可靠性定量分析在配電網規劃中的應用

國網甘肅省電力公司蘭州供電公司 王巍俊 何 峰 魏光明

在目前的電力建設中，需對整體的供電可靠性進行分析，然后進行相應的布置與施工，相關技術人員主要是利用計算機軟件對經濟性及可靠性進行分析，然后給出相應的電力建設規劃方案，方便工程技術人員進行設計計算和施工管理，實現電力電網配電過程的科學性及可靠性，推進電力供應的正常運行。本文對在配電網規劃中如何進行可靠性分析進行探索，并對個別的供電規劃方案進行分析，探究推進我國電力建設的工程質量和科學經濟性[1]。

1 可靠性定量分析概述及發展現狀

1.1 可靠性定量分析的概述

供電的可靠性主要是指供電系統進行持續供電的能力，這一指標是考核供電系統供應電能質量的一個核心指標，其供電的可靠性可用以下指標進行評價：供電的可靠比率、用戶的家庭平均停電時間、用戶的用電系統停電小時數、缺少的供電量等指標。在配電網的設計規劃過程中，需規劃人員在其分析結果及相關技術要求的基礎上，對配電網中的變電站型號、位置及容量范圍進行設計規劃，同時對電網網架的整體結構進行設計，確定相應線路的容量、數量及型號等參數。隨后基于多種方案的可靠性及經濟性要求作出相應的電力建設配電網方案，實現最終的項目完成[2]。

1.2 可靠性定量分析在配電網規劃中的應用現狀

從20世紀80年代開始我國的電力建設就在不斷進行，也在不斷進行配電系統的可靠性分析研究。為保證電力的正常供應及質量需求，帶給居民正常的生活生產用電，就要對電力系統進行配電過程的可靠性評估。其中對發電輸電環節的管理和把控是做好電力可靠性供應的必然環節，因此需在配電電網的規劃建設中就進行可靠性的相關分析過程，保證電力的正常穩定供應。

對于一部分發達國家而言,配電系統的可靠性評估技術較為先進，實現了穩定高效的電力供應，在我國對于配電系統的可靠性研究起步較晚，為滿足當前用電壓力的大幅度提升要求，供應穩定可靠的電力資源，國家的相關電力建設部門也進行了有益探索，制定相關的法律法規政策，滿足電力供應的組織性和計劃性，從可靠性評估和研究開始，制定了相關的技術要求及措施，在發展的過程中不斷開發新的技術，建立起較為完善的配電可靠性軟件系統體系。在我國的電力行業從業人員共同努力下，借鑒國外的相關技術基礎，最終創立了符合我國情的輸配電網絡，同時建立健全了配電網的可靠性評估方式，為我國電力市場的穩定發展以及民生水平的提高做出了貢獻。

1.3 可靠性分析在配電網絡規劃中存在的問題

1.3.1 現存的電網建設結構混亂

在當前的電網結構基礎中，眾多混亂的網架結構反映出我國電力行業相關的配電網絡建設存在著巨大問題，這樣的配電網絡設計會在一些方面給今后的配電網絡規劃帶來建設上的難題。同時現存的市政建設項目不穩定，給電網建設和規劃帶來了難度，不能適應工程變化的需求。在現存的電網建設結構中，規劃過程就會消耗大量的人力，對實際過程中的配電網絡數據進行收集，缺乏較為簡潔的工作方式，就成了混亂的規劃建設結構體系。

1.3.2 缺乏完善的可靠性分析技術

輸電網絡的規劃是一個典型的最優解問題，需在規劃過程中考慮到數據的離散性，同時在實際的建設過程中，不能只依靠工程施工人員的經驗來進行相關的電力網絡規劃，這樣的經驗往往是不能滿足實際環境要求的，帶給工程建設更多的難題。同時對于多種配電網絡規劃方案，需通過比較來進行可靠性定量分析評估，實現各個過程經濟性的最優解，選擇更加合理的規劃方案來進行建設。另一方面，當前供電可靠性分析缺乏一些技術軟件，會給電網供電的可靠性帶來影響，使用一種較為完善的可靠性分析體系可極大降低工程投入成本，節省時間的同時提高了工作效率，因此需開發出更加實用的配電網規劃可靠性分析系統，實現電網建設的科學性、合理性。

因此，在以上這些問題的影響下，目前的輸配電系統可靠性分析建設不夠健全，給電網工程建設帶來了一些方案上的影響，最終建設成的電網系統不夠合理、科學，目前需針對更加可靠穩定的電力供應進行探索，從可靠性評估上使用定量分析的技術手段，推動配電系統建設完成，提升民生質量和水平，健全電力建設市場的發展方向。

2 可靠性定量分析方法探究

為實現在一定供電需求的情況下，對于電網配電系統的網絡規劃進行可靠性探究，可使用可靠性定量分析的計算方式，基于電網本身的拓撲模型，再根據所收集的數據及傳統的經典運行方式來進行可靠性計算，對整個網絡建設線路和用戶方面進行相應計算過程，將用戶的平均停電率、平均停電時間及用戶的缺電量都納入可靠性計算方法中，通過一定的計算機應用程序進行計算，對最終的可靠性評估結果進行驗證分析，比較幾種方案間的合理性，選擇最優的解決方案再投入實際的工程建設中。具體可靠性定量分析過程如下：

