趙 川，趙 明，路學剛，葉 華

（云南電力調(diào)度控制中心，云南 昆明 650011）

1 城市低壓配電網(wǎng)運行可靠性評估

進行低壓配電網(wǎng)可靠性評估前，需要作出相關假設，即設計時不將上級電網(wǎng)和其他外力電網(wǎng)破壞因素計入研究數(shù)據(jù)[1]。低壓配電網(wǎng)的常規(guī)網(wǎng)架需采用常規(guī)網(wǎng)線鏈路，試用用戶需要配備專門的環(huán)網(wǎng)柜裝結(jié)構(gòu)進行電路融電[2]。

1.1 建立配電網(wǎng)可靠性指標

為具體反映城市低壓電網(wǎng)整體運行的可靠性，需提前建立電網(wǎng)饋線的可靠性評估指標，主要包括低壓電網(wǎng)平均故障頻率（SAIFI）、系低壓電網(wǎng)故障持續(xù)時間（SAIDI）、配電網(wǎng)可靠性（RS）和低壓配電網(wǎng)整體停電供應量（AENS）。假設城市區(qū)域配電網(wǎng)共有m條低壓饋線，其系統(tǒng)可靠性指標的計算如下：

式（1）中，λj、Nj、Uj、Pj分別表示城市低壓配電網(wǎng)使用的第j條壓饋線平均每年發(fā)生故障的概率、使用用戶總量、每年的總體停運時間和負荷數(shù)。由式（1）可知，城市低壓配電網(wǎng)可靠性各項指標評估計算的難點和重點在于計算λj和Nj的值。因為數(shù)據(jù)過于龐大，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式無法獲取準確數(shù)據(jù)，所以設計引入大數(shù)據(jù)技術，通過互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流，結(jié)合數(shù)據(jù)專供容量近似分析算法計算數(shù)據(jù)[3]。

1.2 低壓配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供容量計算

城市配電網(wǎng)饋線無法實現(xiàn)與周圍饋線100%的電力轉(zhuǎn)供，因此綜合性評估低壓配電網(wǎng)的可靠性時，需要提前計算配電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供容量。結(jié)合實際工程開發(fā)，根據(jù)數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)饋線熱損發(fā)裕度的載流量和負荷分散系數(shù)，以容量裕度股計算法計算抵押電網(wǎng)饋線掛接的最大能量容量負荷上限極值，再根據(jù)此極值綜合計算轉(zhuǎn)供容量，如式（2）所示：

式（2）中，V為配電網(wǎng)饋線電壓；Amax為饋線最大允許電流；C為裕度系數(shù)。

計算裕度系數(shù)需根據(jù)城市低壓饋線的工程預設結(jié)構(gòu)保留的載流量確定，一般取值為0.65。

城市低壓電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要根據(jù)負荷預測結(jié)果規(guī)劃設計，規(guī)劃網(wǎng)架中不能直接提取準確的饋線配變分布數(shù)據(jù)，但可直接確定城市低壓電網(wǎng)饋線的負荷總量和各饋線網(wǎng)架的聯(lián)絡情況。

重新定義低壓電纜中掛接配變的環(huán)網(wǎng)柜，利用分段開關隔離一段架空線作為一個單位區(qū)段。為反映城市饋線網(wǎng)絡聯(lián)絡通道轉(zhuǎn)供和容量限制對整個低壓配電網(wǎng)用戶使用時間的影響，需要基于大數(shù)據(jù)資料獲取饋線j內(nèi)各聯(lián)絡數(shù)據(jù)通路轉(zhuǎn)供總?cè)萘啃畔?，記做Saj。據(jù)此，可重新定義反應饋線j的各項饋線聯(lián)絡數(shù)據(jù)情況和對應轉(zhuǎn)供參數(shù)，即轉(zhuǎn)供率aj：

假設饋線j共有Nnj個區(qū)段，則共有K個饋線區(qū)段負荷為轉(zhuǎn)供通道，其余為不可控段，則數(shù)據(jù)K的計算方法為：

1.3 實現(xiàn)城市低壓電網(wǎng)評估

首先說明下述設計中公式指標符號的含義。線斷路器、線路、開關、配變等分別用b、l、s、t表示，其中符號x泛指某一設備。Nxi表示饋線j中x設備的數(shù)量。若x表示線路，則Nxi表示其長度。

