電力配電系統的可靠性評估

楊井然 孫曉明 李志超

摘 要：電力配電系統在總電力系統之中占有重要地位，通過配電系統可以將電能輸送到預先設計好的目標地點。在配電系統中，配電設備與基礎設施可以幫助改變電能的電壓，以合理化的方法將電能分配到指定位置。隨著配電網絡逐漸完善，一些已有的技術問題被解決，而后一些全新的配電系統問題隨之形成，為了清除配電系統中的現有問題，相關工作人員可以選擇進行可靠性評估工作，對配電可靠性加以評價。

關鍵詞：電力系統；配電系統；可靠性；評估

雖然我國的電力系統建設與改建工作的起步時間相對較晚，但是在最近幾年，電力領域中中形成了很多全新的研究成果，電力發展活動頻繁開設，電網建設工作也趨于完善，城市發展活動在電力事業的支持下也獲取了很多積極的成果。針對配電工作問題，技術人員可通過可靠性研究工作，對配電活動進行綜合測評，根據最終獲得的測評結果來確定改進配電系統的相應工作，本文以配電系統為研究對象，探討常用的評估手段，進一步提升配電工作的實際可靠性。

1 可靠性評估工作概述

雖然電力檢測工作被重視，但是并非其內設的多個系統都被切實重視，其中配電系統的運行情況就存在別輕視的可能性，為了對配電與用電用戶加以負責，電力企業必須將配電網分析與評估工作做好。根據當前的配電系統建設狀況來看，大部分企業建設的配電系統都具有集中化的特點，大部分配電設備都被集中安裝，設備安裝資金消耗大，配電網建設工作需要消耗的時間也相對比較多，一旦配電網出現故障問題，電力企業也將需要面對多個方面的損失，為了減少配電系統的運行問題，很多電力企業都會選擇周期維護配電設備。無論在完善配電系統還是保養配電設備時，均需要預先將配電評估工作做好，在有良好的信息基礎后，在改造配電系統。

2 評估方法概述

以配電系統研究工作為準，可以從以下幾種評估方法中進行選擇，強化評估工作開展效果。

2.1 最小割集法

如果最小路中的任一點不會通過網絡中的任一支路與同一最小路中另一點相連，則稱此最小路為基本最小路，其余的最小路稱為輔助最小路。一個切斷所有基本最小路的最小割集也將切斷所有的輔助最小路。因此，只要通過切斷基本最小路的故障元件對網絡元件進行重新組合，就能充分地導出網絡的全部最小割集。對于一個復雜網絡，基本最小路數目可能要比最小路數目少幾個數量級。因此，導出最小割集的時間大大減少，計算速度大大提高。求出最小割集的方法與步驟如下：第一步形成最小路樹；第二步由最小路樹導出基本最小路；第三步利用基本最小路求出最小割集。

2.2 最小路法

連接任意兩節點間的有向弧或無向弧組成的集合稱為這兩個節點間的一條路。如果一條路中移去任意一條弧后就不再構成路則稱這條路為最小路，最小路法是基于最小路原理的快速評估方法。其基本思想是：對每一負荷點，求取其最小路；根據網絡的實際情況，將非最小路上的元件故障對負荷點可靠性的影響，折算到相應的最小路的節點上，從而對每個負荷點，僅對其最小路上的元件與節點進行計算，即可得到負荷點相應的可靠性指標。基于最小路原理的快速評估方法的核心是求取每個負荷點的最小路：這樣，整個系統的元件便可分為兩類：最小路上的元件和非最小路上的元件。

2.3 故障遍歷算法

故障遍歷算法屬于應用效率相對比較低的方法，其分析基礎主要是遍歷技術。評估人員可以以故障點的具體時間為標準，對故障點進行分類，包括故障時間與隔離時間相同、故障時間沒有受到故障問題本身的影響，故障時間為切換操作時間與隔離時間相加的數值、故障時間與修復故障時間相同四種情況。將故障點設置為起點，開展搜索工作，在斷路器出現后可停止搜索，對負荷點進行標注，分別標注成d類、c類與b類三種，剩余的負荷點可直接被標注為a類，只有a類負荷點被看做是正常負荷點。對全部故障時間進行遍歷處理工作，確定系統的可靠性信息。根據已知的動態型拓撲結構確定配電操作系統與電源的具體狀況，進一步分析電壓的越險狀況以及電力線路的實際容量。

2.4 網絡等值法

根據現代配電網的基本特點，工作人員可選擇應用網絡等值法完成評估配電網絡的相關工作。一般電力系統使用的配電網系統都是有副饋線與主饋線構成的，雖然僅由量部分構成，但是熊談卻極為復雜。根據配電網具有的結構性特點，評估人員可以根據配電網絡的實際情況，用等效元件來對其加以表示，進而簡化配電網，簡化后的配電網可以被看做簡單的主饋線系統，其呈現出輻射形狀。技術人員首先需要開展向上等效工作，評估上層元件受到下層元件的具體影響，在處理副饋線系統時，可以直接使用等效分支線對其加以替代，逐層完成配電網的分析工作。配電網被簡化之后，分析工作難度也被降低處于配電網不同位置的負荷點也可被關注并分析。

2.5 遞歸算法

遞歸算法利用了配電網絡的基本結構多為樹狀的特點，首先將配電網以饋線為單位存儲為樹型數據結構形式，然后通過對樹的遞歸遍歷將配電網的子饋線進行合理的可靠性等效，簡化為一個形式簡單的網絡，在遍歷過程中遞歸調用可靠性計算公式，最終得到整個配電網的負荷點可靠性指標和系統可靠性指標。

這種算法利用了樹型結構與配電網結構的相似性，首先將配電網的饋線作為樹的結點，將配電網存儲為樹型結構；通過對樹的后序遍歷逐層將下層饋線對上層饋線的影響等效成等效分支線，直至將包含主饋線和多條子饋線的復雜的配電網簡化為簡單的饋線連接負荷點的，可以直接利用可靠性計算公式計算的簡單結構配電網。然后，通過對樹的前序遍歷，逐層計算連接在不同層饋線上的負荷點可靠性指標，找到表示上層饋線上的元件對下層饋線上負荷點可靠性影響的等效串聯元件，這樣遞歸遍歷下去，直到求出整個系統的負荷點可靠性指標，進而求出整個系統的可靠性指標。采用樹的遞歸遍歷程序的編制比較簡潔，雖然遞歸函數調用需要系統額外的開銷，但配電網的結構層次不會很深，一般3-6層的調用即可。與一般的FMEA算法相比，這種通過等效和遞歸遍歷實現的算法效率更高，程序編制更簡潔，無需重復搜索和計算每一饋線上的元件可靠性參數，節約了計算時間。

3 結束語

在當前的電力輸送工作中使用的配電系統可以被分為低壓配電系統、中壓配電系統以及高壓配電系統，無論在哪一個配電環節，系統都要保持穩定配電的工作狀態。在大部分的電力系統之中，配電工作都是最末端的工作，其需直接滿足終端用戶的電力應用需要，配電系統的運行質量也可作為評測電力企業的重要指標，為了對用電質量加以保障，電力企業需要在配電工作進行做好可靠性評測工作，本文對該環節可用的幾種工作方法加以介紹，配電工作人員可以根據具體的需求加以選擇，提升配電工作效率。

參考文獻

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