可靠性定量分析在配電網規劃中的應用

閔瓊，譚遞明，王福保，曾小松，陳亮亮

(云南電網有限責任公司紅河供電局，云南 紅河 661199)

可靠性定量分析在配電網規劃中的應用

閔瓊，譚遞明，王福保，曾小松，陳亮亮

(云南電網有限責任公司紅河供電局，云南 紅河 661199)

目前配電網規劃工作中，缺乏對配電網供電可靠性的定量分析手段，采用信息化技術開發配電網規劃設計系統，使用計算分析軟件對供電可靠性指標進行量化計算，提供詳實的電網規劃依據，同時根據可靠性指標的定量分析，為規劃的經濟性評估提供數據支持。

信息化；可靠性；定量分析；配電網規劃；網絡優化

0 前言

供電可靠性是指供電系統持續供電的能力，是考核供電系統電能質量的重要指標，供電可靠性可以用如下一系列指標加以衡量：供電可靠率、用戶平均停電時間、用戶平均停電次數、系統停電等效小時數、缺供電量等；對于配電網規劃設計這一非常復雜的工作，需要規劃人員在負荷預測的基礎上，確定電網中變電站位置、容量，并且設計出電網網架結構，確定線路、設備型號、配變容量等。基于多個規劃方案的可靠性、經濟性等指標做出評價和優化確定規劃方案。

1 可靠性分析在配網規劃中應用

我國在配電網規劃方面起步較晚，目前還存在以下問題：

1)現有電網的基礎太差，網架結構混亂，給配電網規劃帶來很多難題；

2)城市經濟發展與市政建設的不穩定因素，導致配網規劃的準確性與適用性大大降低；

3)配電網規劃數據收集工作繁復，需要耗費大量的人力物力；

4)缺乏對現狀電網、規劃電網的量化分析手段，難以保證配網規劃的科學性與合理性。

在電力系統中，配電網可靠性指標用于體現配電網將電力供應到用戶的保證程度。通過對配電網可靠性的評估，可以確定出預安排停電、變電站全停、故障停電，對供電可靠性的影響，并以此來確定提高供電可靠性的技術措施和尋求提高供電可靠性的管理方法。

2 可靠性計算方法研究

本次研究應用的配電網可靠性計算是基于電網拓撲模型，按照給定的典型運行方式及其元件的可靠性參數等條件進行計算。針對全網、饋線以及用戶三個層次，計算指標包括用戶平均停電時間、供電可靠率、用戶平均停電缺供電量等。研究通過開發的應用程序實現計算數據的維護與處理，可靠性計算以及結果驗證，并使用可靠性計算結果進行實際應用實踐。

2.1 數據收集與分析

為了盡量保證可靠性計算結果的科學性以及準確性，需要收集并處理詳實的電網及可靠性相關數據包括：現狀電網和規劃電網的拓撲模型數據、電網相關元件的參數數據、電網運行過程的相關運行數據以及配變的負載率等。詳細計算所需原始數據如下表1所示：

表1 可靠性計算所需數據

2.2 可靠性計算方法研究

配電網可靠性計算研究過程采用由點到網的思路，用戶負荷作為可靠性計算的最小單元，依次分析饋線以及全網的可靠性指標。具體指標值包括：故障條件下的可靠性指標、含預安排條件下的可靠性指標。對可靠性指標計算分析的主要研究過程如下：

2.2.1 計算用戶可靠性指標1) 負荷點年故障率λload.j：

其中：λi表示與本負荷點相關的第i個線路區段故障率，Li表示第i個區段線路長度。2)負荷點年平均故障時間Uload.j：

其中：rload.i表示第i個區段發生故障時，導致的本負荷點停電時間。

3)負荷點每次故障平均停電時間γload.j

其中：γload.j表示第i個區段發生故障時，導致本負荷點停電時間。

2.2.2 分析出用戶饋線可靠性指標

1)用戶停電持續時間：

其中：Nj表示第j個負荷點所帶用戶數。

2)平均供電可靠性指標：

其中：常數8 760表示全年小時數。

2.2.3 匯總分析全網的可靠性指標

1)用戶持續停電時間：

其中：ωk表示第k條線路上的負荷容量占系統總負荷量的比例。

2.3 驗證可靠性計算結果

通過規劃計算程序設計種典型算例對可靠性計算結果進行驗證。主要包括接線模式調整、負荷分布調整、修改可靠性相關計算參數等方式。下面圖1為研究設計的單輻射線路算例，圖2為線路1進行單聯絡后的算例。

