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1、配电系统的可靠性分析【摘要】 提出一种基于最小路的配电系统可靠性评估算法。该算法同时考虑最小路上元件和非最小路上元件对负荷点可靠性指标的影响,并能为工程技术人员找出网络中最薄弱环节及采取相应的增强措施提供了参考。实际计算验证了该方法的有效性。【关键词】 配电系统 可靠性 最小路0 引言配电系统可靠性的研究始于本世纪60年代,其起步晚于发电和输电系统的可靠性研究。可是,随着人们对配电系统在供电可靠性中地位的认识和大量的配电系统投资,配电系统的可靠性研究得到了迅速的发展。目前,在工业发达国家,可靠性评估已成为配电系统规划决策中的一项常规性工作。国内,对配
2、电系统可靠性的研究始于80年代初期,由于缺乏必要的统计数据和行之有效的分析方法,发展较为缓慢;近年来,由于电力供需矛盾日益突出和电力企业管理工作的不断发展和深化,供电可靠性在生产管理工作中所占的位置也越来越重要。在1995年《电业生产事故调查规程》中,10kV用户供电可靠率已列入供电安全考核项目之中。这不仅提高了人们对配电系统可靠性的重视程度,也对配电系统可靠性评估方法提出了新要求,由此本文对配电系统的可靠性模型和评估算法进行了探讨,提出一种基于最小路的快速评估算法,进而讨论了网络结构及设备可靠性对系统可靠性的影响及相应的增强措施。1 评估算法的模型
3、及指标1.1 元件的可靠性模型对于配电变压器、架空线路、电缆、隔离开关、熔断器等元件,采用三状态模型模拟,如图1所示。图1 元件的三状态模型N—正常运行状态;R—计划检修状态;F—故障停运状态;K′—检修率;L′—计划检修修复率;K″—故障率;L″—故障修复率对断路器而言,要真实描述各种故障条件下开关功能,则需要较为复杂的模型。但是,当评估配电系统负荷点的可靠性指标时,可以对其模型进行简化。这一简化模型的主要假设为:(1)断路器成功断开概率为1;(2)断路器断开失败的概率为0;(3)断路器开路的概率忽略不计。由于配电系统中,断路器断开失败和开路的概率
4、通常很小,它们对评估结果的影响也很小,因此,以上假设是成立的。那么,断路器的模型如表1所示。表1 断路器模型状 态模 拟 方 法误开路 把断路器视为系统的元件,并把误开路的指标划归给它自行清除短 路在母线侧短 路 将断路器母线侧的短路指标同它所联接的母线的可靠性指标相组合在线路侧短 路 将断路器线路侧的短路指标划归给所考虑的断路器非自行清除短 路在母线侧短 路 将断路器母线侧的短路指标同它所联接的母线的可靠性指标相组合在线路侧短 路 将断路器母线侧的短路指标同它所联接的母线的可靠性指标相组合 注:表中自行清除短路的含义为断路器能清
5、除它自身的短路;非自行清除短路的含义为短路不能通过断路器本身的动作而得到清除。1.2 可靠性指标本文采用以下指标评估电力系统的可靠性:(1)各负荷点及系统的平均停运率K,平均停运持续时间r,年平均停运时间u;(2)各负荷点及系统缺电时间期望值LOLE,电量不足期望值EENS;(3)为了反映系统停运的严重程度和重要性,还采用以下指标:系统平均断电频率SAIFI,平均断电持续时间SAIDI,用户平均断电持续时间CAIDI,供电可靠率ASAI,不可靠率ASUI,以及平均电量不足AENS。2 评估算法2.1 基本原理目前,我国的配电系统多为辐射形。其可靠性指
6、标可以按以下公式计算:Ks=Σi∈s(K′i+K″i)(1)us=Σi∈s(K′ir′i+K″ir″i)(2)rs=usKs=Σi∈s(K′ir′i+K″ir″i)Σi∈s(K′i+K″i)(3)式中 Ks——系统的平均停运率,次/a;us——系统的平均年停运时间,h/a;rs——系统的平均停运持续时间,h/次;K′i——元件的故障率,次/a;K″i——元件i的检修停运率,次/a;r′i——元件i的平均故障修复时间,h/次;r″i——元件i的平均检修持续时间,h/次。2.2 评估算法配电系统的基本可靠性指标Ks,rs,us按公式(1)～(3)计算,其
7、他可靠性指标均可根椐以上指标求得。但是,在实际的工程应用中,由于网络结构及系统配置的不同,系统中各个元件参与计算的方式也不同,这就为实际应用带来了一定的困难。因此,本文结合系统的实际配置,提出了一种基于最小路的快速评估方法。其基本思路是:对每一负荷点求取其最小路,根据网络实际情况将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响,折算到相应的最小路节点上;从而对每个负荷点的可靠性指标,仅对其最小路上元件与节点进行计算即可。算法考虑了分支线保护、隔离开关、分段断路器及计划检修的影响,并且能够处理有无备用电源和有无备用变压器的情况。下面以一简单的辐射形系统来介绍
8、评估的具体方法,如图2。图2 简单辐射形配电系统 首先,求取每个负荷点的最小路,这样整个系统的元件便可分为
