栗秋華，萬凌云，徐江濤，岳鑫桂，楊群英，徐　菁

(1. 國網重慶市電力公司，重慶　400014；2.國網重慶市電力公司電力科學研究院，重慶　401123；3．國網重慶江北供電公司，重慶　401147)

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重慶北部新區(qū)配電網供電可靠性薄弱環(huán)節(jié)分析

栗秋華1，萬凌云1，徐江濤2，岳鑫桂2，楊群英1，徐菁3

(1. 國網重慶市電力公司，重慶400014；2.國網重慶市電力公司電力科學研究院，重慶401123；3．國網重慶江北供電公司，重慶401147)

為了順應供電可靠性管理由事后統計評價向事前預測評估轉變的趨勢，國家電網公司牽頭制訂了行業(yè)標準《中壓配電網可靠性評估導則》。導則指出評估過程應直接導入現有的GIS、PMIS數據避免人工干預，為此利用配電網規(guī)劃計算分析軟件 DPCAS計算出重慶市北部新區(qū)配電網的可靠性指標，并根據評估結果對系統供電薄弱環(huán)節(jié)提出了相應的改善措施。計算結果表明提出的改善措施能夠明顯提升該區(qū)供電可靠性。

配電網；可靠性評估；薄弱環(huán)節(jié)；改善措施

0　引　言

隨著國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶對供電可靠性提出了更高的要求，僅僅通過對停電事件的統計進行供電可靠性評價分析已難以適應高供電可靠性的需求，供電可靠性管理由事后統計評價向事前預測評估轉變已成為不可逆轉的必然趨勢。

供電系統可靠性評估能夠有效指導供電系統規(guī)劃、設計、建設、改造、運行及管理，改善系統的供電可靠性，提高電網投資效益[1-2]，國內外越來越多的供電企業(yè)正在開展或計劃開展此項工作。在此背景下，2013年6月電力行業(yè)可靠性管理標準化技術委員會委托國家電網公司開展中壓配電網可靠性評估技術規(guī)范研究工作，于2015年9月形成了《中壓配電網可靠性評估導則》報批稿[3]。

依據《中壓配電網可靠性評估導則》，利用配電網規(guī)劃計算分析軟件，對重慶市北部新區(qū)示范區(qū)10條10 kV線路進行可靠性分析和電網薄弱環(huán)節(jié)辨識，提出了相應的改善措施，對改善措施的實施效果進行了定量評估，對區(qū)域供電可靠性水平的提升起到了積極的促進作用。

1　配電網可靠性評估指標和方法

1.1所選擇的評估指標

配電網可靠性評估指標[1，4]可分為負荷點指標和系統指標兩大類。評估的指標有平均供電可靠率(ASAI, %)、系統平均停電頻率(SAIFI, 次/(戶·a)系統平均停電時間(SAIDI, h/(戶·a)、系統缺供電量(ENS，kW·h)、年平均停電持續(xù)時間(ULP, h/a)、平均停電持續(xù)時間(rLP, h/次)、缺供電量(ENS-LP, kW·h/a)等。

1.2配電網建模和指標計算方法

根據中電聯可靠性中心頒布的《電力可靠性管理代碼》，中國供電系統用戶供電可靠性停電配電設備可分為9大類，每個大類又細分為若干小類[5]。

圖1　三狀態(tài)轉移模型

結合《供電系統用戶供電可靠性工作指南》中的“配電設備對設備故障停電率指標的影響關系表”[6]，可建立主要配電設備的模型，進而構建配電網模型。比如，架空線路導線本體及其附屬設備故障均影響架空線路故障停電率計算，可將架空線路導線本體及其附屬設備歸并到架空線路模型中。建立整個配電網模型時，還考慮到配電網設施停運模型，如圖1所示，即設施的運行狀態(tài)、強迫停運狀態(tài)和預安排停運構成的三狀態(tài)模型。模型建立完成后，從GIS、PMIS系統中導出各個元件的基礎數據，如：元件故障率、修復率、修復時間等。根據計算模型和基礎數據采用最小路可靠性計算方法進行評估。該方法是在故障模式后果分析法基礎上對故障后果搜索方法進行了改進，其只適用于開環(huán)運行的配電網。計算步驟如下：

1)求取單個負荷點的最小路上設施和非最小路上設施；

2)將該負荷點非最小路上設施故障的影響折算到相應的最小路的節(jié)點上；

3)對該負荷點最小路上設施故障進行枚舉，形成該負荷點的故障停電率期望值和年故障停電時間期望值列表，由此得到該負荷點的可靠性指標；

4)依次計算每個負荷點的可靠性指標，并在此基礎上計算系統可靠性指標。

注1：當負荷點可通過開關切換恢復供電時，負荷點停電時間由設施故障修復時間減少為故障停電轉供時間或故障點上游恢復供電時間。在計算預安排停電的影響時，計算原理和過程與故障停電類似。

