配电可靠性的综合分析

廖文健

摘要：随着经济技术的发展，配电系统可靠性评估引起了人们的广泛关注。配电系统处于电力系统的末端，其系统可靠性评估的研究和应用可为电网的建设和改造提供决策依据，是保证供电质量的重要手段。本文阐述了配电体系结构各层的功能，并对配电可靠性进行评估预测，从而提高供电企业可靠性的控制和管理水平，提高城市电网供电的可靠性。

关键词：配电可靠性；分析设计；技术方法

前言

随着经济技术的发展，配电系统可靠性评估引起了人们的广泛关注。配电系统处于电力系统的末端，其系统可靠性评估的研究和应用，可为电网建设和改造提供决策依据，是保证供电质量的重要手段。

1配电系统可靠性概述

配电系统处于电力系统的末端，是整个电力系统与用户相联、向用户供电的最终环节。鉴于配电系统构成元件众多、网络结構复杂、运行方式多种多样，给可靠性的评估工作带来了很大困难，在配电系统可靠性评估过程中，应首先对配电系统的特性予以深入分析和研究。其中，配电系统的可靠性是指供电点到用户，包括变电所、高低压线路及接户线在内的整个配电系统及设备按可接受的标准及期望数量满足用户电力及电能需求能力的度量。

配电系统可靠性评估基于两方面：一方面对现有已运行的配电系统及其主要元件进行历史的可靠性统计、分析和评价，即量度系统过去的性能；另一方面是为了设计、规划和建设新的系统，或者在扩大、改造和发展现有系统时进行配电系统的可靠性定量评估，即预测系统未来的行为。这两个方面的研究方法和目的不同，但关系密切。前者是后者的基础和前提，后者是在前者基础上的深化和发展。本文侧重于研究前者，即通过对现有配电系统及其设备可靠性历史数据的统计、分析和评价，发现影响元件和系统可靠性水平的因素，并提出相应的增强性措施。

2影响配电系统可靠性因素

影响配电系统可靠性的因素主要有：停电次数和停电时间。

其中影响停电次数的因素有与故障发生频率有关的因素、与停电规模有关的因素、与预安排停电有关的因素。

（1）与故障发生频率有关的因素：设备性能（制造、设计、安装、质量）；配电线路长度；负荷的大小与分布；地区状况；导线耐雷水平；维护管理；检修质量；设备老化及更新程度；运行操作能力及管理水平；带电作业处理故障的能力；外部系统影响。

（2）与停电规模有关的因素：配电方式（双回路、双电源、网状、环状）；系统联络状况（联络线路、开关功能）；系统与容量及设备的裕度；负荷增长情况；分段开关数量及自动化程度；调电倒闸操作能力。

（3）与预安排停电有关的因素：与预安装停电的合理性；检修试验水平；扩建改造施工项目的多少。

影响停电时间的因素则除了上述影响停电次数的几种因素之外，还有与故障点探查、排除和修复有关的因素。其中包括：探查故障点的合理化措施、排除故障方式、检修能力与速度、通信联络方式和恢复供电方式。

3配电系统可靠性的分析设计

3.1可靠性评估预测算法

配电网的可靠性评估方法有两类：解析法和模拟法。最小路法、网络等值法、故障遍历法、故障模式后果分析法等多种算法都是解析法的主要算法，而且这些算法在精度上都是一致的。解析法的计算速度快、相对简单，在配电系统可靠性评估中应用广泛，而模拟法耗时较多且精度不高，仅适合于复杂评估系统的计算。

其中模拟法也被称之为蒙特卡罗法，该方法主要是以元件的原始可靠性数据为基础，并通过计算机抽样的方式对可能出现的状态进行随机模拟，然后再利用数理统计的方法对配电系统的可靠性指标进行求解。这种方法的计算量不容易受到系统规模的影响，因此其常被用于一些规模较大的复杂配电系统的可靠性评估当中。采用该方法进行可靠性评估计算时，按照是否需要考虑系统状态的时序性，又可分为以下几种方法，即非序贯仿真法、准序贯仿真法以及序贯仿真法等。蒙特卡罗法的基本思想是为求解工程实际问题。首先应建立一个概率模型，并以问题解作为相关参数，而后对该模型进行抽样实验，并计算出所求参数的统计特征，以此为依据计算出所求解的近似值，该解的精确度可以采用估计值的标准差来表示。由于采用蒙特卡罗法仅需要计算出模拟元件对配电系统上各个负荷点的影响，所以该方法有效解决了大规模配电系统中可靠性计算量较大的问题。但需要阐明的是，该方法需要消耗较长的时间，这主要是因为想要使模拟结果无限接近于真实值就必须反复进行模拟，所以花费的时间会比较长，这也是该方法唯一的缺点。

