基于配網(wǎng)自動(dòng)化的供電可靠性提升研究

王 瑜

（國(guó)網(wǎng)浙江龍游縣供電公司，浙江 龍游 324400）

基于配網(wǎng)自動(dòng)化的供電可靠性提升研究

王 瑜

（國(guó)網(wǎng)浙江龍游縣供電公司，浙江 龍游 324400）

城市配網(wǎng)實(shí)行三遙自動(dòng)化技術(shù)是大勢(shì)所趨，是提升10kV供電可靠性的技術(shù)手段。文章首先闡述了配網(wǎng)供電可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)和配網(wǎng)自動(dòng)化的技術(shù)，然后分析了配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)施對(duì)供電可靠性的影響方面，最后利用IEEERBTSBUS6算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，從定量的角度更加精確評(píng)估配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)配網(wǎng)供電可靠性的提升。

配網(wǎng)自動(dòng)化；SAIFI；ENS；仿真驗(yàn)證；供電可靠性；電力系統(tǒng)

由于各種自然災(zāi)害冰災(zāi)、雪災(zāi)、地震等和各種人為因素的作用，對(duì)電力設(shè)備帶來(lái)很多影響和破壞，使得電能在供應(yīng)中出現(xiàn)了持續(xù)中斷、電壓不穩(wěn)定等問(wèn)題，這些都為廣大人民群眾的生活、生產(chǎn)帶來(lái)了不便，而和廣大人們生活最相關(guān)的是配電網(wǎng)，所以提高配電網(wǎng)供電的可靠性是具有十分重要而切實(shí)的課題。配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)具備故障定位、自動(dòng)拉合開(kāi)關(guān)等功能可以進(jìn)行快速搶修和減少停電戶(hù)數(shù)來(lái)提高供電性能，盡最大程度來(lái)縮短停電時(shí)間縮小停電范圍，提高配網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量。

1 配網(wǎng)供電可靠性和配網(wǎng)自動(dòng)化

1.1 配網(wǎng)供電可靠性的量化參數(shù)

配網(wǎng)供電可靠性是指電力系統(tǒng)為用電戶(hù)提供電能的可靠程度，是判斷供電系統(tǒng)供電能力及質(zhì)量的重要依據(jù)。配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)分為負(fù)荷點(diǎn)指標(biāo)和系統(tǒng)指標(biāo)。負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)包括負(fù)荷點(diǎn)平均故障率λ（次/年）、負(fù)荷點(diǎn)平均停電時(shí)間T（小時(shí)/次）及負(fù)荷點(diǎn)每次故障平均停電持續(xù)時(shí)間r（r＝T/λ）。

常用的系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)有長(zhǎng)時(shí)停電頻、長(zhǎng)時(shí)停電持續(xù)時(shí)間、用戶(hù)平均停電持續(xù)時(shí)間、系統(tǒng)總電量不足等。

SAIFI長(zhǎng)時(shí)停電頻率（system average interruption frequency index），單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)系統(tǒng)供電用戶(hù)的停電頻率，單位為次/（用戶(hù)·年）。

式中：iλ為負(fù)荷點(diǎn)i平均故障率；Ni為負(fù)荷點(diǎn)i用戶(hù)數(shù)量。

SAIDI長(zhǎng)時(shí)停電持續(xù)時(shí)間（system average interruption duration index），單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶(hù)的平均停電持續(xù)時(shí)間，單位為小時(shí)/（用戶(hù)·年）

式中：Ui為負(fù)荷點(diǎn)i的年平均停電時(shí)間。

CAIDI用戶(hù)平均停電持續(xù)時(shí)間，單位時(shí)間內(nèi)用戶(hù)平均每場(chǎng)停電時(shí)間，單位為小時(shí)/次。

