電力電子設備對直流配電網可靠性影響

梁靜

摘 要：隨著我國經濟的不斷發展，人們的生活質量也有了顯著的提高，相應的需求也有所增加，用電需求就是其中的一種，而與此同時，人們也越來越關注用電的質量與安全，這就對供電企業提出了更高的要求。要想確保供電的質量，就要保證電網能夠穩定運行，而直流配電網就是其中的主要運行方式，與傳統的交流配電網不同，它是由許多電力電子設備組成的，而實際上，電力電子設備對直流配電網可靠性是有一定影響的。因此，要想保證直流配電網能夠穩定運行，對其可靠性影響進行分析是極為必要的。

關鍵詞：直流配電網；可靠性；電力電子設備

電力電子設備對直流配電網的可靠性是具有重要影響的，體現在很多的方面。實際上，直流配電網是依托于直流技術基礎上的，它的穩定運行關系著人們的生活以及工作，甚至還會對人們的生命財產安全構成威脅，因此，保證直流配電網的可靠性就顯得極為關鍵。而基于直流配電網是由大量電力電子設備組成的，這需要有關人員能夠加強電力電子設備對直流配電網可靠性的影響進行詳細的研究，綜合各種因素進行相關問題的探討，進而看其區分功能故障以及絕緣故障是否能夠對其可靠性評估產生影響，從而以此為參考依據，進一步的保證直流配電網的可靠運行，更好的滿足人們的需求。

1 配電網可靠性評價方法分析

配電網的穩定運行對于人們的生活以及生產具有極大的影響，只有保證配電網供電的質量，才能更好的滿足人們的用電需求，避免發生一些不必要的問題，從而促進我國經濟與社會的健康發展。由此可見，保證配電網的穩定與安全運行是至關重要的。這就需要有關人員能夠針對配電網的可靠性做深入的研究，這里的可靠性主要指的是用戶持續供電的質量等，而這就不得不考慮配電網可靠性的評價方法的選擇與運用。目前看來，解析法以及模擬法是比較常見的可靠性評價方法，結合直流配電網的實際情況，針對電力電子設備較多的特點，選擇解析法較好一些。因此，本文主要采用的最小割集法對直流配電網的可靠性做相應的評估。

1.1 負荷點區域劃分

對于導致負荷停運的設備故障，其對負荷的停運時間又可能各不相同。基于此，對交流配電網中負荷點的故障停運區域進行了劃分。參照交流配電網的區域劃分法，將直流配電網中負荷點的故障停運區域劃分為故障修復域、隔離恢復域和隔離切換域，其對應的負荷點停運時間為故障設備修復時間、故障隔離時間和故障隔離時間及與相鄰饋線聯絡開關切換時間之和。

1.2 最小割集法

負荷點的最小割集指的是這樣一些設備的集合：當從網絡中移除這些設備時，負荷點的供電路徑全部被切斷；而放回其中任何一個設備時，負荷點至少恢復一條供電路徑。通常只考慮到二階割集。通過求取各負荷點的最小割集，將復雜的網絡轉變為簡單的串并聯關系。割集與割集之間是串聯關系，則有

式中：為不可用率；為故障率；下標l、2和se分別代表設備1、2和等值串聯網絡。二階割集中的兩個設備是并聯關系，則有

2 直流配電網電力電子設備可靠性建模

直流配電網相比于交流配電網增加了一些新的電力電子設備，如VSC換流器、直流變壓器和直流斷路器。要對直流配電網的可靠性進行評估，就要先獲取這些設備的可靠性參數，它主要可以通過2條途徑獲得：（1）通過長時間的故障數據統計得到可靠性參數；（2）根據設計結構進行可靠性建模，預測可靠性參數。

3 影響直流配電網可靠性因素分析

深入探究直流配電網的可靠性影響因素是極為關鍵的，而實際上，影響的因素是有很多的，在交流配電網中，設備的故障、線路的故障、維護等問題都是影響其電網運行的關鍵因素，而這對于直流配電網來說也是如此，直流配電網的可靠性大多也與這些因素有關。這就需要有關人員能夠重視這些影響因素，以采取一些舉措，提高直流配電網運行的可靠率，進一步的保證電網運行的質量。而本文則重點研究的是器件冗余以及設備冗余對于直流配電網可靠性的影響，為突出直流配電網的影響因素，本文主要采用較為簡單的拓撲結構對直流配電網可靠性進行評估，如圖2所示。

由于雙端電源直流配電網可直接通過控制實現2個電源之間的不間斷供電切換，故該配電網中沒有隔離切換域。

3.1 器件冗余對設備故障率的影響

器件冗余對設備故障率是有一定影響的，由于半導體的故障率較高，所以一般而言，人們都是普遍采用冗余設計來降低設備故障率，在直流系統中，VSC環流交換器以及變壓器的冗余都會對設備的故障率造成影響。

3.2 器件冗余和設備冗余對系統可靠性的影響

當設備發生功能故障時，可通過隔離開關直接將故障隔離開，因此功能故障只有在設備屬于故障修復域時才會導致負荷停運；當設備發生絕緣故障時，需要跳開上游斷路器再將故障隔離，因此絕緣故障不管設備屬于故障修復域還是屬于隔離恢復域都會導致負荷停運。

4 結束語

隨著時代的不斷向前發展，各個行業都取得了很好的發展，我國的電力事業同樣也獲得了良好的發展，這對于我國的經濟建設以及民生建設具有重要的作用和影響。但是同時對于配電網的可靠性提出了更高的要求，它主要是指持續供電的能力，而直流配電網就是其組成部分，具有電能優質等特點。所以，針對其可靠性進行研究就是極為重要的，有關人員應該選擇合理的直流配電網可靠性評估方法，尤其要加強研究直流換流器、變壓器以及斷路器等關鍵電力電子設備對直流配電網的可靠性影響，這樣才能為以后直流配電網的規劃打下良好的基礎，更好的促進我國電力事業的發展。

參考文獻

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