圖1 單輻射無分段線路示例

圖2 單聯絡多分段線路示例

通過對圖1和圖2中 “線路1”進行不同接線模式設計的電網數據進行計算，并對幾種典型接線模式算例的計算結果進行比較分析，初步斷定結果可信度較高。記錄的輸出計算結果如下表2所示：

表2 多種接線方式下可靠性計算結果 (故障停電)

另外通過調整負荷的分布情況以及配變負載率、設備故障率、修復時間等計算參數，發現可靠性的上升或下降趨勢均在預期范圍內，由此可以確定本次研究的可靠性算法及其結果相對合理，具備應用研究的條件。

2.4 計算結果在規劃中的應用

通過對現狀電網可靠性結果中的薄弱點進行分析，并結合規劃網架得到造成可靠性偏低的原因，比如通過薄弱點定位，發現部分線或者路供電距離過長，導線型號不滿足要求，或者聯絡數和分段數過低等情況，從而指導規劃電網的設計優化。

通過對不同投資方案設計的規劃電網進行可靠性計算，根據計算結果對規劃方案進行多輪優化調整，形成最終的多套規劃電網方案。

經過綜合考慮經濟性與可靠性的效益情況，評選出兼顧經濟性與高可靠性的規劃電網方案。下圖中即為紅河供電局試點應用研究的規劃電網之一以及計算輸出的可靠性計算的結果列表。

3 結束語

綜上所述，基于可靠性定量分析方法，以信息化手段為支撐，實現專業計算軟件開發，并應用到實際規劃工作中，不僅解決配電網規劃工作數據量大、缺乏量化分析手段的難題，也將提升配電網規劃工作的效率與科學性，提高規劃工作的管理水平，同時基于更高標準建設的配電網絡在運行中，可以為給電力公司帶來更高的社會效益和經濟效益。

[1] 黃蘇南，邵惠鶴，張鐘俊.智能控制的理論和方法 [J].控制理論與應用，1994(4).

[2] 周樂榮.電網規劃輔助決策系統中面向對象模糊數據庫的研究 [D].廣州：華南理工大學電力學院，1998.

[3] 吳潮輝.城市配電網規劃探討 [J].廣東電力，2002，4：19-21

[4] 王天華，范明天.基于地理信息系統平臺的配電網空間負荷預測 [J].電網技術，1999，23(5)：42-47.

Application of Reliability Quantitative Analysis in Power Distribution Network Planning

MIN Qiong，TAN Diming，WANG Fubao，ZENG Xiaosong，CHEN Liangliang
(Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid Co.，LTD，Honghe，Yunnan 661199，China)

Reliability in power distribution network planning business，the same as the important basis to measure the performance of network frame.But in the current distribution network planning is still lack of the quantitative analysis method of the power supply reliability distribution network.So through the study of the analysis method，and uses the information technology development distribution network planning and design system，validate the rationality of the method and application benefits.Using analysis software to quantify the power supply reliability index calculation，on the basis of power grid planning to provide detailed planning personnel more scientific and more efficient distribution network planning and design work.

informatization；reliability；quantitative analysis；distribution network planning；network optimization

TM74

B

1006-7345(2015)05-0050-03

2015-05-19

閔瓊 (1977)，女，助理工程師，云南電網有限責任公司紅河供電局，主要從事配網信息化規劃與建設、信息化項目實施與管理等工作 (e-mail)314302056＠qq.com。

譚遞明 (1983)，男，助理工程師，云南電網有限責任公司紅河供電局，主要從事配電、輸電、信息化規劃與建設、信息化項目實施與管理等工作 (e-mail)wlcwfh＠163.com。

王福保 (1982)，男，工程師，云南電網有限責任公司紅河供電局，主要從事配電網規劃、建設、信息化等工作 (e-mail) 94185830＠qq.com。