配电系统可靠性（精选11篇）
配电系统可靠性 篇1
电力是一个国家的动力之源, 当今社会可以说没有电必将拖沓不前。作为一个国家的基础产业与能源支柱, 我国一直将电网建设作为国家的发展要务。电网是维系电力供需的纽带, 电网安全关系到国家安全、经济发展和社会和谐, 是社会公共安全的重要组成部分。最近几年, 随着国民经济的快速增长, 电力需求也随之急速增长。电力部门大多把精力与资金投入在火电、水电及核电等大型集中电源上和超高压远距离输送电网上。但是随着电网规模的扩大与装机容量的不断增长, 超大规模电力系统的可靠性问题日益突出。尤其近些年世界范围内接连发生了几次大面积停电事故后, 如何建立坚强的电网, 如何提高电网的可靠性越来越受到社会各界的关注。
1 电力系统可靠性评估发展概述
在电力系统发展早期, 电力系统只能通过调度员在调中心凭借运行经验来指挥系统运行, 由于技术等原因无法对系统做出客观的性能评价。随着能量管理系统 (energy management system, EMS) 的出现, 计算机技术和通信技术的不断发展电力系统的评估发展可大致分为三类:确定性安全评估;常规可靠性评估;风险评估。
1.1 常规可靠性评估
可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内, 在规定的条件下完成规定功能的能力[1]。电力系统可靠性是可靠性理论在电力系统中的应用, 是对电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供应电力和电能量能力的度量[2]。
电力系统规模巨大、结构复杂, 如果从整体来对系统进行可靠性评估势必算法复杂、计算困难。所以通常将电力系统划分为几个子系统分别来进行可靠性研究, 一般将电力系统可靠性研究分为三个层次。第一层为发电系统可靠性评估, 又称电源可靠性评估;第二层为输发电系统可靠性评估, 第二层是在第一层上增加了输电系统可靠性评估;第三层是包括发输配电系统在内的电力系统可靠性评估, 由于问题的复杂性, 目前只单独进行发电厂变电所电气主接线或配电系统可靠性评估[3]。
电力系统可靠性还包括充裕度 (adequacy) 和安全性 (security) 两方面。充裕度指的是在系统发、配、输的过程中设备额定容量和电压波动容许限度内, 考虑元件的计划与非计划停运以及约束条件下连续的向用户提供电力的能力。安全性指的是输发电系统能够经受住系统突然扰动任然能够继续持续向用户供电的能力。
1.2 确定性的静态安全评估
基于SCADA/EMS的静态安全评估已经广泛应用于电力系统的实时调度, 它是典型的基于确定性准则的运行评估。该方法是根据最近时刻的系统状态估计信息形成预想故障集, 然后通过快速近似法对预想故障按后果严重性程度进行排序, 然后对严重故障进行详细分析, 并根据这些分析来判断当前运行安全性, 将其归于相应的运行状态 (正常状态、警戒状态、紧急状态、极端紧急状态或恢复状态) , 同时给出必要的预防控制措施、安全校正措施以及紧急控制措施[4]。简单来说静态安全评估主要包括三部分:故障定义及维护;故障扫描;故障详细分析。
1.3 配电系统可靠性研究方法
国外对可靠性评估的研究开展的比较早, 早期的研究以统计分析收集数据为主。经过各国多年的努力与研究, 在配电网规划方面许多国家都已经把配电网可靠性评估作为必要的一项工作。并且收集了大量的配电网可靠性评估原始数据和建立了比较全面完整的配电网可靠性指标体系。目前国内网对于配电网可靠性评估的研究主要集中在算法, 模型与指标上。在算法方面国内外现有的主要分为两大类:解析法和模拟法。
2 计及多因素的电力系统可靠性评估的发展方向
2.1 计及可中断负荷可靠性评估
