萬凌云，何國軍，王宏剛，張 盈，王 艷

（1．國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院，重慶401123；2．國家電網(wǎng)公司，北京100000；3．重慶師范大學(xué)，重慶401331）

電力工程技術(shù)

基于可靠性評(píng)估的配電網(wǎng)典型運(yùn)行方式優(yōu)選

萬凌云1，何國軍1，王宏剛2，張 盈1，王 艷3

（1．國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院，重慶401123；2．國家電網(wǎng)公司，北京100000；3．重慶師范大學(xué)，重慶401331）

以年度或季節(jié)為時(shí)間單位，進(jìn)行方式調(diào)整的配電網(wǎng)典型運(yùn)行方式安排的工作中，引入可靠性評(píng)估環(huán)節(jié)，依據(jù)《中壓配電網(wǎng)可靠性評(píng)估導(dǎo)則》，利用配電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算分析軟件，對(duì)各運(yùn)行方式進(jìn)行可靠性指標(biāo)分析，為確定最優(yōu)典型運(yùn)行方式提供量化的技術(shù)支撐。

可靠性評(píng)估；典型運(yùn)行方式；最優(yōu)化

配電網(wǎng)運(yùn)行方式調(diào)整，指通過改變網(wǎng)絡(luò)中開關(guān)的開合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重構(gòu)。根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，將運(yùn)行方式分為典型運(yùn)行方式與特殊運(yùn)行方式。典型運(yùn)行方式主要指根據(jù)電源穩(wěn)定出力、區(qū)域負(fù)荷分布、中長期負(fù)荷預(yù)測(cè)值等數(shù)據(jù)資料制定出的較大區(qū)域電網(wǎng)的長期運(yùn)行方式，通常以年度或季節(jié)為時(shí)間單位進(jìn)行方式調(diào)整；特殊運(yùn)行方式主要指針對(duì)計(jì)劃檢修、短期工程施工、重點(diǎn)負(fù)荷保電等，需要作短期特殊供電安排的局部電網(wǎng)所制定出的短期運(yùn)行方式，通常以天為時(shí)間單位進(jìn)行方式調(diào)整。

近年來，隨著我國配電網(wǎng)建設(shè)投入的不斷加大，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益完善，配電網(wǎng)的運(yùn)行方式更加靈活多樣，如何選擇適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行需求的最佳運(yùn)行方式成為調(diào)度技術(shù)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)了解，目前配網(wǎng)運(yùn)行方式的確定一般采用線路潮流估算結(jié)合“N－1”事故預(yù)想等傳統(tǒng)方法，這難以實(shí)現(xiàn)停電風(fēng)險(xiǎn)的精確量化和供電可靠性最優(yōu)。為優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行方式的安排流程，我們?cè)谶\(yùn)行方式制定過程中引入可靠性評(píng)估環(huán)節(jié)，即依據(jù)《中壓配電網(wǎng)可靠性評(píng)估導(dǎo)則》（DL／T 1563—2016）［1］，利用配電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算分析軟件，對(duì)各運(yùn)行方式進(jìn)行可靠性量化評(píng)估，為最優(yōu)運(yùn)行方式選取提供數(shù)據(jù)支撐。

典型運(yùn)行方式與特殊運(yùn)行方式的可靠性評(píng)估具有不同的側(cè)重點(diǎn)，前者側(cè)重于比對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)各可行運(yùn)行方式的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)；后者側(cè)重于分析特定區(qū)域電網(wǎng)或負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)變化以及對(duì)系統(tǒng)供電可靠性造成的影響［2］。

本文僅探討配電網(wǎng)典型運(yùn)行方式的可靠性評(píng)估方法，特選取兩條具有相互聯(lián)絡(luò)關(guān)系的10 kV線路供電的區(qū)域，制定可行的典型運(yùn)行方式，對(duì)各運(yùn)行方式下的系統(tǒng)供電可靠性作量化評(píng)估，從而確定上述兩條線路的最佳典型運(yùn)行方式。

1 評(píng)估模型、方法與指標(biāo)

