基于元件組合的配電可靠性評估算法

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(1.國網湖北省電力公司黃岡供電公司，湖北 黃岡 438000;2.國網四川省電力公司遂寧供電公司，四川 遂寧 629000)

基于元件組合的配電可靠性評估算法

陳軍1，萬侃1，余湘2，張進龍1，李嘉林2

(1.國網湖北省電力公司黃岡供電公司，湖北 黃岡 438000;2.國網四川省電力公司遂寧供電公司，四川 遂寧 629000)

本文對配電設備和負荷進行簡化，并把配電線路分為主線、分支線和配變；采用故障擴散法定義的隔離范圍來確定各網段，利用線路可靠性指標分別計算各網段的可靠性，從而計算系統的指標。

配電系統；可靠性；故障擴散法

1 引言

目前用于10kV電網可靠性評估的算法有模擬法[1]和解析法[2]兩種，模擬法主要為蒙特卡羅模擬法。此外本文采用基于系統狀態轉移抽樣的蒙特卡洛模擬法，從一個獨特的角度，對配網進行可靠性計算，在涉及異常氣候下故障率時，對異常氣候進行歸納，把歷史數據統計分析得出的結果，作為惡劣天氣下的系統元件故障率。

2 可靠性算法原理

2.1 配電網可靠性評估指標

系統的可靠性用以下指標評估:(1)年平均故障率λ;(2)故障的的平均停電持續時間α；(3)年平均停電持續時間μ；平均停電次數指標：

(1)

平均停電持續時間指標：

(2)

平均供電可用率指標：

(3)

平均供電不可用率指標：

ASUI=1-ASAI

(4)

式中,i為饋線序號，Ni為饋線i的用戶數。

2.2 配電網絡簡化分析

文中對網絡元件進行組合分析，以F1表示線路號，T表示變壓器，S1、S2表示負荷刀閘，QF1表示斷路器，R1、R2表示熔斷器，N/O表示常開負荷開關。文中假定：饋線斷路器到聯絡線之間的任意一個開關組組合成為主干線，開關組與開關組之間的連接線路也成為主干線，所有主干線串聯在一起形成主干網?，F對其中一個開關組進行分析計算：如開關組一包含兩個負荷刀閘，兩個熔斷器，則開關組一的故障率λi(次/a)和故障修復時間ti(h/次)分別為：

λi=2×λk+2×λr+2×(1-ρ)×λpb

(5)

ti=[2×λk×tk+2×λr×tr+2×(1-ρ)×λpb×tpb]/λi

(6)

式中，λk表示開關的故障率;λr表示熔斷器的故障率;λpb表示配變的故障率;ρ表示配變熔斷器的正確動作率；tk、tr、tpb分別為開關、熔斷器、配變的修復時間。在某一線路中，若主干線的電纜分段數為k、開關組數為m，對于開關組，故障修復率和故障修復時間通過公式(5)、(6)計算，對于電纜線路，其故障率和故障修復時間為：

λi=λL×Lg/k

ti=tL

(7)

式中，λL、Lg、tL分別表示電纜線路故障率、修復時間和長度。

若饋線存在轉供負荷，就需考慮饋線的實際配變容量sj，若該饋線總的配變容量為sz，則它通過聯絡線轉供到其他饋線的容量成為轉供負荷szg。

szg=Sz-Sj

(8)

假定下段的配變容量為Sx,則轉供率αi的計算公式為：

(9)

2.3 基于故障擴散的可靠性指標形成

計算出每個主干線i的故障率λi和修復時間ti后，還需轉供的操作時間tz和平均故障隔離時間tg。對任意一回路饋線故障引起的停電戶數ngz和停電損失電量Q可按提出的主干線故障、分支線故障、配變故障分別計算如下：

(1)主干線故障計算

(10)

(11)

式中，Ni為主干段i的用戶和接入該線路用戶之和；Si為主干線i的配變容量和接入該線路的配變容量之和；ai為線路轉供率；γ為配變平均負載率；m為線路主干段數。

(2)分支線故障計算

(12)

(13)