如今电力行业二次改革势在必行, 输配分家更是此次改革社会各界关注的重中之重, 我们不难看出输配分家势必将电力行业引入更新更广的市场竞争机制中去。作为电力市场中近些年的研究热门可中断负荷 (Interruptible Load IL) 必将得到广泛应用。那么可中断负荷对系统可靠性的影响值得我们去探究。可中断负荷作为需求侧用户参与电力市场的一种方式, 通过与配电公司签订合同在负荷高峰时段主动中断负荷来获得一定的补偿, 可以很好的起到削峰填谷的作用, 缓解供电压力, 提高供电质量与供电可靠性。通过该方法不仅可以使得对供电可靠性要求不高的用户获益, 而且还可以提高重要负荷的供电可靠性。
2.2 计及分布式电源的可靠性评估
分布式电源 (distributed generation DG) 作为集中式发电的一种补充, 越来越受到人们的关注。为我国节能减排, 保护环境政策提供强力支持。但是分布式电源的接入往往对电网会产生一些不利的影响, 例如分布式电源接入配电网后, 配电网将从传统辐射状的无源网络变为一个遍布中小型电源和负荷的有源网络, 潮流也不再单向的由变电站母线流向负荷。在这样的情况下研究分布式电源对配电网可靠性的影响愈发紧迫。
3 结论
可以预见, 电力系统可靠性评估将广泛的应用于电力系统规划、设计、检修等过程。用于检测和监管电力系统及其各部分潜在的威胁与危险。预计危险的可能性, 从而减少人身事故的发生, 尽最大可能性减少国家与用户经济财产损失。随着我国电力二次改革的不断推进与电力市场的飞速发展, 我相信可靠性研究必将成为今后电力工程界最为关心的问题之一。再未来的电网建设运行过程中发挥最大的作用。
参考文献
[1]郭永基.电力系统可靠性原理和应用 (下册) [M].北京:清华大学出版社, 1986.
[2]郭永基.电力系统可靠性分析[M].北京:清华大学出版社, 2003.
[3]孙元章, 程林, 何剑.电力系统运行可靠性理论[M].北京:清华大学出版社, 2012.
[4]吴际瞬.电力系统静态安全分析[M].上海:上海交通大学出版社, 1984.
配电系统可靠性 篇2
摘 要：供电系统起着可靠传输、分配电能的重要作用。配电网的供电可靠性，不仅是用户的需求，也是供电企业自身发展的需要。文章总结了影响10kV配电网供电可靠性的主要因素，分析了改善的技术措施，提出了改善配网供电的技术措施和管理办法。
关键词：10kV配电网；供电；可靠性；检修
供电系统的核心任务就是输送稳定可靠的电能满足人民群众生活、生产使用。作为整个电力输送系统中的重要组成部分，10kV系统承担着举足轻重的作用。配电系统可靠性，就是指直接向用户供给电能和分配电能的配电系统本身及其对用户供电能力的可靠性，供电可靠性就是对用户负责。影响配电网供电可靠性的主要因素有：线路故障率、故障修复时间、作业停运率、作业停运时间、用户密度及分布等。在市场经济条件下，提高供电可靠性，是电力企业发展的需要，也是市场经济发展的必然要求。提高供电可靠性，是电力企业的一项重要的生产技术工作和综合性很强的管理工作。供电可靠性的内涵
供电可靠性是考核供电系统电能质量的重要指标，反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度，已经成为衡量一个国家经济发达程度的标准之一。供电可靠性的高低不仅直接关系到供电企业的经济效益，更代表着供电企业的服务水平。所以电力企业加强供电可靠性管理的到位与否、供电可靠性的高低，是衡量企业内部管理水平高低的重要标准。
供电系统用户供电可靠性统计评价指标，按不同电压等级分别计算，并分为主要指标和参考指标两类。供电可靠性是采用用户供电可靠率进行考核，即是在统计时间内对用户的有效供电时间的总小时数与统计期间的小时数比值。其中：统计期间时间是指处于统计时段内的日历小时数。
提高供电可靠性就是尽量缩短用户平均停电时间，它与发、供电和线路可靠性、电网结构和变电站主接线可靠性，继电保护及安全自动装置配置、电力系统备用容量和运行方式等密切相关。供电可靠性的因素分析