本文采用的方法是電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中壓配電網(wǎng)可靠性評(píng)估導(dǎo)則》（DL／T 1563—2016）中推薦的故障模式后果分析法。設(shè)施停運(yùn)模型采用計(jì)及預(yù)安排停運(yùn)的三狀態(tài)模型，可靠性指標(biāo)選取系統(tǒng)平均停電頻率期望值（SAIFI）、系統(tǒng)平均停電期望值（SAIDI）、系統(tǒng)平均供電可靠率期望值（ASAI）、系統(tǒng)缺供電量期望值（ENS）等4個(gè)基本指標(biāo)。故障模式后果分析法的主要計(jì)算過程如下［1，3］。

1）枚舉單個(gè)設(shè)施故障，計(jì)入設(shè)施故障后斷路器跳閘、故障隔離、恢復(fù)供電過程，確定故障對(duì)各負(fù)荷點(diǎn)的停電影響，進(jìn)一步確定各負(fù)荷點(diǎn)的故障停電率和故障停電時(shí)間。

2）對(duì)所有設(shè)施單獨(dú)故障后各負(fù)荷點(diǎn)的故障停電率和故障停電時(shí)間列表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成故障模式后果分析表。記故障后會(huì)造成負(fù)荷點(diǎn)LP停電的設(shè)施集為N，設(shè)施集中第i個(gè)設(shè)施的故障停運(yùn)率和故障修復(fù)時(shí)間分別為λi，ri。該負(fù)荷點(diǎn)的故障停電率和故障停電時(shí)間期望值分別為λLP－F，uLP－F。則有

3）根據(jù)負(fù)荷點(diǎn)故障停電率期望值和故障停電時(shí)間期望值計(jì)算該負(fù)荷點(diǎn)的其他可靠性指標(biāo)。

4）依次計(jì)算每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上通過加權(quán)平均計(jì)算系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。

注1：當(dāng)負(fù)荷點(diǎn)可通過開關(guān)切換恢復(fù)供電時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)停電時(shí)間由設(shè)施故障修復(fù)時(shí)間減少為故障停電轉(zhuǎn)供時(shí)間，或故障點(diǎn)上游恢復(fù)供電時(shí)間。

注2：在計(jì)算預(yù)安排停電的影響時(shí)，計(jì)算原理和過程與故障停電類似。

2 應(yīng)用流程

2．1 參數(shù)收集

從相關(guān)信息系統(tǒng)和文件資料中收集可靠性評(píng)估所需的全部基礎(chǔ)參數(shù)（配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、配電設(shè)施基礎(chǔ)參數(shù)、負(fù)荷值）和可靠性參數(shù)，導(dǎo)入或輸入計(jì)算軟件。負(fù)荷值采用近年度最大負(fù)荷時(shí)刻的各饋線負(fù)荷值，在確定典型運(yùn)行方式時(shí)，預(yù)安排停電及故障停電相關(guān)可靠性參數(shù)均應(yīng)納入計(jì)算。

2．2 運(yùn)行方式制定

根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作的需要，制定多種可行的運(yùn)行方式。

2．3 運(yùn)行方式比選

根據(jù)評(píng)估的關(guān)注重點(diǎn)，選定一個(gè)或若干個(gè)可靠性評(píng)估指標(biāo)作為比選指標(biāo)。對(duì)不同待選運(yùn)行方式進(jìn)行可靠性評(píng)估，通過對(duì)各運(yùn)行方式下，系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的計(jì)算分析，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)維的實(shí)際需求，確定最優(yōu)運(yùn)行方式。

3 案例分析

3．1 評(píng)估對(duì)象

為了確定某地區(qū)2條配電線路的最佳典型運(yùn)行方式，將F1線路（單線圖見圖1）及F2線路（單線圖見圖2）作為評(píng)估對(duì)象。F1線路及F2線路采用單聯(lián)絡(luò)接線方式，F(xiàn)1線路中段通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)與F2線路中段相連，互為備用。

圖1 F1線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單線圖

3．2 基礎(chǔ)資料收集及處理

1）基礎(chǔ)參數(shù)

