配電自動化可靠性研究

陳康強(qiáng)

摘 要：配電網(wǎng)是直接與電力用戶連接的線路，需要較高的可靠性。近些年不斷發(fā)展的配電網(wǎng)自動化技術(shù)能夠有效的提高配電系統(tǒng)的可靠性。本文綜合分析配電系統(tǒng)自動化系統(tǒng)可靠性影響因素，探討配電網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展對系統(tǒng)可靠性的影響，并研究配電系統(tǒng)自動化的可靠性評估分析，旨在為配電網(wǎng)可靠性改進(jìn)提出策略與措施。

關(guān)鍵詞：配電自動化；可靠性評估；影響因素

配電網(wǎng)是直接與電力用戶連接的線路，具有節(jié)點(diǎn)多、輸電線長、覆蓋面廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管理環(huán)節(jié)交叉、易于出現(xiàn)故障等基本特點(diǎn)。配電自動化的發(fā)展大大提高了配電系統(tǒng)工作效率，其主要是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能、 通訊技術(shù)、 GPON 技術(shù)、 IEC 61850 系統(tǒng)、 GIS 系統(tǒng)、 計(jì)量系統(tǒng)和營銷系統(tǒng)等多種技術(shù)交叉到配電網(wǎng)的應(yīng)用，能夠有效的減小故障排除時(shí)間，縮短停電時(shí)間，減少事故發(fā)生的幾率，從而提高配電網(wǎng)的可靠性。

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要由以下幾部分組成[ 1 ]：

1）配電系統(tǒng)。主要組成部分有配電所、變壓器、繼保裝置以及配電線路等組成；

2）故障定位系統(tǒng)。通過數(shù)字化與自動化技術(shù)的結(jié)合，利用人工智能算法，快速定位故障位置并且發(fā)送故障信息；

3）調(diào)配一體化平臺系統(tǒng)。主要可劃分為調(diào)度自動化功能和配網(wǎng)自動化功能兩種，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這樣就能使得配網(wǎng)的運(yùn)行方式得到優(yōu)化，從而提高配網(wǎng)的工作效率；

4）就地饋線自動化系統(tǒng)。主要由四個(gè)部分組成即主站層、子站層、終端層和設(shè)備層。能夠有效的實(shí)現(xiàn)故障時(shí)隔離，故障后自動恢復(fù)功能；

5）集中饋線自動化系統(tǒng)。能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控，并且能夠自動檢測和隔離故障區(qū)。

1 配電自動化系統(tǒng)可靠性影響因素

配電自動化系統(tǒng)可靠性影響因素主要分為內(nèi)部因素和外部因素。

其中可靠性影響的內(nèi)部因素有[ 2 ]：1）線路方面如配電線路的非全相運(yùn)行、配電線路的短路、配電線路的斷線、瓷瓶閃絡(luò)放電、倒桿、樹害等；2）變電方面如配電系統(tǒng)使用的互感器故障（電壓電流互感器）、配電變壓器故障、開閉所或者真空斷路器故障等；3）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響；4）電源的供電能力的影響等。

其中可靠性影響的外部因素有：1）氣候因素如大雨受雷擊的因素影響；2）由于檢修、實(shí)驗(yàn)、施工等因素造成的作業(yè)停運(yùn)；3）人為的操作導(dǎo)致的意外事故等。

2 配電自動化技術(shù)發(fā)展對可靠性影響

配電自動化技術(shù)的發(fā)展以及對配電網(wǎng)的作用主要有以下幾點(diǎn)[ 3，4 ]：

1）運(yùn)用配電系統(tǒng)來維護(hù)供電可靠性。優(yōu)化配電系統(tǒng)，并且合理的設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)的參數(shù)，充分利用寬帶技術(shù)做配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的綜合管理。配電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)能夠避免低壓過電流現(xiàn)象與電荷負(fù)載問題，延長電力保護(hù)設(shè)備的使用壽命，有效的提高配電供電的可靠性；

