統(tǒng)可靠性的因素、配電系統(tǒng)的可靠性模型、配電系統(tǒng)的可靠性評估指標(biāo)以及提高配電系統(tǒng)可靠性的措施。

配電系統(tǒng);可靠性;評估

1 引言

配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，直接與電力用戶相連，是分配電能的重要環(huán)節(jié)，配電系統(tǒng)設(shè)備的故障或檢修必然造成系統(tǒng)對用戶配電的中斷，配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)是整個(gè)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特性的集中反映，配電系統(tǒng)可靠性的研究和應(yīng)用是保證配電質(zhì)量的重要手段，對促進(jìn)和改善電力工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有著重要作用。

如今我國的配電系統(tǒng)規(guī)模日益擴(kuò)大，電壓等級復(fù)雜化，用電負(fù)荷日益增長，社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及居民生活對配電系統(tǒng)可靠性的要求越來越高。在今后一段時(shí)期，配電系統(tǒng)可靠性研究是電力研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，鑒于此，研究分析了配電系統(tǒng)可靠性的相關(guān)問題。

2 配電系統(tǒng)概念

配電系統(tǒng)將電源系統(tǒng)或輸變電系統(tǒng)與用戶設(shè)施連接起來，是分配電能和供應(yīng)電力的重要環(huán)節(jié)，包括配電變電所、高低壓配電線路以及接戶線在內(nèi)的整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備。根據(jù)《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》的規(guī)定，高壓配電系統(tǒng)為35kV、63kV、110kV，中壓配電系統(tǒng)為10kV，低壓配電系統(tǒng)為380V及220V，隨著城市供電容量及供電范圍的擴(kuò)大，220kV電壓也引入市區(qū)進(jìn)行配電。

配電系統(tǒng)的可靠性取決于配電設(shè)備的特性和配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，一旦配電系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障或進(jìn)行檢修、試驗(yàn)，就會(huì)同時(shí)造成系統(tǒng)對用戶供電的中斷。配電網(wǎng)可靠性是配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備水平和管理水平的綜合體現(xiàn)，為電力用戶提供安全可靠的電力供應(yīng)是配電系統(tǒng)可靠性研究的主要目的。

3 影響配電系統(tǒng)可靠性的因素

3.1 元件故障率

配電系統(tǒng)的設(shè)備是供電可靠性的物質(zhì)基礎(chǔ)，元件是構(gòu)成系統(tǒng)的基本單位，元件故障率對系統(tǒng)可靠性指標(biāo)有著重要影響。

3.2 故障持續(xù)時(shí)間

配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障的持續(xù)時(shí)間直接影響著系統(tǒng)的可靠性，為了能夠盡早恢復(fù)送電，最重要的就是盡可能縮小故障區(qū)間、發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，使完好區(qū)段盡早送電，以減小停電的影響，并對故障元件加以修復(fù)。

3.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

由于歷史的原因，我國許多地方配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，一些配電線路未形成環(huán)網(wǎng)，不能互為備用。城網(wǎng)配電系統(tǒng)應(yīng)考慮環(huán)網(wǎng)供電，用戶至少有兩個(gè)電源供電，對大宗用戶和停電后影響安全或損失重大的用戶，要求用戶建設(shè)兩個(gè)電源。

3.4 檢修工作

配電系統(tǒng)的檢修工作會(huì)影響對用戶的正常供電，制定合理的檢修計(jì)劃可以充分利用設(shè)備、提高配電系統(tǒng)的可靠性。

4 配電系統(tǒng)的可靠性模型

在配電系統(tǒng)中，元件的串聯(lián)和并聯(lián)最基本、最簡單的連接關(guān)系，對配電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評估時(shí)，可以將串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng)等效為一個(gè)元件進(jìn)行計(jì)算，從而可以簡化計(jì)算的復(fù)雜程度。

4.1 串聯(lián)模型

圖1 配電系統(tǒng)串聯(lián)模型

圖1所示為配電系統(tǒng)串聯(lián)模型，就是由兩個(gè)或兩個(gè)以上元件組成的系統(tǒng)，模型中若其中一個(gè)元件故障，系統(tǒng)就發(fā)生故障，也就是必須所有元件同時(shí)完好，系統(tǒng)才正常。對于簡單的單支路供電主饋線路來說，基本上均為串聯(lián)元件組成。

其可靠性計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

(3)

4.2 并聯(lián)模型

圖2所示為配電系統(tǒng)并聯(lián)模型，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上元件組成的系統(tǒng)，必須所有元件同時(shí)故障，系統(tǒng)才發(fā)生故障，也就是只要其中一個(gè)元件完好，系統(tǒng)就能正常工作。

圖2 配電系統(tǒng)并聯(lián)模型

其可靠性計(jì)算公式如下：

(4)

式中：Up為并聯(lián)系統(tǒng)的不可靠率；Ui為各元件的不可靠率；rp為并聯(lián)系統(tǒng)的平均停運(yùn)持續(xù)時(shí)間；λp為并聯(lián)系統(tǒng)的故障率。

5 配電系統(tǒng)的可靠性評估指標(biāo)

配電系統(tǒng)可靠性評估指標(biāo)包括負(fù)荷點(diǎn)的可靠性評估指標(biāo)和系統(tǒng)的可靠性評估指標(biāo)。

5.1 負(fù)荷點(diǎn)的可靠性評估指標(biāo)

負(fù)荷點(diǎn)平均停電率、負(fù)荷點(diǎn)年平均停電時(shí)間、負(fù)荷點(diǎn)平均停電時(shí)間分別為：

(5)

5.2 系統(tǒng)的可靠性評估指標(biāo)