2.1 故障停电
（1）放电（瓷瓶等）。在配电线路上常会配有瓷瓶部件，这个部件长时间的裸露在环境外面，所以经常会受到空气、雨水的破坏和侵蚀，所以长时间下瓷瓶会出现质量上的损坏，降低了绝缘能力，一旦发生阴雨天气，就会产生放电、闪络的情况。（2）线路非全相运行。由于线路中的某一项部件出现超负荷现状，或者三相开关中有没有闭合的，会造成断线的情况出现，从而造成线路的一个缺相运行。（3）断线。由于环境气候的不可控制或者是施工时的不恰当，使得我们的线路长时间的负荷和接触外界环境而造成的断线现象。（4）倒杆。这一方面我们经常也会看见，由于大风大雨、交通事故等相关因素的出现，我们的电线杆经常会倾斜、倒地。（5）植物生长。由于植物的生长得不到及时的砍伐，使得植物枝杈接触到了电线，造成与导线安全距离的消失，使得线路接地功能的缺失，造成线路闭合跳闸。（6）接地。由于倒杆、断线的出现，从而造成了导线掉落到地面、树枝上，而造成接地现象的出现。（7）开关故障。在电力系统中存在着一个油开关，当这个油开关工作时，由于操作的不当，造成合不上和分不开闸，从而产生开关的故障。（8）熔断器。由于人员施工不恰当或者设备质量本身的问题，使得在供电之中，由于负荷电力太大或者因为接触不好，而造成了烧毁接点的出现。（9）变压器故障。作为配网设备的常用设备，变压器起着重要作用，其中油浸式变压器容易漏油，引起故障，直接导致停电。
2.2 非故障停电
如设备的例行检修，这个因素是不可避免的，对于设备的检修计划，是提高配电网供电可靠性的重要依据，在施工之前，都会先对设备进行一个例行检查，对于停电面积大和工作量大的项目和设备，我们应该采取临时供电的方案。
2.3 人员因素
人员操作不当、过失都会影响配电网的供电可靠性。人员因素主要也分为两个部分：第一，由于外部人员对于供电部门的线路电缆或者是电线杆的破坏，造成了配电网供电可靠性的影响；第二，是由内部人员的具体操作不当，或者是维修设备时引发了一些意外，从而影响了配电网的供电可靠性。改进供电可靠性的措施
由于我国历史的原因，造成了我国许多地方出现了配电网的网络结构不统一，无法达到国家要求的标准。一旦系统受到故障的影响时，我们不能够立刻及时的处理故障，保持系统的运作正常，从而影响了整个电力系统的供电能力，对于供电用户来说造成了很大的影响。
国家对于配电网结构的最低要求，是在发生故障时，我们能够采取相关措施，及时的处理好故障，保证系统的稳定性。但是要想大力发展供电的可靠性，重点就应放在配电网的网络结构上，在对网络结构改造的基础上，提高线路的绝缘效果，增加分段开关和电源点，减少故障的发生率，实现整个配电网的网络结构循环。虽然我们现在正进行着网络结构的改变，但是由于我们历史的原因，在短时间内，完成一个庞大的工程不现实。所以，应该在现有的基础之上，一方面采取一系列实际可行的技术措施来降低故障率，另一方面加快配电网的网络结构，进行构架的增强补缺，这样才能防止由于用电量过大而造成的事故扩大。提高供电可靠性的有效保证
4.1 加强配电网的网络构造
通过对于变电站直接的联络加强，实行更换导线和分段控制，从而提高供电能力，实现由于中途停电而造成的配电网可靠性的影响抑制。
4.2 增建扩建补强配电架构，优化配电网络
10kV开关站是分合环网线路，为10kV用户提供可靠电源的主要配电网设施。在环网开闭所中普遍使用真空断路器和SF6断路器，既解决了系统容量大问题，又可延长了检修周期，提高了供电可靠性，并在开关站建设时，预留了自动化设备的安置场地，为实现配网自动化作好准备。
4.3 加强配电网络保护自动化工作，合理配置继电保护装置
包括高低压用电设备熔丝保护及保护速整定值，实现将故障区段隔离，诊断及恢复网络的过负荷监测，实时调整和变更电网运行方式和负荷的转移等来减少停电频率。
