配電可靠性的綜合分析

廖文健

摘要：隨著經濟技術的發展，配電系統可靠性評估引起了人們的廣泛關注。配電系統處于電力系統的末端，其系統可靠性評估的研究和應用可為電網的建設和改造提供決策依據，是保證供電質量的重要手段。本文闡述了配電體系結構各層的功能，并對配電可靠性進行評估預測，從而提高供電企業可靠性的控制和管理水平，提高城市電網供電的可靠性。

關鍵詞：配電可靠性；分析設計；技術方法

前言

隨著經濟技術的發展，配電系統可靠性評估引起了人們的廣泛關注。配電系統處于電力系統的末端，其系統可靠性評估的研究和應用，可為電網建設和改造提供決策依據，是保證供電質量的重要手段。

1配電系統可靠性概述

配電系統處于電力系統的末端，是整個電力系統與用戶相聯、向用戶供電的最終環節。鑒于配電系統構成元件眾多、網絡結構復雜、運行方式多種多樣，給可靠性的評估工作帶來了很大困難，在配電系統可靠性評估過程中，應首先對配電系統的特性予以深入分析和研究。其中，配電系統的可靠性是指供電點到用戶，包括變電所、高低壓線路及接戶線在內的整個配電系統及設備按可接受的標準及期望數量滿足用戶電力及電能需求能力的度量。

配電系統可靠性評估基于兩方面：一方面對現有已運行的配電系統及其主要元件進行歷史的可靠性統計、分析和評價，即量度系統過去的性能；另一方面是為了設計、規劃和建設新的系統，或者在擴大、改造和發展現有系統時進行配電系統的可靠性定量評估，即預測系統未來的行為。這兩個方面的研究方法和目的不同，但關系密切。前者是后者的基礎和前提，后者是在前者基礎上的深化和發展。本文側重于研究前者，即通過對現有配電系統及其設備可靠性歷史數據的統計、分析和評價，發現影響元件和系統可靠性水平的因素，并提出相應的增強性措施。

2影響配電系統可靠性因素

影響配電系統可靠性的因素主要有：停電次數和停電時間。

其中影響停電次數的因素有與故障發生頻率有關的因素、與停電規模有關的因素、與預安排停電有關的因素。

（1）與故障發生頻率有關的因素：設備性能（制造、設計、安裝、質量）；配電線路長度；負荷的大小與分布；地區狀況；導線耐雷水平；維護管理；檢修質量；設備老化及更新程度；運行操作能力及管理水平；帶電作業處理故障的能力；外部系統影響。

（2）與停電規模有關的因素：配電方式（雙回路、雙電源、網狀、環狀）；系統聯絡狀況（聯絡線路、開關功能）；系統與容量及設備的裕度；負荷增長情況；分段開關數量及自動化程度；調電倒閘操作能力。

（3）與預安排停電有關的因素：與預安裝停電的合理性；檢修試驗水平；擴建改造施工項目的多少。

影響停電時間的因素則除了上述影響停電次數的幾種因素之外，還有與故障點探查、排除和修復有關的因素。其中包括：探查故障點的合理化措施、排除故障方式、檢修能力與速度、通信聯絡方式和恢復供電方式。

3配電系統可靠性的分析設計

3.1可靠性評估預測算法

配電網的可靠性評估方法有兩類：解析法和模擬法。最小路法、網絡等值法、故障遍歷法、故障模式后果分析法等多種算法都是解析法的主要算法，而且這些算法在精度上都是一致的。解析法的計算速度快、相對簡單，在配電系統可靠性評估中應用廣泛，而模擬法耗時較多且精度不高，僅適合于復雜評估系統的計算。

其中模擬法也被稱之為蒙特卡羅法，該方法主要是以元件的原始可靠性數據為基礎，并通過計算機抽樣的方式對可能出現的狀態進行隨機模擬，然后再利用數理統計的方法對配電系統的可靠性指標進行求解。這種方法的計算量不容易受到系統規模的影響，因此其常被用于一些規模較大的復雜配電系統的可靠性評估當中。采用該方法進行可靠性評估計算時，按照是否需要考慮系統狀態的時序性，又可分為以下幾種方法，即非序貫仿真法、準序貫仿真法以及序貫仿真法等。蒙特卡羅法的基本思想是為求解工程實際問題。首先應建立一個概率模型，并以問題解作為相關參數，而后對該模型進行抽樣實驗，并計算出所求參數的統計特征，以此為依據計算出所求解的近似值，該解的精確度可以采用估計值的標準差來表示。由于采用蒙特卡羅法僅需要計算出模擬元件對配電系統上各個負荷點的影響，所以該方法有效解決了大規模配電系統中可靠性計算量較大的問題。但需要闡明的是，該方法需要消耗較長的時間，這主要是因為想要使模擬結果無限接近于真實值就必須反復進行模擬，所以花費的時間會比較長，這也是該方法唯一的缺點。