配電設(shè)施基礎(chǔ)參數(shù)：各種配電設(shè)施規(guī)模如表1所示。

負(fù)荷點(diǎn)數(shù)據(jù)：獲取該區(qū)域近年度最大負(fù)荷時(shí)刻的各饋線負(fù)荷，F(xiàn)1線為2．393 MVA，F(xiàn)2線為2．635 MVA。饋線上各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷容量依據(jù)負(fù)荷點(diǎn)所在饋線負(fù)荷，以各臺(tái)配電變壓器的裝機(jī)容量為權(quán)重進(jìn)行負(fù)荷容量分配。

2）可靠性參數(shù)

典型運(yùn)行方式可靠性評(píng)估需要設(shè)備故障停電及預(yù)安排停電相關(guān)可靠性參數(shù)。采用設(shè)備典型可靠性參數(shù)作為評(píng)估軟件的輸入?yún)?shù)。具體參數(shù)如表2～4所示。

表1 配電設(shè)施規(guī)模

圖2 F2線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單線圖

表2 設(shè)備故障停運(yùn)率及故障修復(fù)時(shí)間

表3 故障定位隔離時(shí)間、開關(guān)操作時(shí)間類參數(shù)h

表4 預(yù)安排停電相關(guān)參數(shù)

3．3 運(yùn)行方式制定及分析

采用線路潮流估算并結(jié)合“N－1”事故預(yù)想等傳統(tǒng)方法篩選出兩種相對(duì)較優(yōu)的運(yùn)行方式：原運(yùn)行方式和新運(yùn)行方式。

1）原運(yùn)行方式

F1和F2線采用單聯(lián)絡(luò)接線模式，為變電站站內(nèi)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具體聯(lián)絡(luò)方式為F1線路末段通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)與F2線路中段相連，網(wǎng)絡(luò)接線清晰。

其中，F(xiàn)1線路負(fù)荷為2．393 MVA，負(fù)載率為35．103%；F2線路負(fù)荷為2．635 MVA，負(fù)載率為38．65%。兩條饋線互為備用，且備用容量均大于50%。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，故障段下游非故障區(qū)域可通過方式倒換由對(duì)側(cè)饋線進(jìn)行供電，電網(wǎng)供電可靠性較高。在原運(yùn)行方式下，聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，F(xiàn)1與F2線路的其余開關(guān)元件均處于閉合狀態(tài)。

2）新運(yùn)行方式

F1線路較F2線路長1．492 km，負(fù)荷值較F2線路低0．242 MVA。在原運(yùn)行方式下，聯(lián)絡(luò)開關(guān)至F1線路主電源間僅有1臺(tái)斷路器（圖1中DL5）可作為新運(yùn)行方式下的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，且斷路器距離聯(lián)絡(luò)開關(guān)較遠(yuǎn)。若合上原聯(lián)絡(luò)開關(guān)，斷開F1線路DL5斷路器，會(huì)造成配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較大變化，因而不采取這種方式；聯(lián)絡(luò)開關(guān)至F2線路主電源間有3臺(tái)斷路器可作為新運(yùn)行方式下的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)。合上原聯(lián)絡(luò)開關(guān)，斷開距離原聯(lián)絡(luò)開關(guān)最近的F2線斷路器DL5，記為新運(yùn)行方式。

在新運(yùn)行方式下，F(xiàn)1線路總長11．058 km，其中架空線路長6．49 km，電纜線路長4．568 km，含有負(fù)荷點(diǎn)49個(gè)（包括原F1線路LP1～LP38和原F2線路LP4～LP14），開關(guān)設(shè)備15臺(tái)，負(fù)荷3．190 1 MVA，負(fù)載率46．80%；F2線路總長4．158 km，其中架空線路2．799 km，電纜線路1．359 km，有負(fù)荷點(diǎn)10個(gè)（LP1～LP3和LP15～LP21），開關(guān)設(shè)備6臺(tái)，負(fù)荷1．837 9 MVA，負(fù)載率26．96%。

