聶丁楠，張俊財

（內(nèi)蒙古電力（集團）有限公司鄂爾多斯電業(yè)局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010）

在我國的電力系統(tǒng)發(fā)展過程中一直注重發(fā)電輸電這兩方面，而配電網(wǎng)可靠性的評估是近幾年來才慢慢出現(xiàn)在大眾的視野中。配電網(wǎng)同發(fā)電和輸電一樣在電力系統(tǒng)中都有著很重要的作用。我國的大部分停電事故發(fā)生的原因都是由于配電系統(tǒng)出現(xiàn)問題導(dǎo)致的，由于配電系統(tǒng)本身存在的特點因此在對配電網(wǎng)的可靠性進行評估時所使用的方法較發(fā)電以及輸電系統(tǒng)的評估方法有著很大的差異。針對配電網(wǎng)可靠性進行評估的時候雖然有著很多的評估方法，但運用網(wǎng)絡(luò)等值法進行評估可以將評估的過程簡化且評估結(jié)果也是十分準(zhǔn)確。對于簡單的配電網(wǎng)可靠性評估時候網(wǎng)絡(luò)等值法有著很好的實用性，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)也可以將其簡化后再進行評估。在進行評估時候可結(jié)合配電網(wǎng)的實際情況建立網(wǎng)絡(luò)等值法模型對配電網(wǎng)的可靠性進行分析評估。

1 配電網(wǎng)可靠性評估方法分析

配電網(wǎng)可靠性的評估方法有很多種，對于不同的方法有著不同的特點。有的評估方法在運用的時候十分簡便快捷，但有些方法實施起來就很麻煩所計算的出的信息也存在著一定的偏差。

1.1 傳統(tǒng)的故障模式后果分析法（FMFA）

這種方法主要是針對配電系統(tǒng)中所可能出現(xiàn)的故障事件以及相關(guān)元件結(jié)構(gòu)失效的情況進行分析，通過事件發(fā)生時對負荷點所造成的影響分析進而找出系統(tǒng)故障的模式集合，然后基于該模式上得出負荷點的可靠性。這種較于傳統(tǒng)的故障模式后果分析法只適用于針對簡單的配電結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，對于帶有分支饋線的復(fù)雜結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)來說并不適用。由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)所存在的故障模式過于繁雜，使用該方法時存在著一定的困難使得評估過程過長。

1.2 故障遍歷算法

這種方法能夠很好的適應(yīng)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變化，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)中也能快速的對可靠性進行評估。這種方法采用圖論中的廣度優(yōu)先搜索，對于電源到負荷點的最小路集進行優(yōu)先搜索。通過這種方法找出發(fā)生故障的斷路器和熔斷器、隔離開關(guān)發(fā)生故障時的隔離范圍及負荷點所發(fā)生的故障類型等，并依據(jù)負荷點發(fā)生的故障類型來計算得出配電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。這種方法在對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電系統(tǒng)進行評估時是一種十分實用的可靠性評估方法之一。

1.3 網(wǎng)絡(luò)等值法

這種方法隸屬于解析法，使用這種方法對配電網(wǎng)可靠性進行評估時候是運用較多的方法之一，不僅僅因為這種方法能夠?qū)⒃u估過程簡便化，還可以精確的得出評估結(jié)果。這種方法的實施原理則是將部分的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)替換成一個等效的元件結(jié)構(gòu)，進而將那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)系統(tǒng)一步步簡化，再運用簡單的輻射網(wǎng)計算系統(tǒng)得出可靠性指標(biāo)進行可靠性評估，這種等效機理的方法對于配電網(wǎng)的評估有著很強的適應(yīng)性。

2 網(wǎng)絡(luò)等值法模型

配電網(wǎng)一般是由主饋線和分支饋線所組成，網(wǎng)絡(luò)等值法能夠很好的將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)簡化成簡單結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)進而簡化計算評估步驟。在使用網(wǎng)絡(luò)等值法進行評估時，我們第一步需要將配電系統(tǒng)中有的饋線數(shù)進行網(wǎng)路分層，確保配電系統(tǒng)中的每條饋線與其連接著的元件同處于一層之中，如圖1所示中的E1和E2。