其中，N為饋線上的總用戶數；Ni和Si分別為第i段分支線上的用戶數和配變容量；n為饋線分支線數目；S為饋線掛接配變容量之和；λL、tL、Ln分別為電纜線路故障率、修復時間和一個分支線長度。

(3)配變故障計算

ngz3=k×p×λpb×tpb

(14)

Q3=γ×k×p×λpb×tpb×SN

(15)

其中，SN為單臺配變的容量；P為配變熔斷器正確動作率；k為線路配變臺數。則一回線路總的停電戶數和總電量為：

SCIDIj=(ngz1+ngz2+ngz3)/N

AENSj=(Q1+Q2+Q3)/N

(16)

式中，j為線路序號；Nj為線路總的用戶數。

3 實例分析

選取黃岡某城區的3回線路結構進行計算，如圖1所示,該地區網絡基本元件的故障率和故障修復時間如表1所示。表2用于存儲轉供電操作時間tz、故障隔離時間tg以及熔斷器正確動作率p。

表1 配網元件故障率和故障修復時間

表2 配電網管理參數

如圖1所示，該地區3回饋線的基本信息如表3、表4所示。表3為該結構圖內配變和用戶信息，表4為該結構圖內主干線長度、饋線長度及電纜型號信息。

采用簡化假設，配變負載率γ的取值范圍為0.85～0.95，轉供率αi的取值范圍為0～1，結果如表5所示。

圖1 黃岡某城鎮饋線結構

饋線編號配變臺數配變容量(kV.A)用戶數F1422054F211748511F3753207

表4 公用饋線線路信息

表5 系統可靠性計算結果比較

由表5看出，系統的平均停電頻率SAIFI和系統的平均停電持續時間SAIDI誤差在3%之內，系統的平均缺供電ASUI誤差在4%之內，并且供電可用率ASAI誤差在小數點4位之后，幾乎沒有誤差。所有誤差均在4%之內，對于配電系統可靠性指標，這個誤差是合理的。

4 結論

(1)結合統計學方法計算出電網數據?？紤]到故障后負荷轉供問題，采用了轉供率。分析配電網主干線、分支線和配變三部分對可靠性指標的影響，由此計算出可靠性指標，再由饋線可靠性指標得系統可靠性。

(2)分析了計算需要的數據結構，包括基礎參數、饋線信息表和計算結果表。算例表明本文算法對可靠性評估的可行性，該算法可以應用于實際復雜配網的可靠性評估。

[1] Wang P，Billinton R，Goel L.Probability distribution evaluation of distribution system reliability indices using a time sequentialsimulation technique[C]//2000 Canadian Conference on Electrical an Computer Engineering.Halifax，NS：Sous le patronage de IEEECanadian Atlantic Section IEEE Canada，2000，2：760-764.

[2] Wang P，Billinton R，Goel L.Probability distribution evaluation of distribution system reliability indices using a time sequential simulation technique[C]//2000 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering.Halifax，NS：Sous le patronage de IEEE Canadian Atlantic Section IEEE Canada，2000，2：760-764.

[3] 徐荊州.基于GO法的配電網可靠性評估[J].電力系統及其自動化學報,2006,18(5).

[4] 韋婷婷，王主丁.多重故障對中壓配電網可靠性評估的影響[J].電力系統自動化,2015,39(12).

DistributionReliabilityEsitmatingAlgorithmBasedonComponentAssembly

CHENJun1,WANKan1,YUXiang2,ZHANGJin-long1,LIJia-lin2

(1.Huanggang Power Supply Company,Hubei Electric Power Company,Huanggang 438000,China;2.Suining Power Supply Company,Sichuan Electric Power Compang,Suining 629000,China)

The switching equipment and load are simplified in the paper,and divide distribution lines into main line,branch line and distrihtion transformer.Adopt separation range of failure diffasion method definition definite each network section.Use line reliability index to calculate each network section reliability,thus ealculation the system index.

distribution system;reliability;failure diffusion method

1004-289X(2017)03-0044-03

TM72

B

2017-01-12

陳軍(1985-)，男，碩士研究生，主要研究方向為電力系統運行與控制、電網負荷預測；

萬侃(1987-)，女，碩士研究生，主要研究方向為電力市場。