配电系统的可靠性评估方法探讨

潘潇

摘 要：所谓配电系统的可靠性评估，就是采用现代分析工具对配电系统参数进行设置，包括停电频率以及停电时间等，如果参数设置的比较合理，系统就可以按照预期规划运行，实现系统可靠性的控制。文章简述了配电系统可靠性分析的思路，分析了具体评估方法。

关键词：配电系统；可靠性；评估方法

前言

当前我国在规划配电系统的过程中，一般都不设置具体的可靠性目标，而是采用隐性处理的方式，这样配电系统在投入使用时，就需要花费大量资金维护供电的可靠性。为了避免这种规划方式的弊端，需要采用科学的手段对配电系统可靠性进行评估，按照实际需求对电力资源进行合理分配，减低供电费用，提升配电系统运行的可靠性。

1 配电系统可靠性分析思路

配电系统可靠性分析的主要目标就是可以准确评价出系统运行时的可靠性，并将评估结果作为依据，对设计中存在的问题进行修正。具体评估思路如下：首先，对系统数据进行分析，评估历史的可靠性，就是根据历史数据判断系统运行能力。一般都是由系统运行部门负责这项工作，分析系统没有大大预期可靠性的原因，判断系统的薄弱环节在哪。如果问题出在设计方案上，需要与工程规划部门共同合作解决问题。其次是制作预测模型，就是根据备选设计方案预测系统未来一段时间内运行的可靠性，主要是针对配电系统中的某一个部分，预见其在运行时有可能出现的问题，提出提升系统运行可靠性的方法。最后是校正预测模型，预测模型建立以后，需要将历史数据作为依据对其进行校正，使其与历史情况相符，这样才能保证预测模型不脱离实际。值得注意的是，模型校正是一个非常复杂的过程，需要配电系统运行部门提供真实、完整的历史数据，并考虑到系统运行的外界环境因素，用电需求变化因素等，将所有因素都考虑到，然后对参数进行谨慎调整，这样才能对系统未来运行状态进行准确预测，判断其可靠性是否可以达到预期要求[1]。

2 配电系统可靠性评估方法

2.1 计算流程

第一，需要设置一个可靠性限值，主要包括两项内容，一是基本目标值，二是所允许的偏差范围；第二，在计算程序中输入模型和相关数据，数据可以来源于现有系统，也可以来源于拟建的配电系统；第三，启动计算程序，开始计算，得出预期可靠性。这种评估性的计算主要包括两项内容，一是预期停电频率，二是预期停电时间，一般都是采用图形的方式显示计算结果，这种方法比较直观，一旦某个结果超过合格范围，用户一眼就可以看出；第四，需要对计算结果进行审查，如果计算结果与预期相差太多，需要将该结果作为依据对系统模型进行调整；第五，重新运行经过调整后的模型，得到新的结果，重复上述步骤，直到得到令人满意的结果为止。根据结果修改设计时，通常采用两种方法，一是根本原因分析方法，适合用于确认可靠性较低的水平，需要判断出在这种情况下设备的使用会受到哪些影响；二是灵敏度分析方法，适合用于确认可靠性较高的水平，需要判断出在这种情况下设计对系统可靠性产生哪些影响。实际上这就是对设备参数进行微量调整的过程，能够反映出系统可靠性的变化[2]。

2.2 网络模拟评估法

该种方法将电力系统的拓扑结构作为基础，就是把实际网络转换为可靠性网络，这一网络将设备的串并联作为基础。串联设备中，一旦其中一台设备出现停运问题，整个链条中的设备都会受到影响，且失效率问题会累加。并联设备中，需要根据容量来确定设备是否存在冗余，如果存在，需要停运其他并联路径。具体计算过程如下：首先是模拟配电系统的拓扑结构，将这些结构转换成一些“表达式”，这些表达式具有明显的串并联可靠性特征；其次是计算，这些表达式以控制系数的形式展现在计算机模型中，对系统可靠性进行计算。最终的计算结果显示了电源与负电荷之间的连续性，代表二者之间不发生中断的可能性。网络模拟评评估法最大的优点就是操作简单，一般用于与基本可靠性评估上。最大的缺点是评估过程的动态性不好，不能对开关切换过程进行及时响应，且适用范围较窄，只能用于基本拓扑结构中，结构中任何一个环节发生变化，就无法完成模拟过程[3]。

2.3 马尔科夫模拟评估法

该种方法主要是对系统运行状态进行评估，将评估重点放在状态的转换上，模拟过程中可以辨识出各种运行状态，实现状态间的灵活转换，可以再现系统的转换条件，并根据这些模拟过程以及结果计算出系统处于某种状态下的时间，具体计算过程如下：首先，建立状态空间图，该图要能够反映出元件的状态转移过程，一共包含2N个状态数，其中N代表运行与停运的状态数；其次，将状态空间图作为依据建立转移矩阵，其中的维数代表系统状态数，就是说状态与列、行之间一一对应；第三，利用马尔科夫过程逼近原理，用数学式表示就是PT=P，其中P代表极限状态概率矢量，T代表转移矩阵；第四，上一步骤的计算中，得出独立矩阵的个数为N-1个，因此需要对其添加全概率条件，保证所有状态的概率加和为1，最终得到一个矩阵方程；最后，采用线性代数计算方法解出矩阵，得到最终结果，这个结果就是配电系统处于各种运行状态下的概率。这种模拟评估方法的最大优点就是灵活性较高，适应性强，尤其适用于那些转换细节比较明确的配电系统。但是这种模拟评估方式也有自身的弱点，一是缺乏记忆力，就是模拟过程与状态的形成过程无关；二是计算量方面有较大弱势，尤其是N值比较大时，建立状态空间图时就存在困难[4]。

2.4 解析模拟评估法

与上一种状态不同的是，其不需要对事故状态进行一一列举，而是采用以下方式：首先，根据配电系统运行历史数据选择一个事故，p为该事故发生的可能性；其次，对系统对这一事故的反应进行模拟，并计算相应参数，判断出事故对系统元件的影响；第三，使用概率p及上一步的计算结果综合评定该事故对系统的影响；最后，选择一个新的事故，重复上一个步骤，直到将所有可能发生的事故都模拟完成为止。整个模拟过程中最重要的就是第二步，因为系统发生事故以后，有可能会引发一系列复杂事件，事故对供电的影响方式不同，要求能够模拟出事故发生后的一系列事件，准确判断出相同事故对不同用户产生的负面影响。这种方法的最大优点就是可以对配电系统的可靠性进行量化模拟，准确度较高[5]。

3 结束语

配电系统的可靠性对整个电网系统的运行产生重要影响，进而影响社会生产以及人们的正常生活，因此应当采用科学的方法对配电系统稳定性进行模拟评估。实践证明，每种模拟方法都有自身的优势和劣势，需要技术人员根据实际情况合理选择，提升评估的准确性，提高配电系统运行的可靠性。

参考文献

[1]雷秀仁，任震.处理配电系统可靠性评估不确定性的未确知数学方法[J].电力系统自动化，2005，17：28-33.

[2]任震，万官泉.参数不确定的配电系统可靠性区间评估[J].中国电机工程学报，2003，12：71-76.

[3]齐先军，彭翔天.基于浴盆形故障率函数的配电系统可靠性评估算法[J].电力系统保护与控制，2015，5：81-87.

[4]沈宏，付广春.改进最小路法在配电系统可靠性评估中的应用[J].中国电力，2010，10：20-22.

[5]范明天，苏傲雪.基于可靠性的配电网规划思路和方法讲座五配电系统可靠性评估方法[J].供用电，2011，5：12-18.