3.2建模方法分析

可靠性评估预测的建模方法包括精确法和模糊法。精确建模对建模的详细程度要求较高，需要电网接线及元件的详细拓扑建模及相关历史参数录入后方能够进行可靠性评估，计算结果要求精度较高。精确建模主要包括可靠性评估和可靠性灵敏度分析，当前配电网可靠性评估方法可分为模拟法和解析法两大类。模糊建模的灵敏度分析、分解和控制可采用精确建模中的灵敏度分析结果，因为电网的发展具有延续性。目前，电网和近几年的电网结构近似、管理水平相似，电网可靠性指标与其他因素的灵敏度也是近似的。

3.3灵敏度分析

在最优化方法中，经常利用灵敏度分析来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性。通过灵敏度分析还可以决定哪些参数对系统或模型有较大的影响。根据影响因素所具有的不同特性，将其分为两类：一类是不可量化的因素，主要是电网结构；另一类是可量化的因素，如设备停运时间、负荷水平、设备停运率等。这类因素可以分析对可靠性指标的灵敏度，采用数值法进行灵敏度分析。

3.4高级应用层设计

首先对各供电分区采用模糊模型进行可靠性预测，然后将可靠性指标上报到可靠性管理部门或专责由可靠性管理部门发布可靠性宏观控制指标，从而确定年度可靠性指标目标，利用电网模型库对可靠性方案进行优选。另一方面，采用精确电网模型进行可靠性评估，然后进行灵敏度分析，实行可靠性指标分解。要进行控制方案的辅助设计，根据最优控制方案排序实行迭代式方案的协调分解，将控制方案分配到各部门，形成各自的控制目标，制定各自的控制方案，并最终将控制方案发布到相关执行部门和工作人员手中。

4提高配电系统可靠性的技术方法

（1）适当加大高压配电网络的建设与改造力度。加强和改善高压电网（35～500kv）的网架结构，使之满足N-1配电安全准则，负荷转供能力强，满足可靠性要求。

（2）全面推广带电作业。配电网络带电作业对保证配电系统的安全运行、提高配电可靠性和经济效益有重大意义，因此对于一些简单的作业项目应大力推行带电作业方法，同时在保证安全的前提下，要不断扩大带电作业的项目范围。

（3）积极推广使用配电自动化。随着配电系统改造的逐步深入，中压配电系统已实现了分段和联络，则下一步可考虑采用配电自动化技术，以进一步提高客户供电的可靠率。

（4）加大新设备和新技术在配电系统改造中的应用。设备水平是配电可靠性目标实现的物质保证，为此广泛采用智能型无功补偿装置。智能型无功补偿装置有利于降低电网潮流，有利于提高客户的供电可靠率，为下一步配电的自动化打下硬件基础。

（5）提高架空线路的绝缘化率。应采用绝缘导线或集束导线以提高绝缘化率，从而避免线路导线接地、相间短路或断线等故障，提高线路抗自然灾害的能力，降低外力破坏产生的故障停电时间。

（6）提高配电系统的电缆化率。电缆本身的故障率大约只有架空线的1/10，能大大提高客户的供电可靠率。电缆网络宜采用开式单（或双）环网、两个直通式备用电缆网相向布置的网络结线方式，以保证故障的迅速隔离与非故障段的恢复配电。

（7）尽可能推广使用移动式发电站技术。对于难以恢复的故障抢修、大型计划抢修及对连续供电有较高要求的特殊客户宜采用该技术。

5结语

总而言之，配电系统的可靠性关系着居民的生命和财产安全，同时在很大程度上也影响着社会的和谐稳定，其对维护社会稳定具有至关重要的作用，因此在不断促进市场经济发展的同时，要注重提高供配电系统的可靠性。只有保证供配电系统的安全、稳定运行，才能有效保证社会生产和生活的持续进行，实现国民经济的快速发展。