圖1 配電系統(tǒng)示意圖

網(wǎng)絡(luò)等值法就是將每個網(wǎng)絡(luò)分層等效成為一條條分支線路，在網(wǎng)路分層中每個層都有著對應(yīng)的一條等效分支線路，等效成分支線路一般是從最后的一個網(wǎng)絡(luò)分層開始的然后慢慢的向上一層進行等效由此類推最終將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)簡化，如圖2。

圖2 配電系統(tǒng)簡化示意圖

在對每一個網(wǎng)絡(luò)分層進行等效后，就可以對簡單結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)進行可靠性評估了。

3 對結(jié)構(gòu)簡單的配電網(wǎng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)等值法進行評估

結(jié)構(gòu)簡單的配電網(wǎng)系統(tǒng)在對配電網(wǎng)可靠性進行評估時有著很重要的作用，因為這是對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)進行研究的基礎(chǔ)。這種配電系統(tǒng)的負荷點主要沿途分布在饋線的兩旁。常見的簡單配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 簡單配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

如圖所示1號虛線框所表示的就時負荷點支路，2號虛線框則是分段線路開關(guān)，N/O則是連接線路的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，而斷路器一般安置在電源的附近。這就是部分簡單配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，該種配電系統(tǒng)常常是由斷路器、若干個干段主饋線、若干個負荷支路、若干個分段線路開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)等所構(gòu)成。在對可靠性的評估時則是選擇將斷路器、分段開關(guān)、各個饋線等看作一個元件節(jié)點。如果在進行這一步的時候把負荷之路也當(dāng)作以一個元件節(jié)點的話，那么對該配電系統(tǒng)進行可靠性評估時，完全可將圖1所示的結(jié)構(gòu)圖等效轉(zhuǎn)為圖2所示的等效圖。結(jié)合圖1以及圖2可以很簡便的看出每個元件節(jié)點都一一相連代表著連接關(guān)系，在等效圖中并看不出相應(yīng)節(jié)點的屬性。

圖4 簡單配電系統(tǒng)等效圖

該等效圖可以看作是由n個元件節(jié)點所組成，在第n個元件節(jié)點之前的各個元件節(jié)點的集合都是{斷路器、各個饋線、負荷節(jié)點、分段線路開關(guān)}構(gòu)成，第n個元件節(jié)點則是聯(lián)絡(luò)開關(guān)。雖然從圖二中看不出相應(yīng)元件節(jié)點的屬性，但是不同的節(jié)點有著不一樣的屬性如：斷路器的節(jié)點屬性{故障率；修復(fù)時間；可斷開線路的概率}，各個主饋線的節(jié)點屬性{故障率；修復(fù)時間}，負荷支路的節(jié)點屬性{等效故障率；等效修復(fù)時間}，分段線路開關(guān)的節(jié)點屬性{操作時間；故障率}，聯(lián)絡(luò)開關(guān)的節(jié)點屬性{聯(lián)絡(luò)開關(guān)倒閘時間}，一般來說來聯(lián)絡(luò)開關(guān)的倒閘時間大于分段線路開關(guān)的操作時間。簡單配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)時候需要通過下列的式子進行計算來得出：

N（分支饋線節(jié)點數(shù)）

式中，j為負荷之路對應(yīng)的節(jié)點；Lj為負荷點（j）的故障率；

Rj為故障修復(fù)時間；Uj為年停電時間；Ln′為對應(yīng)著圖2中第n個節(jié)點的等效故障率；rjn為求第j個節(jié)點時第n個節(jié)點的停運時間。

依據(jù)這個公式得出負荷點相應(yīng)的故障率、故障修復(fù)時間以及年停電時間后就可以的出簡單配電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

4 對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)可靠性應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)等值法進行計算評估

運用網(wǎng)絡(luò)等值法將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)等效成簡單結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)能夠很快速準(zhǔn)確地得出配電網(wǎng)可靠性地指標(biāo)。在對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)的可靠性進行計算評估可根據(jù)下列式子來計算：