4.4 改革检修制度
对于设备的检修计划，是提高配电网供电可靠性的重要依据，在施工之前，都会先对设备进行一个例行检查，这也是影响用户断电的重要因素。因此，我们有必要对这一制度进行科学管理的规划，对于停电面积大和工作量大的项目和设备，应该采取临时供电的方案。在对设备进行检查时，我们应该让人员提前到场就位，做好各项准备的工作，等候设备停电时，立刻协调各部门进行检查、维护，尽快恢复用电。虽然说，检修部分是不可避免的影响因素，但是我们可以通过科学的管理方法，来尽量的减少这方面的影响。比如，每对于单一的计划检修变成根据具体的设备实际情况来做出相应的变化尝试，这应该说是一种由传统向科学的管理方法的转变。
参考文献
配电系统可靠性 篇3
关键词：低压配电系统；供电可靠性；统计评测；细化措施；现下供电设备
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 06-0000-01
低电压配电系统大部分利用辐射式接线技术，内部单故障突发隐患较为严重，但因为其与用户接口实现直接相连，并且贯彻电能供应的尾部协调管理职务，如果任意放纵隐患扩张，就将直接造成供电流程的中断，影响人民多元生产和生活的布置实效。因此，只有在这部分实现可靠性要素追加，才能尽量满足用户切实需求要领，利用细致的评估计量技术将系统可靠地位明确验证，同时分析具体时段可靠性分布特征，这有助于薄弱环节的挖掘，为系统提供更加科学的应对决策。但低压配电系统供电可靠性地位验证、评估属于完善一流等级电网的必要支撑技术，仅仅凭借我国目前的电力控制手段是无法实现的，这就需要围绕细致工作经验进行逐层拆解。
一、低压配电系统用户供电可靠性评估研究
（一）涉及供电可靠性范围的界定
由于低压配电系统实际服务的用户种类和设备类型等与高中压系统形态存在区别特征，所以对于低压配电系统用户来说，可靠性的统计范围需要得到重新界定。低压供电台是整个系统结构中较为基本的独立组成单元，系统服务主要沿着医院、小区等公共区域进行用户数目统计。因为低压控制终端功能影响，在与低压用户相连过程中可能衍生用户自行管理的设备损坏状况，所以可靠性考察统计活动中需要将这部分人为因素剔除。另外，我国低压配电系统基本不会对供电用户实行限电措施，所以统计流程中也可以将限电影响因素排除。
（二）供电可靠性统计指标的体系设置
结合220V低压供电用户作为统计对象，参考发达国家配电可靠性指标模式，联系我国供电方式和管理现状，对低压系统可靠性指标体系进行设置。为全面反映系统可靠性水平变化情况，可以采取趋势性指标手段将过去连续记录的统计数值进行平均计算获取。例如：在参考指标的设置上，为了进一步分析低压系统停电对用户利益产生的直接影响效果，在建设必要指标体系环节中，有关参考指标结构基本利用停电用户作为统计对象，包括重复停电率和停电缺供电量等数据要梳理完全。其中，停电用户的重复停电率指标是配电系统用户可靠性评价标准中的重要内容，停电缺供电量指统计电网发生故障停电之后，不能及时获取用户电量信息的状况，严重时会造成电网实际电量提供与用户需求之间差异状况难以衡量。
二、低压配电系统用户供电可靠性预测分析
（一）现下供电设备结构研究
现下供电设备汲取智能设计优势，包括良好的容错性、高度非线性计算能力等，通过对生物神经网络进行简化、抽象模拟，进而形成必要的数学基础模型。这类算法将人工神经元模型、网络结构和操作措施结合，其中现下供电设备利用大量节点连接形成，其特定功能是对每个输入信号进行强度确认，包括信号组成效果和输出转移可行性等。
现下供电设备模型与生物大脑神经网络层状结构有所区别，同层之间的神经元不会相互干涉，但能满足相连要求。在此类互连结构中，按照功能划分包括输入层、隐含层和输出层等，输入层负责外界信息的接收和整理，并传输给中间隐含层神经元；隐含层是神经网络的内部信息处理结构，主要落实信息变换职能；输出层则是将信息最终处理结果向外界输出。