式中：Ui、iλ、Ni同上。

ENS系統(tǒng)總電量不足（energy not supplied），系統(tǒng)中停電負(fù)荷的總停電量，單位為kWh/年。

式中：Lai為負(fù)荷點(diǎn)i的平均負(fù)荷大小。

此外還有MAIFI短時(shí)停電頻率（momentary average interruption frequency index）、ASAI平均供電可用度（average service availability index）、AENS系統(tǒng)平均電量不足（average energy not supplied）指標(biāo)等。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)時(shí)間大于等于5min的供電中斷為長(zhǎng)時(shí)停電，持續(xù)時(shí)間小于5min的供電中斷為短時(shí)停電。

1.2 配網(wǎng)自動(dòng)化

配網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用最大的兩個(gè)優(yōu)勢(shì)是故障定位功能和饋線(xiàn)自動(dòng)化模式。在故障定位和饋線(xiàn)自動(dòng)化的發(fā)展基礎(chǔ)上，目前較先進(jìn)的配網(wǎng)自動(dòng)化模式是調(diào)配一體化平臺(tái)，將配網(wǎng)自動(dòng)化和調(diào)度自動(dòng)化融為一體，這樣可以保證生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的實(shí)效性，調(diào)配一體化平臺(tái)的自動(dòng)化系統(tǒng)模式具有故障處理功能（故障信息上報(bào)和故障處理）、配網(wǎng)正常運(yùn)行監(jiān)控功能（遙信、遙測(cè)、遙控、對(duì)時(shí)、事件順序記錄等）、變電站監(jiān)控等功能，將電網(wǎng)調(diào)度、配網(wǎng)自動(dòng)化和配電地理信息系統(tǒng)等功能融合，可以獲取更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)、更精準(zhǔn)的故障位置、更優(yōu)的停供電方案，獲得更高的供電可靠性。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)供電可靠性的影響

配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)供電電壓的穩(wěn)定性、服務(wù)質(zhì)量和電網(wǎng)管理水平都有很大的提升，最終提高了供電的可靠性。電壓穩(wěn)定方面：配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)對(duì)電壓進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，對(duì)于存在的故障能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，大大降低了由于電壓浮動(dòng)而影響用戶(hù)用電效果的影響，實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)供電的可靠性。服務(wù)質(zhì)量方面：特別是對(duì)電表安裝程序的改進(jìn)，在網(wǎng)絡(luò)信息與供電方案相結(jié)合的方式下，配網(wǎng)自動(dòng)化能夠?qū)蛻?hù)安裝電表的費(fèi)用進(jìn)行分析，大大避免了客戶(hù)過(guò)去無(wú)表就無(wú)電可用的問(wèn)題了，為廣大用電客戶(hù)提供了方便，更提升了供電的可靠性。電網(wǎng)管理方面：配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力設(shè)備綜合狀態(tài)的高質(zhì)量管理，不僅對(duì)設(shè)備的綜合狀態(tài)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)化檢測(cè)，更對(duì)廣大電力用戶(hù)的用電情況進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而避免了由于電路超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和工作出現(xiàn)故障的可能性，很大程度上降低了用電損失，提高了供電的安全可靠性。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)供電可靠性的定量評(píng)估

3.1 模擬微配電網(wǎng)參數(shù)

為精確評(píng)估配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)供電可靠性的提升，建立以IEEE RBTS Bus6系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以SAIFI、SAIDI、ENS為目標(biāo)量的蒙特卡洛模擬算法。配網(wǎng)主要元件包括饋線(xiàn)、變壓器、熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)等，其元件數(shù)量多、拓?fù)鋸?fù)雜，所以需要進(jìn)行簡(jiǎn)化，假設(shè)一個(gè)微配電網(wǎng)包含1條母線(xiàn)、5條饋線(xiàn)，有2條饋線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)相互環(huán)通，50臺(tái)變壓器，55個(gè)負(fù)荷點(diǎn)。設(shè)母線(xiàn)故障率為0.01次/年，修復(fù)時(shí)間為2.5小時(shí)；饋線(xiàn)故障率為0.08次/（km·年），修復(fù)時(shí)間為2小時(shí)；變壓器故障率為0.02次/年，修復(fù)時(shí)間為5小時(shí)；斷路器和開(kāi)關(guān)元件百分百動(dòng)作，修復(fù)時(shí)間為5小時(shí)，分別對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化和非配網(wǎng)自動(dòng)化兩種情況下的SAIFI、SAIDI、ENS進(jìn)行模擬求解。

