基于配電自動化的配電系統供電可靠性評估

劉立運，鄭 瀟，丁 磊

（鎮江供電分公司，江蘇 鎮江 212000）

0 引 言

當前時代下，人們對于電力系統的要求逐漸提升。作為電力系統中與電源及用戶直接進行聯系的配電系統，其供電可靠性水平高低也直接聯系著用戶。若是有不穩定電流出現在供電過程中，將會對人們的日常生活構成一定程度的影響。所以，要想確保電流輸出的穩定性，就必須對配電系統可靠性展開研究。

1 配電自動化技術概述

配電自動化發展與智能電網之間存在密切聯系，如有故障出現在配電網中，配電自動化系統可將故障單元自動識別出來并實施隔離處理，以系統內設置的自動修復模塊為依據自動處理設備線路的故障，可將故障停電范圍大幅度縮減，為電網供電可靠性提供有效保障[1]。配電自動化系統能夠實時監控配電網運行參數，將可靠的數據支持供于配網線路的優化改進，有利于供電質量的提升，能夠幫助供電單位實現用電負荷的科學控制，并促進供電設備利用率的提高。

十余年之前，配電自動化技術的發展受限于我國電網有關的政策因素及技術發展，一段時間內停滯不前，未能將其應有的促進供電可靠性提升的作用發揮。20世紀90年代的配電自動化及相關技術不夠成熟，配電網架設計欠缺合理性，計算機及通信技術發展落后，這一系列技術層面的因素都對配電自動化的發展造成了阻礙。而電網規劃建設標準缺乏規范性、沒有及時優化早期配網系統自動化技術等政策、管理方面的因素，同樣阻礙了配電自動化的發展。

2 配電系統供電可靠性影響因素及其評估研究的必要性

就配電系統供電可靠性影響因素而言，主要包含如下四方面。第一，配電設備本身可靠性，如供電回路、環網或多電源等；設備安裝、質量，供電容量，自動裝置動作正確性等；第二，配電網自動化系統、電網結構等整個系統設備可靠性。配電網供電半徑大，導線截面小，網架結構薄弱，線路互代能力欠缺，一旦出現停電的情況，基本都一停一片或一停一線。同時，配電網對事故自動處理的能力有所欠缺，耗費較長時間，短時間內很難再次供電。第三，人員自身可靠性。工作人員自身工作能力也密切關聯著供電可靠性，如工作人員的操作能力、檢測維修能力、事故處理能力及設備運行能力等。第四，地理條件的限制。環境的影響亦或是自然災害，皆會對配電系統可靠性造成影響。

而因配電系統供電會受到上述一系列因素影響，通過研究供電可靠性，可在一定程度上優化供電的質量，幫助電力工業改善生產技術及管理，達成現代化電力工業的目標，并獲取更高的社會及經濟效益，同時也有利于城市電網建設及改造，使得人們逐漸對配電系統供電可靠性問題予以了更高的關注[2]。就其研究的必要性而言，主要包含如下4點。第一，電力系統的發展方向逐漸轉化為大容量、超高壓、大機組及遠距離，不但對系統提出了經濟性的要求，同時也將更高的要求帶給了系統的安全可靠性。第二，為了避免電力系統多項優越性如大容量、遠距離、大機組等受不利因素的限制，應當深入研究可靠性。第三，快速發展的國民經濟背景下，人們日常工作中已離不開自動化辦公設備，對于電力也產生了更深厚的依賴。瞬時電壓下降亦或是短暫停電，皆會影響人們的生產生活，政府針對電力行業供電質量及安全性，在行政及立法上也陸續提出嚴格要求。第四，國民經濟發展中，電力是一種重要能源，國外近年來在電力行業中引入了市場競爭機制，電力經濟性與可靠性被當作競爭焦點，各國電力公司為迎合市場需要，也逐漸對供電可靠性展開了研究。

3 配電自動化條件下配電系統供電可靠性評估方法

3.1 解析法

該方法主要是依托可靠性模型逐一分析各個元件的故障，同時針對各元件對配電網線路的影響，沿用配電網故障處理模式展開分析，隨后計算配電網供電可靠性指標。解析法主要包含狀態空間法、網絡等值法及故障模式影響分析法3種方法。

狀態空間法具體是指通過構建狀態空間圖，在完成了馬爾科夫狀態方程的解析并將狀態空間轉移概率獲取后，結合轉移模式逐一解析配電網各狀態的轉移概率，同時計算平穩概率。配電網處于某種狀態中的頻率計算，主要是分析出該狀態持續的時間，并對配電網供電可靠性指標進行計算。該方法具有較高的計算精確度，然而也存在相當繁瑣的計算過程。

網絡等值法是以配電網各分支結構為對象，進行供電可靠性的計算。配電網接線本身具有極高的復雜性，而在分支線路逐層被近似于供電可靠性的元件替換之后，能夠被最大限度簡化[3]。該方法的實際應用中，對供電可靠性指標進行計算時，需從配電網最末端分支線開始，同時該分支線替換為等效元件，按照上述步驟不斷重復，直至全部分支線被等效元件完全替換，此時獲取的網絡最為簡單。而配電網供電可靠性指標在逐一綜合了各個節點供電可靠性之后，便可順利獲取。使用該方法時，僅需單次計算每個元件可靠性，計算效率極高。然而，該方法卻不能用于計算用戶側供電可靠性。