實地收集數據。首先，為最大程度保證配電網絡建設的可靠性，就需收集相關的電網建設數據及可靠性數據，主要可分為現存電網的模型數據、電網元件的參數、電力運行中的數據及配電網絡的負載數據等，通過對這些數據的收集和分析就能基本確定輸電網絡的原始數據，利用這些數據進行可靠性計算，最終實現配電網絡的安全建設。

進行可靠性計算定量分析。在獲得了拓撲數據、電網元件數據、電網運行數據和用戶數據后，就要利用這部分數據來進行可靠性計算過程，首先其基本思路是通過從點到網絡的計算原則，先對用戶單個的復核進行計算、再進行整個線路的用戶可靠性分析，就是對各個用戶的故障可靠性指標、預設安排下可靠性指標進行計算探究具體的計算過程，主要可以分為用戶負荷的年故障率計算、用戶負荷點的年平均故障時間計算、用戶負荷點的單次停電時間。在獲得以上故障時間數據后，就可通過計算整個線路的用戶可靠性指標，包括進行用戶連續停電時間的計算，最后再對這些單個用戶的停電時間進行匯總，就可得到整個配電網絡的用戶持續停電時間，實現用戶停電時間上的可靠性分析過程。

進行可靠性定量分析運算結果的驗證。對于電力規劃建設中，可靠性定量分析過程的運算結果要進行計算機軟件程序的驗證過程，通過預設的計算機軟件，其中主要包含了接線模式、負荷分布以及可靠性的相關計算內容，對整個的配電系統可靠性進行定量計算，驗證其最終設計成的電網線路的可靠性，對不同規劃方案的線路數據進行比較，選擇出較為符合實際電力供應需求的規劃方案，記錄下可靠性分析過程的數據輸入結果，最終通過調整整體復核的數據以及設備的故障率數據，實現可靠性定量分析的驗證過程，確定出最終符合條件的可靠性算法結果，選擇出最終的施工方案[3]。

在綜合以上的可靠性分析計算結果后，可對電網建設前期的工程項目缺陷進行優化分析，找出其中的薄弱點及問題，將薄弱點進行定位，讓一部分線路滿足這種的輸配電要求，總結出電網規劃的相關經驗，在之后的電網規劃設計過程中采用相應的可靠性分析方式，從前期就進行指導和優化，通過可靠性計算結果來對各種施工方案進行比較，同時進行多輪優化調整，形成最終的電力施工方案，提高輸配電網絡建設的合理性和科學性。

3 可靠性定量分析在配電網規劃中的案例

在10kV的配電網絡規劃中，就要在城市的郊外地區建立三相繞組110V變電站或建立雙向繞組形式的變電站，使用10kV的高壓電進行對城市輸電網絡和配電站的電力供應，主要的供電形式分兩種，其中單回路放射配電模式是普遍使用的基本方式，將配電元件串聯進行配電，優點是節約投入建設成本，但短板就是路線元件過多，造成電力損耗、降低使用壽命，經過分析這種單一輸電方式的可靠性較差；第二種是在單回路放射式配電網絡上改進的模式，可較大幅度提高供電可靠性。在單一用戶的負荷點平均的單次停電時間縮短，可實現環網供電的方式，這種供電方式可同時進行開閉環的正常運行。相對于以上的輸配電方式可實現較高的可靠性，在電路失效和故障時可進行相應的應急模式，切換供電電源提高電力供應穩定性；第三種方式是采用并聯連接的雙電源供配電模式，在一個失效時另一個輸電電源進行替代配電，這種方式可實現可靠性供電效率的提高，但相對而言其成本投入也較大，經濟成本高。

這種配電模式的主要可靠性影響因素分為內部和外部因素，其中內部因素是由于線路的老化和損壞，主要是由于線路負荷較高使其容易損壞及電路間接觸不良造成。在我國南方地區的輸電電網中會存在較多的配電網結構設計規劃問題，在輸配電網絡出現問題時，不能立刻做出相應的應急反應和處理，造成停電時間長和輸電不連續等問題。同時電源的本身存在問題，降低其可靠性，在經濟投入和質量要求中都存在問題，造成輸電的不連續和故障，危害電力正常生產運行；外部因素主要是由于自然影響產生一部分的設備問題，以至于在不同的自然災害和條件下降低輸配電系統的可靠性輸送，配電網由于比如雨雪天氣使設備故障出現問題、還有設備本身的終端停運，屬于不可控制因素，需在管理上進行相應的手段，對人為的因素也要進行相應的控制，提高輸配電的可靠性。

綜上，在配電網規劃中需進行相應的可靠性定量分析，采用相應的計算機軟件和相關方法進行輸配電網絡項目的可靠性分析，提高電力生產及供應的可靠性，進一步提升我國電力建設的完善程度，保障社會民生水平。