式中，λi′為主線路上串聯(lián)節(jié)點i發(fā)生故障對節(jié)點k產(chǎn)生影響的等效故障率；λkl為節(jié)點k所在支路的線路發(fā)生故障的等效故障率；λkt為節(jié)點k所在支路的配電變壓器發(fā)生故障的等效故障率；rik為節(jié)點i發(fā)生故障導(dǎo)致節(jié)點k停電的時間；rkl為節(jié)點k所在支路上線路的修復(fù)時間；rkt為節(jié)點k所在支路上配電變壓器的等效修復(fù)時間。

其中k與上述中的n是同一個數(shù)值，對rkt的取值和變壓器有著一定的關(guān)聯(lián)，如果節(jié)點所處的支路不配有變壓器那么rkt的取值就等于變壓器所需的修復(fù)時間，若設(shè)有變壓器則等于切換到備用變壓器所消耗的時間。

根據(jù)式（1）～（3），可得出串聯(lián)在分支饋線的等效元件的可靠性參數(shù)，且串聯(lián)在下級線路的起始節(jié)點也是用這些參數(shù)所表示、電源則用上級的饋線表示。這樣一個簡單結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)就形成了，形成后就可按照簡單結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)對負荷點的可靠性指標(biāo)進行計算的得出。

5 影響配電網(wǎng)可靠性評估的問題及改進措施

5.1 存在的問題

（1）線路問題是影響配電網(wǎng)可靠性的重要原因之一，在線路的布置時最常見的線路問題是：單輻射線存在的問題、線路架空的問題。當(dāng)單輻射線發(fā)生故障事件時會影響到用戶的用電，不能提供用戶用電且停電時間很長。線路架空的問題則會被自然因素影響從而導(dǎo)致線路停電。（2）設(shè)備問題。設(shè)備問題能夠直接影響到配電網(wǎng)的可靠性，設(shè)備出現(xiàn)的問題常見的就是：設(shè)備老化、損壞故障等，這一系列的問題會使得配電網(wǎng)的安全性、可靠性等直線下滑。（3）人為影響。人為導(dǎo)致的問題一般是因為外力破壞致使設(shè)備及線路受到一定的損壞，人為導(dǎo)致配電網(wǎng)可靠性降低的原因有：盜竊電源、施工壓力過大等。

5.2 改進措施

（1）對電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行完善。在對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的完善時候可使用10kv的出線來提高線路的環(huán)網(wǎng)率，減少因維修或施工導(dǎo)致的停電現(xiàn)象提高配電網(wǎng)的可靠性。在線路中添加聯(lián)絡(luò)開關(guān)已經(jīng)分段開關(guān)，可以對停電的范圍進行很精確地控制使得配電網(wǎng)的可靠性得到保障。（2）對設(shè)備和線路進行優(yōu)化升級。改造線路過載能夠降低設(shè)備和線路的所受到的影響，保護配電網(wǎng)的安全性，縮小停電范圍這樣就不會導(dǎo)致所有居民停電。（3）完善電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。線路老化的問題是電網(wǎng)中最常見的故障問題之一，對于該問題電網(wǎng)公司在這方面的投入需要加大改進線路老化的問題，減少停電事故的發(fā)生。電網(wǎng)公司在配電系統(tǒng)中增加漏電保護器的裝置，這樣也能很好的減少漏電事故，從根本上解決安全事故的發(fā)生。

6 結(jié)語

針對配電網(wǎng)的可靠性評估只需要使用合適的方法并保證實用性高，那么配電網(wǎng)的可靠性評估就能很快速很準(zhǔn)確。關(guān)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)可靠性的評估，通過網(wǎng)絡(luò)等值法進行簡化成簡單結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)就可以計算出負荷點的可靠性指標(biāo)然后再進一步進行評估。用網(wǎng)絡(luò)等值法模型對各種配電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性進行評估可以減少相應(yīng)的計算量保證準(zhǔn)確性?，F(xiàn)如今處于科技信息化時代，在對配電網(wǎng)可靠性進行評估時可以利用先進的數(shù)據(jù)庫、計算機、編程語言等方法。