10 kV配電網接線模式的可靠性評價研究

卜 偉，潘臻鐘

(深圳新能電力開發設計院有限公司，廣東 深圳 518052)

0 引 言

在10 kV配電網工作中，應分析配電網的接線方式，并給予此方面足夠的重視，平衡配電網質量參數，是實現其穩定運行與正確連接的關鍵途徑[1-2]。目前，針對10 kV配電網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配電網接線模式的適用性，進而得出可靠性評價結果。但此種評價方法下得出的評價結果置信度低，與實際數值相比存在較大誤差，無法保證10 kV配電網接線模式的安全性。因此，針對10 kV配電網接線模式的可靠性評價研究是具有現實意義的。該文通過設計一種新型10 kV配電網接線模式的可靠性評價方法，致力于提高針對10 kV配電網接線模式可靠性評價的置信度，以便更好地指導10 kV配電網接線模式設計工作。

1 10 kV配電網接線模式的可靠性評價方法

1.1 確定10 kV配電網接線模式的可靠性評價指標

在10 kV配電網接線模式可靠性評價中，應持續對配電網運行中的穩定性與可靠性進行全面評價，在此過程中，應掌握執行評價行為的可靠性指標。根據該文研究的10 kV配電網的運行特征，指標的選擇與設計應從下述幾個層面入手，包括配電網平均停電頻率、平均停電持續時間與平均供電可用率。在此基礎上，對上述3個評價指標進行量化。

首先，設10 kV配電網接線模式平均停電頻率：

(1)

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

而后，設10 kV配電網接線模式平均停電持續時間：

(2)

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

最后，設10 kV配電網接線模式平均供電可用率：

(3)

通過式(3)，得出10 kV配電網接線模式平均供電可用率。

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

L=[s1,s2,…,sd]

(4)

式中：d為10 kV配電網接線模式的可靠性評價指標s的個數，此次評價中設為3。通過式(4)，確定10 kV配電網接線模式的可靠性評價指標，為下文灰色關聯分析10 kV配電網接線模式可靠性指標奠定基礎。

1.2 可靠性評價指標灰色關聯度

以上述3個評價指標為依據，將10 kV配電網接線模式可靠性評價分為3個維度，計算10 kV配電網接線模式可靠性評價指標灰色關聯度[4]。設評價指標灰色關聯度為δ，可得：

(5)

式中：n為10 kV配電網接線模式可靠性評價指標數據特征矢量；m為摩擦系數；w為10 kV配電網接線模式可靠性評價指標屬性相關程度；g為10 kV配電網接線模式可靠性評價指標特征隸屬度函數；k為10 kV配電網接線模式可靠性評價指標特征權值系數；μ為10 kV配電網接線模式可靠性評價指標屬性相互依賴度；x,y為從L中選取的任意2個指標。通過模糊聚類計算得出的數據，進而獲取更為準確的10 kV配電網接線模式可靠性評價相關本體類。

1.3 構建可靠性評價指標荷載矩陣

在對10 kV配電網接線模式的可靠性評價中，采用灰色關聯度方法進行計算，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

在此基礎上，采用連續性綜合評價的方式，設10 kV配電網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配電網接線模式質量系數。通過式(7)，可以得出10 kV配電網接線模式的可靠性評價系數，在此基礎上，將10 kV配電網接線模式的可靠性評價看作是評價點的一種延伸。針對評價過程內所包含的所有數據，可通過上述算式進行評價。同時，得出的10 kV配電網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配電網接線模式的可靠性時，能夠根據獲得的相關綜合評價信息，實時掌握10 kV配電網接線模式的可靠性。

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

圖1 10 kV配電網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 實驗準備

通過設計實例分析的方式，驗證評價方法的實用性與先進性。實驗環境選取深圳某10 kV配電網作為實驗對象，該10 kV配電網采用的接線模式為三聯式接線。實例分析內容為針對10 kV配電網接線模式的可靠性加以評價。選定可靠性指標分別為系統停電頻率的均值、平均停電持續時間、平均供電可用率。

首先，使用設計的評價方法評價10 kV配電網接線模式的可靠性，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果數據；在同樣的環境條件下保持各參數不變，再使用傳統評價方法評價10 kV配電網接線模式的可靠性，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果數據。對可靠性評價進行標準化處理，即賦值。采用德爾菲數據處理方法，結合專家評價法，對數據結果進行重要性排序，參考基礎指標的標準要求，采用核函數方法統計各指標變量，根據重要性排序對數據指標進行權重賦值。分析指標數據的權重占比及深度的關聯關系，從評價置信度的角度出發，分檔劃分指標賦值數據，分別為優(>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，統計錯誤率。實驗次數設定為5，實驗組與對照組交替進行。

2.2 實驗結果分析

將5次實驗結果記入表1，根據測得置信度數據計算錯誤率，結果見表1。

表1 2種方法實驗對比結果Table 1 Experimental comparison results of two methods

分析表1數據可知，設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，具有明顯的優勢，證明設計評價方法具有實用性，對比傳統評價方法更為先進。

3 結 語

配電網是關系到人民安居樂業的民生工程，其可靠性直接影響著地區的經濟發展和人民的幸福生活，甚至間接制約著地區經濟發展的潛力。對配電網接線模式的可靠性評價就是保障配電網的優質、平穩運行。從理論模型出發，結合工作實際，探索了10 kV配電網接線模式的可靠性評價方法，以期為國家電網的基礎建設提供一種技術手段。在使用中還需要根據不同地區的環境特點，結合現場實際情況不斷完善，與工作實踐相結合，以解決問題為目的，實現配電網維護保障的優質推行，保障配電網安全。