配電網規劃中的簡化與可靠性評價算法

石慶紅

摘 要：配電網的可靠性直接關系著電力系統的運行效果，關系著電力用戶的用電體驗，是電力企業必須關注的重點問題。本文從可靠性角度對配電網進行了適當的簡化，然后結合可靠性評價算法，對影響配網規劃可靠性的各種因素進行了分析，希望能夠為配網的規劃設計提供一些參考。

關鍵詞：配電網規劃；簡化；可靠性；評價算法

中圖分類號：TM744 文獻標識碼：A

在電力系統運行中，有相當一部分停電事故都是由于配網問題引發的，配網的可靠性是評價電力企業經營管理水平的一個重要指標，因此，立足配網規劃的實際，提出具備良好適用性的可靠性評估算法，對于配網的運行管理而言意義重大，必須得到足夠的重視。

1.配電網規劃中的簡化

在配電網規劃環節，做好可靠性評價，可以及時發現其中存在的不足和缺陷，引導電力企業及時對網架結構進行改善，保證配網建設的質量，提升其運行效果。不過，考慮到配網規劃過程中存在著結構不清、信息不全等問題，需要首先對其進行適當地簡化，然后在此基礎上進行可靠性評價，能夠有效減少計算的煩瑣性，提高計算速度。

在傳統配網中，可靠性評價需要針對電網中的各種元件進行相應的故障枚舉，元件的數量越多，涉及的計算數據也就越多，計算也就越煩瑣。對此，可以通過整合配網元件的方式，減少枚舉數量，加快測算速度。這里主要針對架空線路的簡化進行分析，如圖1所示。

與電纜網相比，架空線路本身將架空開關作為了簡化的判別點，在圖中，矩形虛線框架表示可以進行簡化組合的單元，以G2為例，各種元件設備和配變處于兩個架空開關之間，無論是停電還是復電都是同時進行的，因此可以將其簡化為一個單元，以減少網架數據的錄入量。

2.配電網規劃中的可靠性評價算法

2.1 可靠性指標

對于配網的可靠性評價，主要是立足已知配網設備的可靠性數據，結合設備之間的相互連接關系，推導出停電的概率指標，然后針對整個配網系統的綜合可靠性指標，進行計算分析。比較關鍵的指標有兩個，一是基本指標，包括年停運率λ（次/年）、平均停運時間r（小時/次）以及平均年停運時間U（小時/年），假設存在n個相互串聯的元件，則有

二是系統指標，這里采用發達國家通用的平均值指標，對配網系統的可靠性進行評價，主要包括系統平均故障頻率指標SAIFI（次/戶.年）、系統平均供電可靠率指標RS（%）、系統平均停電持續時間指標SAIDI（小時/戶.年）以及平均停電缺供電量AENS（kWh/戶.年）。同樣假定有m條饋線，則系統可靠性指標公式為

2.2 算法公式推導

考慮到規劃電網本身的特殊性，在數據獲取方面難度較大，因此可靠性評估中并不能得到非常詳盡的饋線信息，對于這種情況，在進行各種設備合計饋線故障率、停運時間的分析時，采用的是規劃階段所能夠提供的相關信息。

（1）相關符號及標記：為了方便理解，這里首先對下列公式中采用的一些符號的含義進行說明：出線斷路器、線路、開關和配變分別以b、l、s、t來表示，x則泛指其中的某一類設備；Nxj表示饋線j上存在的x類型的設備的數量，如果x代表線路，則Nxj表示線路的長度，單位為km；可靠性評價中，基本的數據包括了x類型設備的故障率λxj，故障修復時間rxj，饋線故障隔離時間與斷路器重合閘時間t1，饋線故障隔離時間與轉供操作時間t2。

（2）故障率計算：設置在饋線上的各種設備，如斷路器、分段開關等，一旦出現故障都會給饋線造成不同程度的影響，導致斷路器跳閘乃至全線停電，需要對故障區域進行隔離以及倒閘操作后，才能夠對部分區段恢復供電。一般來講，配變本身設置有熔斷保護，出現故障時并只會導致周邊用戶停電，而不會引發饋線的大面積停電。結合基本可靠性指標公式，可以得到饋線 j 的故障率計算公式

上述公式中，λji表示饋線j上第i段所有配網設備的故障率之和，Nji則表示饋線 j 第i 段上連接的用戶數量。

（3）故障停運時間計算：在針對饋線 j 的故障停運時間進行計算時，必須充分考慮各個區段上的元件故障產生的影響，有

其中，U（x，ji）表示饋線上x類型的元件故障引起的第i區段的年停運時間。在針對配網線路或者饋線的故障停運時間進行計算時，一般會先將其簡化為針對某種類型元件故障所引發的停運時間的計算，然后將影響累加，就可以得到最終結果。

一是斷路器故障的停電時間，在饋線中，斷路器一般設置在首端，一旦出現故障，就會導致全線停電。在饋線j上，存在有K個能夠通過故障隔離和轉供操作恢復供電的可轉供段，其停電時間為t2，存在（Nnj-K）個必須等待故障修復完成后才能恢復供電的不可轉供段，停電時間為斷路器的修復時間rbj，則斷路器故障引發的停電時間為

二是線路故障的停電時間，考慮到配網架構的差異性，對于故障停電時間的計算也有所不同。這里仍然以架空線路為例進行分析，如果饋線 j 第i 段出現故障，停電時間的差異性只體現在故障發生的區域，即發生在可轉供段時，需要等到故障修復完成后才能恢復供電，停電時間就是故障的修復時間rlj，第i 段之后的（Nnj-i）個區段則需要通過故障隔離和轉供來恢復供電，停電時間為t2，由此，線路故障停電時間的計算公式為

三是開關設備故障的停電時間，其在不同的配網結構中，同樣存在著不同的計算方法。在架空線路中，開關設備故障導致饋線停電的時間計算公式為

四是配變故障的停電時間，之前也提到，配變中本身設置有熔斷器作為保護，因此即使出現故障，也不會導致饋線的全線停電，停電僅僅是針對配變上掛接的用戶。因此，不同于線路故障和開關設備故障，配變故障在電纜線路和架空線路中引發的饋線停電時間計算公式相同，為U（t，j）=Nj×λtj×ttj。

2.3 算法檢驗

結合實際例子，將本文提到的配電網規劃簡化及可靠性評價算法帶入其中，檢驗實際效果。結果表明，本身提出的可靠性評價算法可以比較真實地反映出配網的可靠性指標，具備較好的實用性。同時，由于針對配網進行了簡化，需要錄入的數據信息更少，在大規模中壓配網的可靠性評價中，耗時更短。

結語

結合上述分析，做好配電網的可靠性評價，是保證配網安全穩定運行的基礎和前提，也是必須得到電力企業重視的關鍵問題。對于配網規劃而言，沒有缺乏足夠的信息支持，可以對其進行適當簡化，針對各種配網故障，分析其對于可靠性指標的影響，保證可靠性評估結果的準確性和實用性。如果對于計算結果的精度要求不高，該算法還能夠針對現狀電網的可靠性進行快速評估，而且由于對網絡進行了簡化，同時做出了針對各種設備的假設和評估，評估速度更快，計算效率也更高。

參考文獻

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