廖文健

摘要：隨著經(jīng)濟技術的發(fā)展，配電系統(tǒng)可靠性評估引起了人們的廣泛關注。配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，其系統(tǒng)可靠性評估的研究和應用可為電網(wǎng)的建設和改造提供決策依據(jù)，是保證供電質(zhì)量的重要手段。本文闡述了配電體系結(jié)構(gòu)各層的功能，并對配電可靠性進行評估預測，從而提高供電企業(yè)可靠性的控制和管理水平，提高城市電網(wǎng)供電的可靠性。

關鍵詞：配電可靠性；分析設計；技術方法

前言

隨著經(jīng)濟技術的發(fā)展，配電系統(tǒng)可靠性評估引起了人們的廣泛關注。配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，其系統(tǒng)可靠性評估的研究和應用，可為電網(wǎng)建設和改造提供決策依據(jù)，是保證供電質(zhì)量的重要手段。

1配電系統(tǒng)可靠性概述

配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，是整個電力系統(tǒng)與用戶相聯(lián)、向用戶供電的最終環(huán)節(jié)。鑒于配電系統(tǒng)構(gòu)成元件眾多、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜、運行方式多種多樣，給可靠性的評估工作帶來了很大困難，在配電系統(tǒng)可靠性評估過程中，應首先對配電系統(tǒng)的特性予以深入分析和研究。其中，配電系統(tǒng)的可靠性是指供電點到用戶，包括變電所、高低壓線路及接戶線在內(nèi)的整個配電系統(tǒng)及設備按可接受的標準及期望數(shù)量滿足用戶電力及電能需求能力的度量。

配電系統(tǒng)可靠性評估基于兩方面：一方面對現(xiàn)有已運行的配電系統(tǒng)及其主要元件進行歷史的可靠性統(tǒng)計、分析和評價，即量度系統(tǒng)過去的性能；另一方面是為了設計、規(guī)劃和建設新的系統(tǒng)，或者在擴大、改造和發(fā)展現(xiàn)有系統(tǒng)時進行配電系統(tǒng)的可靠性定量評估，即預測系統(tǒng)未來的行為。這兩個方面的研究方法和目的不同，但關系密切。前者是后者的基礎和前提，后者是在前者基礎上的深化和發(fā)展。本文側(cè)重于研究前者，即通過對現(xiàn)有配電系統(tǒng)及其設備可靠性歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析和評價，發(fā)現(xiàn)影響元件和系統(tǒng)可靠性水平的因素，并提出相應的增強性措施。

2影響配電系統(tǒng)可靠性因素

影響配電系統(tǒng)可靠性的因素主要有：停電次數(shù)和停電時間。

其中影響停電次數(shù)的因素有與故障發(fā)生頻率有關的因素、與停電規(guī)模有關的因素、與預安排停電有關的因素。

（1）與故障發(fā)生頻率有關的因素：設備性能（制造、設計、安裝、質(zhì)量）；配電線路長度；負荷的大小與分布；地區(qū)狀況；導線耐雷水平；維護管理；檢修質(zhì)量；設備老化及更新程度；運行操作能力及管理水平；帶電作業(yè)處理故障的能力；外部系統(tǒng)影響。

（2）與停電規(guī)模有關的因素：配電方式（雙回路、雙電源、網(wǎng)狀、環(huán)狀）；系統(tǒng)聯(lián)絡狀況（聯(lián)絡線路、開關功能）；系統(tǒng)與容量及設備的裕度；負荷增長情況；分段開關數(shù)量及自動化程度；調(diào)電倒閘操作能力。

（3）與預安排停電有關的因素：與預安裝停電的合理性；檢修試驗水平；擴建改造施工項目的多少。

影響停電時間的因素則除了上述影響停電次數(shù)的幾種因素之外，還有與故障點探查、排除和修復有關的因素。其中包括：探查故障點的合理化措施、排除故障方式、檢修能力與速度、通信聯(lián)絡方式和恢復供電方式。

3配電系統(tǒng)可靠性的分析設計

3.1可靠性評估預測算法

配電網(wǎng)的可靠性評估方法有兩類：解析法和模擬法。最小路法、網(wǎng)絡等值法、故障遍歷法、故障模式后果分析法等多種算法都是解析法的主要算法，而且這些算法在精度上都是一致的。解析法的計算速度快、相對簡單，在配電系統(tǒng)可靠性評估中應用廣泛，而模擬法耗時較多且精度不高，僅適合于復雜評估系統(tǒng)的計算。

其中模擬法也被稱之為蒙特卡羅法，該方法主要是以元件的原始可靠性數(shù)據(jù)為基礎，并通過計算機抽樣的方式對可能出現(xiàn)的狀態(tài)進行隨機模擬，然后再利用數(shù)理統(tǒng)計的方法對配電系統(tǒng)的可靠性指標進行求解。這種方法的計算量不容易受到系統(tǒng)規(guī)模的影響，因此其常被用于一些規(guī)模較大的復雜配電系統(tǒng)的可靠性評估當中。采用該方法進行可靠性評估計算時，按照是否需要考慮系統(tǒng)狀態(tài)的時序性，又可分為以下幾種方法，即非序貫仿真法、準序貫仿真法以及序貫仿真法等。蒙特卡羅法的基本思想是為求解工程實際問題。首先應建立一個概率模型，并以問題解作為相關參數(shù)，而后對該模型進行抽樣實驗，并計算出所求參數(shù)的統(tǒng)計特征，以此為依據(jù)計算出所求解的近似值，該解的精確度可以采用估計值的標準差來表示。由于采用蒙特卡羅法僅需要計算出模擬元件對配電系統(tǒng)上各個負荷點的影響，所以該方法有效解決了大規(guī)模配電系統(tǒng)中可靠性計算量較大的問題。但需要闡明的是，該方法需要消耗較長的時間，這主要是因為想要使模擬結(jié)果無限接近于真實值就必須反復進行模擬，所以花費的時間會比較長，這也是該方法唯一的缺點。

