魏雪松
摘 要:配電系統(tǒng)包括架空線路、隔離開關(guān)、斷路器等元件。元件眾多,且進行可靠性分析時除了知道這些元件的可靠性參數(shù)外,還要知道這些參數(shù)的分布情況,使得可靠性計算變得比較復(fù)雜。可靠性分析的基本方法分為解析法和蒙特卡洛模擬法,通過分析它們的優(yōu)缺點,得出解析法更適合對配電系統(tǒng)進行分析,不便于進行計算復(fù)雜配電網(wǎng)絡(luò)可靠性的問題,學(xué)者們進行了各方面的改進,最后對未來的研究方向進行了總結(jié)與展望。該文詳細(xì)闡述了配電系統(tǒng)可靠性的基本概念、特點及常用指標(biāo),介紹了配電系統(tǒng)可靠性的常用算法,給出了它們的適用情況和不足之處。該文對各種改進算法進行了比較和分析,指出了各自的優(yōu)缺點。并對配電系統(tǒng)可靠性的研究工作提出了建議和展望,為今后的研究工作提供了一定的借鑒。
關(guān)鍵詞:配電系統(tǒng) 故障模式 可靠性
中圖分類號:TM732 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)10(c)-0024-02
1 影響配電網(wǎng)可靠性的因素
(1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)要根據(jù)用電量及用戶分布決定,供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否合理直接影響供電成效,特別是高載荷供電線路。(2)線路故障率與修復(fù)時間。供電線路出現(xiàn)故障很多情況下是線路工作環(huán)境復(fù)雜,造成線路老化絕緣性降低或破損。人為因素也是影響線路故障率的一大原因。線路的故障率與修復(fù)時間與配電網(wǎng)的自動化程度和管理機制有關(guān)。(3)系統(tǒng)運營維護與管理。系統(tǒng)的運營與管理大致包括:操作人員的技術(shù)水平及供電設(shè)備正常運行的能力;電力公司對配電網(wǎng)故障的檢修質(zhì)量水平;部門管理與調(diào)動人員的能力等。
2 可靠性分析基本方法
2.1 故障模式后果分析法
在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中,故障的出現(xiàn),目前是采用故障定位技術(shù)方法。一般是對戶外的終端單元的信息源進行篩查甄別,而配電網(wǎng)信息受干擾或丟失的可能性較高,因此在應(yīng)用配電網(wǎng)故障定位技術(shù)時,就需要充分考慮信息處理時的容錯能力。選擇合理的故障定位方法和技術(shù),還源自于目前配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性,以及運行工況始終處于動態(tài)變化之中,平衡是一種相對的暫態(tài)。因此,對于配電網(wǎng)故障的出現(xiàn),如何實現(xiàn)快速定位,從而判斷出故障原因并進行隔離,并沒有固定的模式和現(xiàn)成的答案可以對應(yīng),而需要人們積累經(jīng)驗并結(jié)合實際來處理。通常來講,在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中,實現(xiàn)故障的快速定位和隔離,以盡可能短的時間內(nèi)對其他區(qū)間恢復(fù)供電,這種性能的提高,在一定程度上也會導(dǎo)致配電網(wǎng)其他性能的弱化。因此,如何權(quán)衡其中利弊,就需要大家根據(jù)具體情況進行選擇。
2.2 蒙特卡羅模擬法
與解析法所不同的是,蒙特卡洛模擬法采用抽樣的方法進行狀態(tài)的選擇,即根據(jù)不同設(shè)備概率分布函數(shù)抽樣來確定系統(tǒng)的狀態(tài),然后對產(chǎn)生的狀態(tài)進行狀態(tài)估計。解決了由于大規(guī)模配電網(wǎng)中的元件眾多而帶來巨大計算量的問題,但它的計算精度與計算時間的平方成反比,要提高精度,用模擬法的計算的時間將會顯著增加。
2.3 解析法與模擬法的混合
由于蒙特卡洛模擬法與解析法比較各有所長,且各自的優(yōu)缺點互為補充,所以混合法就應(yīng)運而生。
2.4 科學(xué)優(yōu)化系統(tǒng)配置與性能
從目前已有的研究及經(jīng)驗來看,針對配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)相對集中帶來的風(fēng)險,主要從“軟件”和“硬件”兩個方面采取措施來進行優(yōu)化配置,以提高系統(tǒng)的可靠性。首先,可以采取集群化采集、處理、分流分層以及分區(qū)數(shù)據(jù)庫管理模式等數(shù)據(jù)處理方式,從而提高主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力,進而提高系統(tǒng)的可靠性與安全性。其次,應(yīng)從硬件設(shè)施方面來加強主站系統(tǒng)的建設(shè),以提高系統(tǒng)的性能。面對近年來我國配電網(wǎng)建設(shè)與改造速度的加快,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜。在考慮提高配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)可靠性時,可以根據(jù)實際情況在必要區(qū)域,采用帶有數(shù)據(jù)采集處理、存儲和故障處理能力的配電子站系統(tǒng)。從局部提高系統(tǒng)故障的隔離能力和隔離速度,從而使整體上配電網(wǎng)系統(tǒng)故障處理能力提高。因此,科學(xué)地對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)進行優(yōu)化配置,是提高系統(tǒng)可靠性的重要手段之一。