整個(gè)配電系統(tǒng)的可靠性程度一般通過系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)進(jìn)行衡量，對電力用戶而言，“時(shí)間”和“次數(shù)”是衡量供電可靠性滿意程度的關(guān)鍵指標(biāo)。

(1)對電力用戶的有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)比值定義為供電可靠率RS，考慮影響時(shí)，供電可靠率用RS-1表示：

(6)

不考慮外部影響時(shí)，供電可靠率用RS-2表示：

(7)

不考慮系統(tǒng)電源不足限電時(shí)，供電可靠率用RS-3表示：

(8)

(2)在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，每一用戶的平均停電次數(shù)定義為用戶平均停電次數(shù)AITC，考慮外部影響時(shí)，用戶平均停電次數(shù)用AITC-1表示：

(9)

不考慮外部影響時(shí)，用戶平均停電次數(shù)用AITC-2表示：

(10)

不考慮系統(tǒng)電源不足限電時(shí)，用戶平均停電時(shí)間用AITC-3表示：

(11)

(3)每一用戶的平均停電時(shí)間定義為用戶停電時(shí)間AIHC，以小時(shí)表示，考慮外部影響時(shí)，用戶停電時(shí)間用AIHC-1表示：

AITC-1=

(12)

不考慮外部影響時(shí)，用戶平均停電時(shí)間用AIHC-2來表示：

(13)

不考慮系統(tǒng)電源不足限電時(shí)，用戶平均停電時(shí)間用AIHC-3來表示：

(14)

配電系統(tǒng)直接面向用戶，情況比較復(fù)雜，涉及的范圍也比較廣泛，不同地區(qū)采用的可靠性指標(biāo)不同，因此研究建立統(tǒng)一規(guī)范的配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)體系是重要的研究方向。

6 提高配電系統(tǒng)可靠性的措施

(1)主變壓器、開關(guān)、避雷器、控制保護(hù)裝置、直流電源、輸電線路選用高質(zhì)量的元件。

(2)采用配電自動(dòng)化裝置。加強(qiáng)配電系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)，是確保和提高配電系統(tǒng)可靠性的重要技術(shù)手段。

(3)加強(qiáng)系統(tǒng)網(wǎng)架建設(shè)，進(jìn)行配電系統(tǒng)改造。提高配電系統(tǒng)可靠性，應(yīng)從電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、招標(biāo)、設(shè)備選型、安裝、維護(hù)、運(yùn)行、改造與建設(shè)等各個(gè)環(huán)節(jié)，依靠科技進(jìn)步，加強(qiáng)網(wǎng)架建設(shè)。

(4)開展帶電作業(yè)。為了解決配電系統(tǒng)檢修、新接用戶多引起停電多的矛盾，可在條件許可的情況下積極開展帶電作業(yè)技術(shù)，以提高供電可靠性。

7 總結(jié)

目前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對配電網(wǎng)的可靠性要求越來越高，配電系統(tǒng)作為直接與用戶相連的重要環(huán)節(jié)，對用戶的供電可靠性的影響最大。因此配電系統(tǒng)的可靠性評估，對提高配電系統(tǒng)的可靠性水平具有十分重要的意義。

[1] 陳文高.配電系統(tǒng)可靠性實(shí)用基礎(chǔ)[M].中國電力出版社,1998.

[2] 張騰,張波.復(fù)雜配電系統(tǒng)的可靠性評估[J].繼電器,2004,32(15):19-22.

[3] 郭永基.電力系統(tǒng)可靠性分析[M].清華大學(xué)出版社,2003.

[4] 馬淑華,陳平,吳琨.城市10kV配電系統(tǒng)供電可靠性分析[J].華北電力技術(shù),2005,增刊,70-72.

[5] 夏巖，劉明波，邱朝明.帶有復(fù)雜分支饋線的配電系統(tǒng)可靠性評估[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002，26(4)：40-44.

[6] 萬國成,任震,田翔.配電網(wǎng)可靠性評估的網(wǎng)絡(luò)等值法模型研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2003,23(5):48-52.

[7] 劉柏私，謝開貴，馬春雷等.復(fù)雜中壓配電網(wǎng)的可靠性評估分塊算法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25(4)：40-45.

[8] 謝開貴，周平，周家啟，等.基于故障擴(kuò)散的復(fù)雜中壓配電系統(tǒng)可靠性評估算法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001，25(4)：45-48.

[9] 戴雯霞，吳捷.基于最小路的配電網(wǎng)可靠性快速評估法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2002，22(7)：29-31.

[10] 王峻峰，周家啟，謝開貴.中壓配電網(wǎng)可靠性的模糊評估[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，29(2)：45-49.

[11] 別朝紅，王秀麗，王錫凡.復(fù)雜配電系統(tǒng)的可靠性評估[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，34(8)：9-13.

[12] 管霖，劉沙，石東，等.大規(guī)模配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的近似估計(jì)算法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2006,26(10):92-98.

Research and Analysis of the Distribution System Reliability

LIShao-jian

(Nanning Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Corporation,Nanning,530029,China)

With the rapid development of social economy and power quality higher and higher,it is of great significance to correctly estimate the power system reliability and make a scientific,and rational plan.The distribution system directly connects with users,and has great influenee on power supply reliability.To estimate the distrubition system reliability can effectively improve the reliability level of the distribution.In view of this,study and analyze the distribution system concept,affecting the distribution system reliability factors,the distribution system reliability model and reliability estimetion indexes and increasing the distribution system reliability measures.

distribution system;reliability;estimation

1004-289X(2015)02-0090-04

TM72

B

2014-01-03

李紹堅(jiān)(1984-)，男，工程師，研究方向：配網(wǎng)運(yùn)行與優(yōu)化。