計算城市低壓電網(wǎng)饋線故障率時，如果城市低壓電網(wǎng)的斷路器和線路分段開關發(fā)生故障，會導致低壓饋線出現(xiàn)斷路器閘門閉合，最終致使全用戶停電。因此，式（1）中λj的計算方法為：

式（5）中，λji為饋線j第i段中所有短路線路和饋線變接開關的故障率之和，Nji為饋線j第i段的用戶數(shù)量。

計算饋線j的停電時間Uj，需要綜合考慮各饋線j的區(qū)段元件影響效果，即：因為城市低壓饋線負荷介入的電纜網(wǎng)和網(wǎng)架線路具有明顯差異性，電纜網(wǎng)的使用用戶計入低壓饋線需要使用環(huán)網(wǎng)，而使用低壓饋線的架空網(wǎng)需要借助聯(lián)通熔斷器。所以，即便是同一個低壓饋線區(qū)域，不同低壓饋線的故障時間存在絕對差異性。對需要評估的部分饋線而言，當城市低壓饋線j的第i段線路出現(xiàn)明顯數(shù)據(jù)故障時，i段之前的區(qū)域分段只有通過故障隔離時間和電源側(cè)端路由器重合閘，才能有效恢復供電。設停電時間為t1，確定饋線故障段和故障段之后的各饋線區(qū)段與故障段的位置有關。當故障段i處于不可轉(zhuǎn)供段時，有Nnj-k-i+1個饋線區(qū)段需要通過饋線故障隔離和上述轉(zhuǎn)供操作才能恢復供電。設停電時間為t2，城市低壓饋線電纜線路故障造成的停電時間為：

式（7）中，Nnj表示j的抵押饋線中，第i段的饋線長度。Njk表示整個饋線使用k部分抵押電網(wǎng)用戶的整體數(shù)量。對使用架空網(wǎng)的用戶而言，當線路出現(xiàn)故障時，不同故障段的故障差別主要體現(xiàn)在電網(wǎng)可供轉(zhuǎn)供段。只有當前使用段的使用用戶批量修復時，才能對其恢復用電。設低壓電網(wǎng)的修復時間為rij，只有i段后的(Nnj-K)各區(qū)段有效故障隔離后，才能操作電源轉(zhuǎn)供量，恢復使用用電。

因為現(xiàn)代城市使用的饋線電網(wǎng)具有不同的使用形式，所以計算其參數(shù)數(shù)據(jù)需要考慮不同情況，借助之前求取的低壓配電容量分析開關故障造成的停電時間U(s,j)：

因為城市低壓配電網(wǎng)配有明顯的熔斷器保護裝置，低壓配變器和故障不會大規(guī)模損傷饋線，所以停電現(xiàn)象僅針對饋線掛接配變的使用用戶。城市架空網(wǎng)絡線路和電纜器線路的故障饋線停電時間U(t,j)為：

由式（9）可知，通過轉(zhuǎn)供容量結(jié)果可影響計算，進而評估城市低壓配電網(wǎng)運行可靠性的各項數(shù)據(jù)。

2 實驗數(shù)據(jù)分析

為評估大數(shù)據(jù)城市低壓配電網(wǎng)運行可靠性方案是否具有真實有效性，能否有效提高電網(wǎng)故障問題評估準確率，進行了對比實驗。設計實驗組和對比組，實驗組選擇新設計的城市低壓電網(wǎng)運行可靠率評估方法，對比組選擇傳統(tǒng)評估方法。通過第三方模擬軟件模擬200個電路架模擬區(qū)域網(wǎng)絡，通過電路改造設置相同問題且問題量不斷上升，獲得如表1所示的評估結(jié)果。

表1 固定問題評估準確率對比

由表1可知，相同問題環(huán)境下，實驗組的評估準確率明顯高于對比組。通過計算實際量化值，可以確定整體準確率提高了21%，評估準確率提升明顯。

3 結(jié) 論

城市配電網(wǎng)規(guī)劃涉及的整體工程量和后期運營成本巨大，如果可以及時作出科學合理的評估，可為有關單位節(jié)約大量的經(jīng)濟維護成本。此外，設計以大數(shù)據(jù)為基礎，通過設計綜合性評估指標，結(jié)合配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供容量等參數(shù)值，有效評估了城市低壓電網(wǎng)的可靠性。實驗研究表明，設計的評估方法可有效提高評估精度，具有實際應用意義。