3.2建模方法分析

可靠性評估預測的建模方法包括精確法和模糊法。精確建模對建模的詳細程度要求較高，需要電網(wǎng)接線及元件的詳細拓撲建模及相關歷史參數(shù)錄入后方能夠進行可靠性評估，計算結(jié)果要求精度較高。精確建模主要包括可靠性評估和可靠性靈敏度分析，當前配電網(wǎng)可靠性評估方法可分為模擬法和解析法兩大類。模糊建模的靈敏度分析、分解和控制可采用精確建模中的靈敏度分析結(jié)果，因為電網(wǎng)的發(fā)展具有延續(xù)性。目前，電網(wǎng)和近幾年的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)近似、管理水平相似，電網(wǎng)可靠性指標與其他因素的靈敏度也是近似的。

3.3靈敏度分析

在最優(yōu)化方法中，經(jīng)常利用靈敏度分析來研究原始數(shù)據(jù)不準確或發(fā)生變化時最優(yōu)解的穩(wěn)定性。通過靈敏度分析還可以決定哪些參數(shù)對系統(tǒng)或模型有較大的影響。根據(jù)影響因素所具有的不同特性，將其分為兩類：一類是不可量化的因素，主要是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)；另一類是可量化的因素，如設備停運時間、負荷水平、設備停運率等。這類因素可以分析對可靠性指標的靈敏度，采用數(shù)值法進行靈敏度分析。

3.4高級應用層設計

首先對各供電分區(qū)采用模糊模型進行可靠性預測，然后將可靠性指標上報到可靠性管理部門或?qū)Ｘ熡煽煽啃怨芾聿块T發(fā)布可靠性宏觀控制指標，從而確定年度可靠性指標目標，利用電網(wǎng)模型庫對可靠性方案進行優(yōu)選。另一方面，采用精確電網(wǎng)模型進行可靠性評估，然后進行靈敏度分析，實行可靠性指標分解。要進行控制方案的輔助設計，根據(jù)最優(yōu)控制方案排序?qū)嵭械椒桨傅膮f(xié)調(diào)分解，將控制方案分配到各部門，形成各自的控制目標，制定各自的控制方案，并最終將控制方案發(fā)布到相關執(zhí)行部門和工作人員手中。

4提高配電系統(tǒng)可靠性的技術方法

（1）適當加大高壓配電網(wǎng)絡的建設與改造力度。加強和改善高壓電網(wǎng)（35～500kv）的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使之滿足N-1配電安全準則，負荷轉(zhuǎn)供能力強，滿足可靠性要求。

（2）全面推廣帶電作業(yè)。配電網(wǎng)絡帶電作業(yè)對保證配電系統(tǒng)的安全運行、提高配電可靠性和經(jīng)濟效益有重大意義，因此對于一些簡單的作業(yè)項目應大力推行帶電作業(yè)方法，同時在保證安全的前提下，要不斷擴大帶電作業(yè)的項目范圍。

（3）積極推廣使用配電自動化。隨著配電系統(tǒng)改造的逐步深入，中壓配電系統(tǒng)已實現(xiàn)了分段和聯(lián)絡，則下一步可考慮采用配電自動化技術，以進一步提高客戶供電的可靠率。

（4）加大新設備和新技術在配電系統(tǒng)改造中的應用。設備水平是配電可靠性目標實現(xiàn)的物質(zhì)保證，為此廣泛采用智能型無功補償裝置。智能型無功補償裝置有利于降低電網(wǎng)潮流，有利于提高客戶的供電可靠率，為下一步配電的自動化打下硬件基礎。

（5）提高架空線路的絕緣化率。應采用絕緣導線或集束導線以提高絕緣化率，從而避免線路導線接地、相間短路或斷線等故障，提高線路抗自然災害的能力，降低外力破壞產(chǎn)生的故障停電時間。

（6）提高配電系統(tǒng)的電纜化率。電纜本身的故障率大約只有架空線的1/10，能大大提高客戶的供電可靠率。電纜網(wǎng)絡宜采用開式單（或雙）環(huán)網(wǎng)、兩個直通式備用電纜網(wǎng)相向布置的網(wǎng)絡結(jié)線方式，以保證故障的迅速隔離與非故障段的恢復配電。

（7）盡可能推廣使用移動式發(fā)電站技術。對于難以恢復的故障搶修、大型計劃搶修及對連續(xù)供電有較高要求的特殊客戶宜采用該技術。

5結(jié)語

總而言之，配電系統(tǒng)的可靠性關系著居民的生命和財產(chǎn)安全，同時在很大程度上也影響著社會的和諧穩(wěn)定，其對維護社會穩(wěn)定具有至關重要的作用，因此在不斷促進市場經(jīng)濟發(fā)展的同時，要注重提高供配電系統(tǒng)的可靠性。只有保證供配電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，才能有效保證社會生產(chǎn)和生活的持續(xù)進行，實現(xiàn)國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。