2）用故障定位系統(tǒng)及時(shí)修復(fù)故障區(qū)域。沒有安裝配電故障定位系統(tǒng)的話，如果出現(xiàn)故障就不能很好的定位，這樣在排查故障區(qū)域就要花去很多時(shí)間，大大影響檢修的效率，故障定位系統(tǒng)需要借助人工智能技術(shù)， 編制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和語言翻譯系統(tǒng)和偵錯(cuò)系統(tǒng)的結(jié)合，這樣能夠準(zhǔn)確的定位故障位置，便于計(jì)算修復(fù)故障區(qū)域；

3）采用調(diào)配一體化平臺系統(tǒng)保持供電可靠性。一體化是由GPON 技術(shù)、 IEC 61850 系統(tǒng)、 GIS 系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和營銷系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)的結(jié)合，多個(gè)系統(tǒng)的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)線損管理、質(zhì)量管理、電壓管理等，提高供電系統(tǒng)的可靠性；

4）運(yùn)用就地饋線自動化系統(tǒng)提高供電可靠性。可以實(shí)現(xiàn)緊急通訊并且可以及時(shí)的隔離故障，防止故障擴(kuò)大；

5）用集中饋線自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。能夠有效的對遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，自動檢測且能及時(shí)的隔離故障區(qū)，饋線自動化還能有效的凈化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；

6）配網(wǎng)自動化系統(tǒng)提升顧客服務(wù)質(zhì)量。簡化了用戶申報(bào)用電以及電表安裝流程，這樣減少報(bào)裝流程，減少用戶無法用電時(shí)間，間接提高供電可靠性。

3 配電系統(tǒng)可靠性評估分析

配電系統(tǒng)的可靠性評估分析方法有[ 5 ]：1）解析法。通過電力系統(tǒng)元件的隨機(jī)參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，隨后利用枚舉法，把所有的可能情況進(jìn)行計(jì)算分析。如故障模式后果分析法、故障遍歷法等；2）模擬法。主要采用蒙特卡洛模擬法，需要利用每個(gè)元件的概率參數(shù)參與抽樣模擬，這種算法比較耗時(shí)；3）人工智能法。目前采用比較廣泛的有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和模糊算法等。

配電系統(tǒng)的可靠性評估指標(biāo)主要分為系統(tǒng)指標(biāo)和負(fù)荷點(diǎn)指標(biāo)，其中主要的指標(biāo)為：1）配電停電頻率，即電力用戶單位時(shí)間內(nèi)的平均停電次數(shù)；2）配電線路平均供電可用率，即用戶實(shí)際得到時(shí)間與用戶本身需要的供電時(shí)間之比；3）配電系統(tǒng)或用戶停電平均持續(xù)時(shí)間，即；配電系統(tǒng)或者用戶每次停電平局持續(xù)的時(shí)間。

配電系統(tǒng)的可靠性的提高還需要研究其成本和可靠性，這樣就需要研究故障率期望值、停電時(shí)間期望值以及系統(tǒng)在不同運(yùn)行方式下給電力用戶造成的少供電總和等是主要的影響因素。在研究可靠性成本時(shí)，需要計(jì)算供電企業(yè)少供電量，少供電量就意味著少的收入，提高系統(tǒng)的可靠性就能相應(yīng)的減少了停電的持續(xù)時(shí)間，這樣就能增加電量的銷售，這樣可靠性越高對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性也就越好。

4 小結(jié)

配電網(wǎng)是節(jié)點(diǎn)多、輸電線長、覆蓋面廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管理環(huán)節(jié)交叉、易于出現(xiàn)故障的直接與電力用戶連接的線路，對可靠性要求較高。隨著現(xiàn)代配網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展，配網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性也得到很大的改善，本文綜合研究配網(wǎng)可靠性影響因素，研究配網(wǎng)自動化技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)以及其對配網(wǎng)可靠性改善的特點(diǎn)，分析目前的可靠性評估指標(biāo)，對配網(wǎng)自動化的可靠性研究有利于改善配網(wǎng)自動化技術(shù)特點(diǎn)，提高配網(wǎng)的供電可靠性，且提高可靠性不僅可以提高用戶用電的效益，還可以提高電網(wǎng)的效益。

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