10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價研究

卜 偉，潘臻鐘

(深圳新能電力開發(fā)設(shè)計院有限公司，廣東 深圳 518052)

0 引 言

在10 kV配電網(wǎng)工作中，應(yīng)分析配電網(wǎng)的接線方式，并給予此方面足夠的重視，平衡配電網(wǎng)質(zhì)量參數(shù)，是實現(xiàn)其穩(wěn)定運行與正確連接的關(guān)鍵途徑[1-2]。目前，針對10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價研究并不常見，仍停留在通過專家打分的方式，分析10 kV配電網(wǎng)接線模式的適用性，進(jìn)而得出可靠性評價結(jié)果。但此種評價方法下得出的評價結(jié)果置信度低，與實際數(shù)值相比存在較大誤差，無法保證10 kV配電網(wǎng)接線模式的安全性。因此，針對10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價研究是具有現(xiàn)實意義的。該文通過設(shè)計一種新型10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價方法，致力于提高針對10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價的置信度，以便更好地指導(dǎo)10 kV配電網(wǎng)接線模式設(shè)計工作。

1 10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價方法

1.1 確定10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價指標(biāo)

在10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價中，應(yīng)持續(xù)對配電網(wǎng)運行中的穩(wěn)定性與可靠性進(jìn)行全面評價，在此過程中，應(yīng)掌握執(zhí)行評價行為的可靠性指標(biāo)。根據(jù)該文研究的10 kV配電網(wǎng)的運行特征，指標(biāo)的選擇與設(shè)計應(yīng)從下述幾個層面入手，包括配電網(wǎng)平均停電頻率、平均停電持續(xù)時間與平均供電可用率。在此基礎(chǔ)上，對上述3個評價指標(biāo)進(jìn)行量化。

首先，設(shè)10 kV配電網(wǎng)接線模式平均停電頻率：

(1)

式中：i為10 kV配電網(wǎng)接線模式的點位個數(shù)，為實數(shù)；P為10 kV配電網(wǎng)接線模式發(fā)生故障的概率；N為10 kV配電網(wǎng)中的設(shè)備個數(shù)。通過式(1)，得出10 kV配電網(wǎng)接線模式平均停電頻率。

而后，設(shè)10 kV配電網(wǎng)接線模式平均停電持續(xù)時間：

(2)

式中：P′為10 kV配電網(wǎng)接線模式故障修復(fù)的概率。通過式(2)，得出10 kV配電網(wǎng)接線模式平均停電持續(xù)時間。

最后，設(shè)10 kV配電網(wǎng)接線模式平均供電可用率：

(3)

通過式(3)，得出10 kV配電網(wǎng)接線模式平均供電可用率。

為了保證設(shè)計的評價方法不失一般性，在對10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價指標(biāo)計算過程中，需要將其作為整體考核[3]。設(shè)10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價指標(biāo)集合為L，可得：

L=[s1,s2,…,sd]

(4)

式中：d為10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價指標(biāo)s的個數(shù)，此次評價中設(shè)為3。通過式(4)，確定10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價指標(biāo)，為下文灰色關(guān)聯(lián)分析10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性指標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

1.2 可靠性評價指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度

以上述3個評價指標(biāo)為依據(jù)，將10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價分為3個維度，計算10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度[4]。設(shè)評價指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度為δ，可得：

(5)

式中：n為10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價指標(biāo)數(shù)據(jù)特征矢量；m為摩擦系數(shù)；w為10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價指標(biāo)屬性相關(guān)程度；g為10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價指標(biāo)特征隸屬度函數(shù)；k為10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價指標(biāo)特征權(quán)值系數(shù)；μ為10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價指標(biāo)屬性相互依賴度；x,y為從L中選取的任意2個指標(biāo)。通過模糊聚類計算得出的數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲取更為準(zhǔn)確的10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價相關(guān)本體類。

1.3 構(gòu)建可靠性評價指標(biāo)荷載矩陣

在對10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價中，采用灰色關(guān)聯(lián)度方法進(jìn)行計算，獲得重要評價因素[5]。

(6)

式中：In表示多個評價特征組成的矩陣。建立了10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價因素的荷載矩陣，完成了對可靠性的綜合投影評價。

1.4 可靠性評價函數(shù)