3.2 對(duì)比故障處理流程和消耗時(shí)間

根據(jù)配網(wǎng)處理故障的流程，可列出假設(shè)中的微電網(wǎng)故障處理所需時(shí)間，如表1所示：

表1 配網(wǎng)故障處理時(shí)間表

由表1可知，非配網(wǎng)自動(dòng)化條件下的故障處理時(shí)間是實(shí)行配網(wǎng)自動(dòng)化下的3.25倍，加上模型中設(shè)定的各類(lèi)元件的故障維修時(shí)間，可得配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)提高供電可靠性具有非常重大的意義。

3.3 實(shí)驗(yàn)仿真分析

對(duì)假設(shè)中微電網(wǎng)采用MATLAB對(duì)IEEE RBTS Bus6進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果如下表2：

表2 可靠性主要指標(biāo)影響

從表2中可見(jiàn)采用了配網(wǎng)自動(dòng)化的可靠性得到了大幅度提升，長(zhǎng)時(shí)停電頻率和長(zhǎng)時(shí)停電持續(xù)時(shí)間都大幅縮短，系統(tǒng)電量不足得到充分緩解。配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)使得電網(wǎng)故障處理效率提高，很多長(zhǎng)時(shí)停電轉(zhuǎn)為短時(shí)停電。

4 結(jié)語(yǔ)

配電網(wǎng)網(wǎng)架是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的前提，但是在計(jì)算投資成本時(shí)必須與配網(wǎng)自動(dòng)化成本相區(qū)別。網(wǎng)架改造的投資要占總投資的70%～80%，事實(shí)上，配網(wǎng)自動(dòng)化只是在網(wǎng)架優(yōu)化的基礎(chǔ)上增加了10%～20%的投資，若將網(wǎng)架優(yōu)化的成本計(jì)算在配網(wǎng)自動(dòng)化之中，配網(wǎng)自動(dòng)化投資費(fèi)用巨大，所以配網(wǎng)自動(dòng)化在新建時(shí)成本優(yōu)勢(shì)明顯，因?yàn)樾陆ㄅ渚W(wǎng)時(shí)網(wǎng)架本身就是新建內(nèi)容，不占用配網(wǎng)自動(dòng)化成本，而改造成配網(wǎng)自動(dòng)化要考慮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)則投資巨大。但從上述的定量分析和提升管理和服務(wù)的方面說(shuō)，配網(wǎng)自動(dòng)化具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。本文深入地介紹了配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的定位以及饋線(xiàn)自動(dòng)化等功能，對(duì)配網(wǎng)供電可靠性進(jìn)行了量化指標(biāo)的介紹，依據(jù)MATLAB的仿真功能對(duì)微型配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性指標(biāo)定量分析計(jì)算，結(jié)果表明配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可以大大提高配網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。

[1]盛成玉，孫振權(quán)．智能配電網(wǎng)技術(shù)方案的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J]．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，（10）.

[2]馬其燕，秦立軍．智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)[J]．現(xiàn)代電力，2010，27（2）.

[3]郭永基．電力系統(tǒng)可靠性分析[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2003.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）

TM76

1009-2374（2017）12-0036-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.019

王瑜（1991-），男，浙江衢州人，國(guó)網(wǎng)浙江龍游縣供電公司助理工程師，研究方向：配網(wǎng)自動(dòng)化、線(xiàn)路。

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