2　區(qū)域供電可靠性分析

2.1區(qū)域概括

重慶市北部新區(qū)示范區(qū)為A類供電區(qū)域，負荷密度26.9 MW/km2，經濟發(fā)展水平穩(wěn)定、良好，主要負荷類型為第三產業(yè)，用電負荷性質主要為商業(yè)、辦公、居民用電，區(qū)域內有北部新區(qū)管委會、高新產業(yè)園等重要用戶，配電網線路共有中壓10 kV公用線路10條，電纜化率100%，線路聯絡率100%，線路N-1比例85%，主干線路平均分段數3.5，主干線與分支線無配置帶保護分界開關；實現配電自動化的線路9條，配電自動化三遙終端覆蓋率90%；線路典型接線方式主要為單環(huán)網；配電網設備狀態(tài)評價嚴重狀態(tài)占0%，異常狀態(tài)0%，注意狀態(tài)1.5%，正常狀態(tài)98.5%。

2.2計算參數

可靠性評估計算需要輸入基礎參數和可靠性參數?；A參數主要是潮流計算需要的參數，包括網絡拓撲結構參數、配電線路基礎參數、配電變壓器基礎參數和負荷點參數等。其中，負荷點數據包括負荷容量、用戶數、重要級別?？煽啃詤蛋ü收贤＿\率、平均故障修復時間、預安排停運率、平均預安排停運持續(xù)時間以及與停電時間有關的時間類參數，如平均故障定位隔離時間、聯絡開關平均切換時間等[2]。根據區(qū)域內的歷史停電數據可統計得到可靠性評估所需的全部可靠性參數，具體如表1～表3所示。

表1　設施故障率及修復時間

注：忽略開關故障率及修復時間，“”表示忽略不計

表2　定位隔離相關參數

2.3評估結果分析

依據最小路可靠性計算方法利用中國電力科學研究院研發(fā)的配電網規(guī)劃計算分析軟件 DPCAS，計算出重慶市北部新區(qū)配電網的可靠性指標：區(qū)域內供電可靠率為99.975 0%，其中僅考慮故障停電時的供電可靠率為99.989 9%，僅考慮預安排停電時的供電可靠率為99.997 1%；系統平均停電時間為1.1356 h/(戶·a)，其中故障平均停電為0.884 0 h/(戶·a)，占比77.84%。

表3　恢復供電參數

統計分析各條饋線的平均停電時間，其分布情況如圖2。北部新區(qū)示范區(qū)9回10 kV饋線中，有6回饋線平均停電時間小于2 h/(戶·a)，有2回饋線平均停電時間在2～4 h/(戶·a)，僅1回饋線平均停電時間大于4 h/(戶·a)，整體上看饋線平均停電時間基本在合理范圍內。

圖2　北部新區(qū)示范區(qū)饋線平均停電持續(xù)時間分布圖

饋線名稱平均停電持續(xù)時間SAIDI/(h·(戶·a)-1)平均供電可用率ASAI/%林火線0.771399.9836林加線1.930299.9800林坡線0.719099.9720林王線1.565399.9645騎錦一線2.340599.9572騎錦二線0.998699.9868騎財一線4.075299.9957騎財二線1.567199.9837騎高線3.042899.9727

從表4可看出，平均供電可用率在99.95%以上的有9條饋線，占到總數的100%，其中有4回線路供電可用率低于99.98%，由此可見，北部新區(qū)示范區(qū)線路仍有改造的需要。

2.4可靠性薄弱環(huán)節(jié)分析

根據評估結果可以找出可靠性較低的線路、環(huán)節(jié)、設備等，準確定位到薄弱環(huán)節(jié)，從而快速找到影響可靠性的原因并進行改造。

2.4.1配電網系統薄弱環(huán)節(jié)

1)從網架結構分析，北部新區(qū)示范區(qū)配電網中采用單聯絡線的饋線共有2回，分別為林坡線、騎高線，可用率分別為99.97%和99.972 7%。通過分析發(fā)現，騎高線實現了配電自動化，林坡線尚無，且林坡線路供電距離較長，故可用率低于騎高線。應在后期改造中進行相應的切改，縮減供電距離，實現配電自動化。

2)從可靠性指標方面分析，林坡613線整體可靠性最低，只有99.972 3%，主要是因為其現階段線路長度較長，負荷較重。從接線模式上看，其為單輻射線路，在部分故障情況下將無法轉帶線路負荷，且該線路較長，因此故障率較大，達0. 520 005次/a，隨著負荷的增長，線路供電可用率降低很快，故該線路的供電可靠性問題應盡快改善?；谝陨戏治?，建議在后期電網改造中進行線路的切改，縮短供電距離。

2.4.2重要用戶薄弱環(huán)節(jié)

北部新區(qū)示范區(qū)重要用戶有4個，分別為救援指揮中心、兩江新區(qū)管委會、渝富總部、渝高新科技。其中救援指揮中心可靠性最低，這主要是因為其供電線路林王線可靠性相對較低，為99.964 5%，從而影響到救援指揮中心配電變壓器的供電可靠性，其次，從林王線的結構可以看出，救援指揮中心所在的同舟佳心開閉所為單電源，導致其供電可靠性較低。鑒于以上問題，建議在后期改造中，對同舟佳心開閉所進行雙電源改造，從而提高救援指揮中心供電可靠性。