3.2建模方法分析

可靠性評估預測的建模方法包括精確法和模糊法。精確建模對建模的詳細程度要求較高，需要電網接線及元件的詳細拓撲建模及相關歷史參數錄入后方能夠進行可靠性評估，計算結果要求精度較高。精確建模主要包括可靠性評估和可靠性靈敏度分析，當前配電網可靠性評估方法可分為模擬法和解析法兩大類。模糊建模的靈敏度分析、分解和控制可采用精確建模中的靈敏度分析結果，因為電網的發展具有延續性。目前，電網和近幾年的電網結構近似、管理水平相似，電網可靠性指標與其他因素的靈敏度也是近似的。

3.3靈敏度分析

在最優化方法中，經常利用靈敏度分析來研究原始數據不準確或發生變化時最優解的穩定性。通過靈敏度分析還可以決定哪些參數對系統或模型有較大的影響。根據影響因素所具有的不同特性，將其分為兩類：一類是不可量化的因素，主要是電網結構；另一類是可量化的因素，如設備停運時間、負荷水平、設備停運率等。這類因素可以分析對可靠性指標的靈敏度，采用數值法進行靈敏度分析。

3.4高級應用層設計

首先對各供電分區采用模糊模型進行可靠性預測，然后將可靠性指標上報到可靠性管理部門或專責由可靠性管理部門發布可靠性宏觀控制指標，從而確定年度可靠性指標目標，利用電網模型庫對可靠性方案進行優選。另一方面，采用精確電網模型進行可靠性評估，然后進行靈敏度分析，實行可靠性指標分解。要進行控制方案的輔助設計，根據最優控制方案排序實行迭代式方案的協調分解，將控制方案分配到各部門，形成各自的控制目標，制定各自的控制方案，并最終將控制方案發布到相關執行部門和工作人員手中。

4提高配電系統可靠性的技術方法

（1）適當加大高壓配電網絡的建設與改造力度。加強和改善高壓電網（35～500kv）的網架結構，使之滿足N-1配電安全準則，負荷轉供能力強，滿足可靠性要求。

（2）全面推廣帶電作業。配電網絡帶電作業對保證配電系統的安全運行、提高配電可靠性和經濟效益有重大意義，因此對于一些簡單的作業項目應大力推行帶電作業方法，同時在保證安全的前提下，要不斷擴大帶電作業的項目范圍。

（3）積極推廣使用配電自動化。隨著配電系統改造的逐步深入，中壓配電系統已實現了分段和聯絡，則下一步可考慮采用配電自動化技術，以進一步提高客戶供電的可靠率。

（4）加大新設備和新技術在配電系統改造中的應用。設備水平是配電可靠性目標實現的物質保證，為此廣泛采用智能型無功補償裝置。智能型無功補償裝置有利于降低電網潮流，有利于提高客戶的供電可靠率，為下一步配電的自動化打下硬件基礎。

（5）提高架空線路的絕緣化率。應采用絕緣導線或集束導線以提高絕緣化率，從而避免線路導線接地、相間短路或斷線等故障，提高線路抗自然災害的能力，降低外力破壞產生的故障停電時間。

（6）提高配電系統的電纜化率。電纜本身的故障率大約只有架空線的1/10，能大大提高客戶的供電可靠率。電纜網絡宜采用開式單（或雙）環網、兩個直通式備用電纜網相向布置的網絡結線方式，以保證故障的迅速隔離與非故障段的恢復配電。

（7）盡可能推廣使用移動式發電站技術。對于難以恢復的故障搶修、大型計劃搶修及對連續供電有較高要求的特殊客戶宜采用該技術。

5結語

總而言之，配電系統的可靠性關系著居民的生命和財產安全，同時在很大程度上也影響著社會的和諧穩定，其對維護社會穩定具有至關重要的作用，因此在不斷促進市場經濟發展的同時，要注重提高供配電系統的可靠性。只有保證供配電系統的安全、穩定運行，才能有效保證社會生產和生活的持續進行，實現國民經濟的快速發展。