智能配電系統可靠性模型技術方案研究

李 琴，陳彥飛，王艷蘋

（吉安職業技術學院，江西 吉安 343000）

0 引 言

智能配電系統可靠性評估是智能配電網故障處理與運行管理的核心部分。通過智能配電系統的可靠性評估，能夠減少供電中斷或干擾因素對電力系統運行的影響，提升智能配電系統故障響應效率，增強智能配電系統故障診斷、感知、應對和決策水平。構建智能配電系統可靠性模型，設計符合智能配電系統特征及可靠性評估需求的算法、模型，對提升智能配電系統的可靠性而言意義非凡。

1 研究現狀與問題

智能配電系統可靠性評估已成為保證智能配電系統可靠性的重要手段。當前國內外學者圍繞解析法、蒙特卡羅法、人工智能算法和容量約束評價法，提出了許多不同的配電系統可靠性評估算法，但多是基于配電系統的特點、需求而設計，在智能配電系統可靠性評價中，可能存在算法落后、減故效果差、可靠性差和故障診斷效率低等問題，無法滿足智能配電系統可靠性評估的需求[1]。針對智能配電系統可靠性評估現狀，本報告結合最小割集法，圍繞故障模式影響分析法FMEA，通過構建智能配電系統可靠性模型，利用優化后的智能配電系統可靠性評估算法，提升智能配電系統運行的可靠性[2]。

2 研究目的及意義

2.1 研究目的

本報告圍繞解析法中的故障模式影響分析法FMEA，結合最小割集法，以用戶平均停電頻率指標CAIFI、用戶平均停電持續時間指標CAIDI、系統平均停電頻率指標SAIFI、系統平均停電持續時間指標SAIDI、平均供電可用率指標ASAI、平均供電不可用率指標ASUI和期望缺供電能量指標EENS等為基礎，通過設計、構建智能配電系統可靠性評價模型，解決傳統條件下智能配電系統可靠性評估方法落后、模型科學性不強、準確性低等問題，豐富智能配電系統可靠性評估的研究理論體系與實踐體系[3]。

2.2 研究意義

自“十三五”以來，充電設施、分布式發電、電能替代領域不斷發展，加速了配電網的優化與升級。新時期智能配電系統的可靠性評估，不僅需要關注不斷更新的技術、經濟、行政措施對電網負荷特性的影響，而且需要以提升城市配網饋線自動化率、優化電網主網架、改造升級配電網為導向，增強智能配電系統的可靠性，提升智能配電系統的社會效益與經濟效益[4]。本報告通過故障模式影響分析法FMEA，融入最小割集法，通過計算負荷點可靠性指標，及時診斷、感知可能發生的故障信息、事件，滿足智能配電系統可靠性的需求[3]。

3 研究理論基礎

本報告以最小割集法和故障模式影響分析法FMEA為基礎，構建配電系統可靠性模型。最小割集法即通過初始化系統拓撲信息，形成源點、負荷點鏈表，獲取支路、元件關系，搜索負荷點鏈表，將每一負荷點對照規則，得到新支路表，形成負荷點的最小路，得到最小割集。故障模式影響分析法FMEA通過研究系統中可能存在的元件失效、故障事件，分析元件失效、故障事件與負荷點的關系，借助元件可靠性指標，選擇適當的故障判別準則，確定故障模式集合，在此基礎上形成系統的可靠性指標[5]。

4 研究思路與技術路線

4.1 研究思路

以節點數據表、線路數據表、設備分布數據表和潮流控制為基礎，形成系統拓撲信息，對拓撲信息進行最小割集法處理，從系統故障信息中提取故障事件，并在故障條件下進行潮流求解，比較潮流結果，分析系統潮流結果是否違限，從而采用系統故障補救、負荷轉移、節點電壓越限補救和線路過載補救等方法處理，并記錄事故處理結果，實現負荷點的可靠性評估[6]。

4.2 技術路線

以上述智能配電系統可靠性評估研究思路為基礎，制定智能配電系統可靠性模型的技術路線[7]，如圖1所示。

圖1 智能配電系統可靠性模型技術路線圖

5 研究過程

5.1 研究過程

依據智能配電系統可靠性模型技術路線，構建智能配電系統可靠性模型與可靠性評估算法[8]，如圖2所示。

5.2 研究結果

智能配電系統可靠性模型在應用過程中，利用預想事故列表、負荷點、故障信息等，形成負荷點故障事件影響評估表，可靠性評估負荷點，從而實現智能配電系統的可靠性評估[9]。

圖2 智能配電系統可靠性模型與可靠性評估

6 結 論

本報告形成的智能配電系統可靠性模型，通過研究系統中可能存在的元件失效、故障事件，分析元件失效、故障事件與負荷點之間的關系，借助元件可靠性指標，選擇適當的故障判定準則，確定故障模式集合。在此基礎上形成系統的可靠性指標，具有流程簡便、便于運營人員理解與掌握、易于實施以及故障反應效率高等優點，是一種可靠的智能配電系統可靠性評價手段[10]。為增強智能配電系統可靠性模型應用的有效性，在智能配電系統可靠性評估中，應制定系統的智能配電系統可靠性指標控制策略，從容應對由于元件數量大而造成運算量增大的問題。