在此基礎(chǔ)上，采用連續(xù)性綜合評價的方式，設(shè)10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價公式為S，則其歸一化處理的計算式如下：

(7)

式中：h為評價指標(biāo)下評價重要度量值；a為評價維度下評價重要度量值；r為10 kV配電網(wǎng)接線模式質(zhì)量系數(shù)。通過式(7)，可以得出10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價系數(shù)，在此基礎(chǔ)上，將10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價看作是評價點的一種延伸。針對評價過程內(nèi)所包含的所有數(shù)據(jù)，可通過上述算式進(jìn)行評價。同時，得出的10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價公式能夠被計算機識別。在實際綜合評價10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性時，能夠根據(jù)獲得的相關(guān)綜合評價信息，實時掌握10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性。

通過以上研究，可以推導(dǎo)出如下結(jié)論：所得到的評價算式，在不考慮特殊情況時，可以得到更加準(zhǔn)確的10 kV配電網(wǎng)接線方式可靠性評價結(jié)果。具體的流程如圖1所示。

圖1 10 kV配電網(wǎng)接線模式可靠性評價流程圖Fig.1 Reliability evaluation flow chart of 10 kV distribution network connection mode

2 實例分析

2.1 實驗準(zhǔn)備

通過設(shè)計實例分析的方式，驗證評價方法的實用性與先進(jìn)性。實驗環(huán)境選取深圳某10 kV配電網(wǎng)作為實驗對象，該10 kV配電網(wǎng)采用的接線模式為三聯(lián)式接線。實例分析內(nèi)容為針對10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性加以評價。選定可靠性指標(biāo)分別為系統(tǒng)停電頻率的均值、平均停電持續(xù)時間、平均供電可用率。

首先，使用設(shè)計的評價方法評價10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性，通過計算機軟件計算測試評價置信度，作為實驗組記錄計算結(jié)果數(shù)據(jù)；在同樣的環(huán)境條件下保持各參數(shù)不變，再使用傳統(tǒng)評價方法評價10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性，通過計算機軟件計算測試評價置信度，作為對照組記錄計算結(jié)果數(shù)據(jù)。對可靠性評價進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即賦值。采用德爾菲數(shù)據(jù)處理方法，結(jié)合專家評價法，對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行重要性排序，參考基礎(chǔ)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)要求，采用核函數(shù)方法統(tǒng)計各指標(biāo)變量，根據(jù)重要性排序?qū)?shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值。分析指標(biāo)數(shù)據(jù)的權(quán)重占比及深度的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從評價置信度的角度出發(fā)，分檔劃分指標(biāo)賦值數(shù)據(jù)，分別為優(yōu)(>85分)、良(75～85分)、中(60～75分)、差(0～60分)4檔。通過對比實驗測試實驗組和對照組各自的置信度，統(tǒng)計錯誤率。實驗次數(shù)設(shè)定為5，實驗組與對照組交替進(jìn)行。

2.2 實驗結(jié)果分析

將5次實驗結(jié)果記入表1，根據(jù)測得置信度數(shù)據(jù)計算錯誤率，結(jié)果見表1。

表1 2種方法實驗對比結(jié)果Table 1 Experimental comparison results of two methods

分析表1數(shù)據(jù)可知，設(shè)計的評價方法置信度均超過99%，大幅高于對照組，同時錯誤率更低，具有明顯的優(yōu)勢，證明設(shè)計評價方法具有實用性，對比傳統(tǒng)評價方法更為先進(jìn)。

3 結(jié) 語

配電網(wǎng)是關(guān)系到人民安居樂業(yè)的民生工程，其可靠性直接影響著地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的幸福生活，甚至間接制約著地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潛力。對配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價就是保障配電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)、平穩(wěn)運行。從理論模型出發(fā)，結(jié)合工作實際，探索了10 kV配電網(wǎng)接線模式的可靠性評價方法，以期為國家電網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)提供一種技術(shù)手段。在使用中還需要根據(jù)不同地區(qū)的環(huán)境特點，結(jié)合現(xiàn)場實際情況不斷完善，與工作實踐相結(jié)合，以解決問題為目的，實現(xiàn)配電網(wǎng)維護(hù)保障的優(yōu)質(zhì)推行，保障配電網(wǎng)安全。