2.4.3技術管理薄弱環(huán)節(jié)

1)配電網自動化程度低，北部新區(qū)示范區(qū)林坡線自動化工作僅限于設計規(guī)劃，因此大量的事故查找、轉電操作均需通過人工進行。比如故障指示器安裝較少導致故障點查找較為困難。

2)網架結構不合理，部分重要客戶所在開閉所仍未實現雙電源，導致供電可靠性相對較低，應持續(xù)優(yōu)化網絡架構。

3　改善措施及其效果分析

根據北部新區(qū)配電網薄弱環(huán)節(jié)分析結果，從網絡結構、設備配置、運維管理等方面提出了可行的可靠性改善措施。

3.1設備或線路改造

北部新區(qū)示范區(qū)雖然負荷發(fā)展很快，但建設時間不長，可靠性基本達到A類區(qū)域標準，不宜進行大規(guī)模改造。影響系統平均供電可靠性最大的林坡線613目前屬于架空和電纜混合的線路，且該線路路徑太長，牽連設備較多因此故障率高。針對林坡線的改造方式有兩步：1)裝設配電自動化；2)切改線路，具體來說就是將線路的一部分切換至騎龍變電站，在北環(huán)立交電纜分支箱中的1路供電開關打開，另外連接財富南樓開閉所內的691出線作為供電電源。將林坡線613分成2部分，一部分由柏林站供電，一部分有騎龍站供電。采用上述改造方法的效果見表5。

表5林坡線改造效果對比

改造方法指 標平均停電持續(xù)時間SAIDI/(h·(戶·a)-1)停電頻率/(次·a-1)平均供電可用率ASAI/%改造前1.94891.245699.9723第1步1.11291.245699.9842第2步1.11561.021599.9870

3.2管理措施

從綜合管理計劃停電和提升運維管理水平方面采取系列措施，可有效降低停電時間。主要措施有：1)推廣帶電作業(yè)，在預安排停電比例較大的情況下，提高不停電作業(yè)水平可以大大提高用戶供電可靠率；2)加強綜合停電管理，按照工程建設和生產運行相結合、大修技改和預試定檢相協調、主網檢修和配網檢修相結合、局內工作和外部工作(公路、市政遷改等)相結合的原則進行綜合停電管理計劃的制定，加強預安排停電管理；3)提高配電自動化水平，對于負荷增長趨于穩(wěn)定、一次網絡比較成熟的地區(qū)，以及網架結構很薄弱、暫時無法改造的地區(qū)，可采用配電網自動化系統，隔離故障區(qū)段，縮小故障停電范圍，加快故障恢復時間。

4　結　語

利用配電網計算分析軟件對重慶市北部新區(qū)配電網進行可靠性分析和薄弱環(huán)節(jié)辨識，并根據評估結果提出了配電自動化、切線改造以及為重要用戶加裝雙電源等方法，對提高區(qū)域內供電可靠性具有重要的指導意義。最后對所提出的配電網改造方法的實施效果進行了定量評估。在評估過程中完全使用國網統推的GIS系統直接導入，沒有任何人為加工，避免了人工干預導致數據誤差和數據不一致的問題，同時也大大減輕了規(guī)劃人員的工作量，所得結果與現場情況一致。證明了《中壓配電網可靠性評估導則》提出的宜采用信息系統導入數據的可行性和必要性。

[1]國家電網公司組．電力可靠性理論基礎[M]．北京：中國電力出版社，2012：57-58．

[2]萬凌云，吳高林，宋偉.高可靠性配電網關鍵技術及應用[M].北京：中國電力出版社，2015：4-5．

[3]萬凌云，王主丁，伏進，等.中壓配電網可靠性評估技術規(guī)范研究[J]. 電網技術，2015,39(4)：1096-1100.

[4]王成山，羅鳳章．配電系統綜合評價理論與方法[M]．北京：科學出版社，2011：128-166．

[5]中國電力企業(yè)聯合會電力可靠性管理中心．電力可靠性管理代碼[M]．北京：中國電力出版社，2013：115-118．

[6]國家電網公司組．供電系統用戶供電可靠性工作指南[M]．北京：中國電力出版社，2012：103-105．

萬凌云(1983)，碩士、高級工程師，主要研究方向為電力可靠性，電能質量。

In order to comply with the trend that the reliability management of power supply turns from afterwards statistical evaluation to forecast evaluation, the State Grid Corporation takes the lead to develop the industry standards, that is, "Reliability Evaluation Guideline for Distribution System of Medium Voltage". The standards point out that the assesmnet process should import the data from the existing GIS and PMIS data to avoid manual intervention. Therefore, DPCAS (distribution planning calculation analysis software) is adopted to evaluate the reliability index of distribution network in northern newly developed area of Chongqing. Based on the assesment results, some improvement messures are proposed. The calculation results indicate that the proposed measures can significantly enhance the reliability of power supply.

distribution network; reliability evaluation; weak links; improvement measures

TM726

A

1003-6954(2016)03-0035-04

2016-01-16)