3．4 不同運(yùn)行方式對(duì)供電可靠性的影響分析

選取系統(tǒng)平均停電頻率期望值（SAIFI）、系統(tǒng)平均停電時(shí)間期望值（SAIDI）、平均供電可靠率期望值（ASAI）以及系統(tǒng)缺供電量期望值（ENS）等指標(biāo)作為比選指標(biāo)，在2種運(yùn)行方式下各系統(tǒng)可靠性指標(biāo)如表5所示。從表5數(shù)據(jù)可知，在新運(yùn)行方式下，系統(tǒng)平均停電頻率期望值（SAIFI）、系統(tǒng)平均停電時(shí)間期望值（SAIDI）、平均供電可靠率期望值（ASAI）以及系統(tǒng)缺供電量期望值（ENS）等指標(biāo)均有一定的改善。因此，建議采用新運(yùn)行方式。

表5 系統(tǒng)改變運(yùn)行方式前后可靠性指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié)束語

本文主要介紹了典型運(yùn)行方式的可靠性評(píng)估方法及流程，即依據(jù)《中壓配電網(wǎng)可靠性評(píng)估導(dǎo)則》中的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法，利用配電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算分析軟件，對(duì)各運(yùn)行方式進(jìn)行可靠性指標(biāo)分析，為最優(yōu)運(yùn)行方式的確定提供量化技術(shù)支撐。評(píng)估流程是：收集基礎(chǔ)參數(shù)及可靠性參數(shù)——制訂可行的運(yùn)行方式——計(jì)算分析各待選運(yùn)行方式下的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)——根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)維需求，確定最優(yōu)典型運(yùn)行方式。

文中案例按照上述流程，對(duì)兩種運(yùn)行方式下的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析，在新運(yùn)行方式下，系統(tǒng)平均停電頻率期望值（SAIFI）、系統(tǒng)平均停電時(shí)間期望值（SAIDI）、平均供電可靠率期望值（ASAI）以及系統(tǒng)缺供電量期望值（ENS）等指標(biāo)均有一定的改善。因此，新運(yùn)行方式為最優(yōu)典型運(yùn)行方式。

另外，對(duì)于各可靠性指標(biāo)比對(duì)結(jié)果的不一致，如系統(tǒng)運(yùn)行方式A對(duì)于運(yùn)行方式B的系統(tǒng)平均停電頻率期望值（SAIFI）、系統(tǒng)平均停電時(shí)間期望值（SAIDI）、平均供電可靠率期望值（ASAI）均較高。同時(shí)，在缺供電量期望值（ENS）也較高的情況下，應(yīng)根據(jù)供電企業(yè)的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)行方式選取。若供電企業(yè)側(cè)重于供電可靠性，則運(yùn)行方式A為最優(yōu)方式；若運(yùn)維單位側(cè)重于注重缺供電量指標(biāo)時(shí)，則運(yùn)行方式B為最優(yōu)。

［1］ 國家能源局．中壓配電網(wǎng)可靠性評(píng)估導(dǎo)則：DL／T 1563—2016［S］．北京：中國電力出版社，2016．

［2］ 張盈，楊群英，黃江晨，等．配電網(wǎng)特殊運(yùn)行方式的可靠性評(píng)估［J］．重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2016，21（4）：45－48．

［3］ 萬凌云，王宏剛，王艷，等．基于我國配電網(wǎng)現(xiàn)狀的供電可靠性評(píng)估模型與方法研究及應(yīng)用［J］．重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2016，21（4）：39－44．

A Study on the Optim al Selection for Typical M odes of Operation of the Distribution Network Based on the Reliability Assessment

WAN Lingyun1，HE Guojun1，WANG Honggang2，ZHANG Ying1，WANG Yan3
（1．Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401123，P．R．China；2．State Grid Corporation of China，Beijing 100000，P．R．China；3．Chongqing Normal University，Chongqing 401331，P．R．China；）

This paper studies the introduction of the reliability assessment into typicalmodes of operation of the distribution network which are adjusted by year or season．According to Guidelines of the Reliability Assessment for Medium-Voltage Distribution Network，bymeans of the computation and analysis software for distribution network planning，it also introduces the reliability index analysis of differentmodes of operation，which can provide quantitative technical support for the determination of the optimal one．

reliability assessment；typicalmodes of operation；optimization

TM732

A

1008-8032（2017）02-0027-05

2016－10－12

萬凌云（1983－），高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)可靠性及配電網(wǎng)技術(shù)。