3 提高配電網(wǎng)可靠性的措施
提高配電網(wǎng)可靠性的方法一般有提高配電網(wǎng)的硬件設(shè)施和軟件匹配兩種方法。提高配電網(wǎng)的硬件設(shè)施通常是對配電線路及組成配電網(wǎng)的體統(tǒng)元件進行更新?lián)Q代;對軟件的升級主要是對配電可靠性的平復(fù)算法和控制算法進行改進,同時也包括系統(tǒng)的管理理念和方式的升級。
3.1 硬件措施
(1)改善配電網(wǎng)的電源及其輸電方式。通過提高電源的可靠性,減少電源對配電網(wǎng)可靠性的影響。常見的措施有:增加導(dǎo)線的截面,提高線路的輸送量;實行分段控制,增加變電站之間的聯(lián)絡(luò)線,提高變電站負(fù)荷的轉(zhuǎn)供能力,從而達(dá)到減少停電提高配電網(wǎng)可靠性的目的;縮短10 kV線的供電半徑(常用的方式是增設(shè)10 kV開關(guān)所或增加10 kV的出線回路)。(2)提高配電網(wǎng)的運行靈活性,改善配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對重要的線路采用雙回路供電,提高其輸送能力;增加主干線路開關(guān),架設(shè)分支,盡可能減小停電范圍;實現(xiàn)供電線路的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)布局。(3)提高電網(wǎng)的裝備水平。降低設(shè)備的故障發(fā)生率,積極采用最新的技術(shù)、設(shè)備,減少因設(shè)備老化、過期、損害等問題造成的不必要停電。(4)加強配電網(wǎng)的防護措施。氣候因素是影響配電可靠性的一個重要部分。提高配電網(wǎng)可靠性必須加強配電網(wǎng)應(yīng)對極端條件(如雷擊)的能力。(5)在配電網(wǎng)中加裝分布式電源。分布式電源在配電網(wǎng)中可以起到兩個作用:一是提高配電網(wǎng)的可靠性;二是作為備用能源。分布式電源對環(huán)境的危害小,同時能夠很好的完善配電網(wǎng)的不足。分布式電源的推廣應(yīng)該是未來提高配電網(wǎng)可靠性的一種重要手段。
3.2 軟件措施
隨著配電系統(tǒng)自動化、信息化程度的提高,以及分布式電源的發(fā)展,采用傳統(tǒng)的評估方式對配電可靠性進行評估就顯路后。因此,要提高配電網(wǎng)的可靠性不僅要注重硬件系統(tǒng)的更新,還要注意可靠性評估方式的升級。
(1)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)評估法與安全系統(tǒng)中常用的故障樹分析法相似,貝葉斯網(wǎng)絡(luò)評估法不僅可以計算出配電網(wǎng)單個部件或局部體統(tǒng)對整體可靠性的影響程度,并且能夠估算整個電力系統(tǒng)的可靠性指標(biāo),對電力企業(yè)一個直觀、量化的指標(biāo),彌補了傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)評估方法的不足。(2)模糊可靠性評估算法?;谀:龜?shù)學(xué)的模糊性可靠系統(tǒng)評估法在對配電網(wǎng)記性可靠性評估時可以把諸多的不確定性因素考慮進去,評估結(jié)果具有極高的可信度。(3)混合評估法?;旌显u估法集合了解析法和蒙特卡洛模擬法?;旌显u估法的思路是:首先,利用模擬法將整個系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程進行模擬,然后將模擬的平均持續(xù)時間解析出來。(4)人工智能算法。人工智能算法是在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電力系統(tǒng)可靠性的評估算法。不僅在將對配電網(wǎng)的可靠性評估提高到一個很高的精度,同時解決了兩個以上的多路器同時跳開和因負(fù)荷故障引起的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變的問題。
4 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)水平的進步,大量新設(shè)備、新技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)之中。一方面這是適應(yīng)電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴大的實際需要,另一方面也由此帶來了電網(wǎng)運行可靠性、穩(wěn)定性、安全性問題。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)作為近年來我國電網(wǎng)建設(shè)與改造的重要技術(shù)成果,如何提高其可靠性與穩(wěn)定性是值得廣大電力工作者探討的課題。配電網(wǎng)自動化是當(dāng)前電力系統(tǒng)適應(yīng)社會發(fā)展的要求,實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運行的必要手段。針對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的可靠性,還存在一定的提升空間,有待進一步完善。
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