故障模式影響分析法具體指的是將主要元件故障發生率獲取之后，以配電網各元件為對象分析故障處理模式，待影響配電網構成的故障逐一列出后，并在計算配電線路供電可靠性指標時，將故障影響事件當作關鍵性依據。該方法原理簡單且相當準確，而網絡連接較復雜或配電網元件偏多的情況下，采用該方法就會大大增加計算量。

3.2 最小路法

兩節點間一條路指的是與任意兩節點連接的無向或有向弧相，移除了任意一條路中的單條弧會阻礙路的構成，而最小路就是該條路。最小路法具體表示求取各負荷點最小路，在與網絡實際情況相結合的基礎上，將負荷點可靠性受非最小路上元件故障的影響折算至對應最小路節點上，如此一來對應負荷點可靠性指標的獲取就僅需對每個負荷點最小路上元件及節點進行計算。最小路評估方法主要是對各負荷點最小路進行求取，因而系統元件主要由最小路及非最小路上元件兩類組成。

在處理最小路上元件時沿用的原則是：無備用電源的系統，一旦有故障出現在最小路元件上，負荷點的運轉就會被迫終止。在計算中，需要將元件停運率、停運時間考慮在內。非最小路上元件，在參照系統結構的基礎上，在對應的最小路節點上進行負荷點可靠性指標影響的折算，同時采取上述方法進行處理。此時涉及的原則是：分支線首端如果配備了烙斷器，當分支線上元件有故障出現后，烙斷器熔斷，其他支線并不會受到故障的影響；若有分段斷路器、隔離開關安置在主饋線內，一旦有故障出現在元件上，迫使前段負荷點運轉終止，分段斷路器或隔離開關的操作時間是停運時間，此時后段元件檢修與前段負荷點停運并無聯系存在。

3.3 遞歸算法

該方法具有與配電網絡樹狀基本結構一致的特點，配電系統可靠性等效后會有形式簡單的網絡形成，遍歷過程中通過可靠性計算公式的遞歸調用，即可獲取系統可靠性指標、配電系統負荷點[4]。因配電系統結構近似于樹形結構的緣故，該方法將配電系統饋線當作樹節點，以樹型結構的形式完成配電系統的儲存，在對樹后序遍歷的基礎上，朝著等效分支逐層等效下層饋線對上層饋線的影響，配電網內包含主饋線與多條子饋線，相當負責，將其簡化為簡單饋線連接負荷點，并依托可靠性計算公式展開計算，在完成了樹的前序遍歷之后，以不同層饋線為對象，逐層進行與其相連接的負荷點可靠性指標的計算，將上層饋線影響下層饋線負荷點可靠性的等效串聯元件找出，遞歸遍歷，并在獲取系統負荷點可靠性指標后，最終即可將整個系統供電可靠性指標求出。

4 配電系統供電可靠性的提升策略

配電自動化系統供電可靠性不單單可以通過創新可靠性評估計算方法實現提升，同時也可立足于基礎管理水平、技術管理水平等方面，合理評估配電自動化系統供電可靠性，通過多角度全面評估供電可靠性，逐步優化系統運行。具體而言，可通過下述策略提升配電系統供電可靠性。

4.1 深入分析供電可靠性故障

為促進供電可靠性的提升，對配電網系統展開深入分析十分必要?？煽啃苑治龅膬热莶⒎莾H是統計匯總數據并報告，也包含上個月及上季度供電可靠性的情況。工作人員應當將存在于工作中的不足及時發現，并以此為根據合理進行改進計劃與建議的制定，同時也要全面總結可靠性。為提高停電計劃的合理性，工程竣工時相應的調整計劃必不可少。此外，供電可靠性分析內容也將相關性指標、故障檢修停電方案包含在內，在此基礎上也需要對故障具體原因進行分析，以便確保其指導性作用能夠發揮在供電過程中。

4.2 重視運行維護管理工作

當前，城鄉電網改造已經全面實施，供電網絡中的舊設備基本上都被淘汰，現今的設備設施已投入使用。以往的10 kV開關基本替換為真空開關，線路主開關的每個部分也被單獨開關取代，且融入了雙回路線路，大幅度消除了潛在的安全隱患[5]?，F今的供電設備具有良好的質量、極高的可靠性，加之無需檢修的優勢，可將開關設備維護、維修過程中引發的停電規避。供電可靠性管理工作開展過程，也需要嚴格、仔細地檢查區域內設備及線路，以便將問題及時發現并解決，為供電可靠性提供保障。

4.3 改進和完善停電管理制度

結合相關資料得知，電力企業計劃停電在停電類型中占據了極高的比例，因此需要對停電管理制度進行完善、改進，確保停電工作開展的科學性與合理性。同時，也要著重關注維護檢修工作，圍繞具體情況合理決策。例如，能帶電作業的項目堅決不停電，多項目同時操作時單項目不停電。停電計劃中，要想保障合理與科學，就需要對停電時間充分利用并大幅度縮短，規避重復性停電，嚴格考核各項檢修指標，以此促進供電可靠性的提升。

5 結 論

供電可靠性能將電力工業對國民經濟電能需求的滿足程度反映，同時也能將供電系統持續為用戶供電的能力直接反映出來。供電可靠性管理是與現代化電力行業特點相符合的一種科學化管理方法，是電力系統及設施的全面質量管理，是組成電力工業現代化管理的關鍵性成分之一，與電力企業管理的各方各面皆有聯系，綜合體現了供電系統的規劃、設計、施工、生產運行及服務等質量管理水平。因此，評估配電系統供電可靠性極具意義，且必須保障評估結果的精準與精確。