现下供电设备操作包括两种。在训练学习操作上，将外部输入信息作为神经网络的输出要求，令网络按照训练算法对处理单元之间的连接权值实现调节，直到输入端将必要信息灌输之后，神经网络会同时产生输出结果。这个阶段中，不同连接权值已经调节完备，涉及特定的操作学习训练活动结束；正常操作环节是面对训练完毕的神经网络实现预测的，将这部分网络结构进行信号匹配，就能达到相应结果的回忆模拟功效，有效杜绝系统谐振现象。
（二）现下供电设备可靠性预测模型搭建
实际应用活动中，现下供电设备使用的设计方式属于经验试探措施，即在保证基础问题充分解决的前提下，结合实践经验实现改进性试验流程的布施，最终筛选出较为合理的实现方案。现下使用频率较高的现下供电设备模型包括竞争型神经网络和自组织神经网络等，不同模型实际解决问题形式各异，但内部局限作用仍不可避免。例如：竞争型神经网络主要负责信息分类工作，但涉及样本特征的明显条件比较苛刻；自组织神经网络在这部分工作上会显得疏松一些，但必要的反馈机制极度缺乏，并且对网络容量产生严格要求。
三、结束语
我国低压配电系统用户供电可靠性管理工作主要受到信息采集条件的制约影响，必要的评估和预测模式是针对电力系统自动化水平不足问题制定的改善策略，在求解精度上有待提升。也就是说，我国在这部分调整工作仍有待完善，希望后期技术人员能够利用科学分析手段实现高绩效调整，尽量减少用户不必要的消极用电心理，维持电力事业长期可持续发展动力基础。
参考文献：
[1]陈铭乐.如何有效提高配电系统中用户供电的可靠性[J].广东科技，2008（03）.
[2]徐向磊.配电网用户供电可靠性计算与改进措施的研究[J].科技资讯，2009（32）.
配电系统的可靠性研究 篇4
1 配电系统的可靠性指标
1.1 配电系统可靠性指标的特点
首先, 配电系统可靠性指标对整个配电系统的监控具有重要意义。所以它必须能够体现系统设备的一些基本状况和对用户影响。其次, 配电系统的运行都会计算相关的数据, 配电系统可靠性指标是可以从这些实际性的资料中计算出来的。再次, 供配电系统可靠性指标的计算与配电系统的计算十分相似, 我们可以利用这些计算方法, 从实际数据中计算出配电系统地可靠性指标。
1.2 配电网可靠性的衡量标准
(1) 系统平均停电时间的长短。系统平均停电的长短是指在由一个系统统一供电的系所有用户, 经受停电时间的总长度。它是用一年内用户停电时间的总长度, 除以用户总数来计算的。 (2) 用户平均停电时间的长短。用户平均停电持续时间的长短是说一年内被停电的用户平均经受停电时间的长短。它是用一年内受停电影响的用户, 停电时间的总长度, 除以停电用户的总数来计算的。 (3) 供电可利用率。供电可用率同样取的是平均值它指是指在一年时间内用户实际需要用电时间的总长度与实际供电的总时间之比。
2 影响配电系统可靠性的因素
(1) 配电设备故障:配电系统故障降低, 这将大大提高配电系统的稳定性。一般情况下, 配电设备的质量是否过关, 配电设备的设计是否合理等都是影响配电设备发生故障的原因。也就是影响配电系统可靠的重要因素。 (2) 配电网是否实行自动化:自动化水平低在配电过程中就不得不使用人工。人工不但在处理事故时需要花费更多的时间而且更容易出现失误。因此, 自动化水平的高低也成为了影响配电系统可靠性的因素之一。 (3) 配电网络布置:配电网的结构布局一定要合理, 不合理的配电网布局为了扩大供电面积使用网状结构布局, 无形中扩大可停电的范围。 (4) 运行维护和管理:部分业务管理人员, 业务水平低。处理故障的能力不强, 在供电系统出现故障时, 不能及时采取有效措施而给供电系统可靠性造成不小影响。 (5) 地理条件以及环境情况也会影响到供电系统的可靠性。社会宣传工作做得到位与否, 也能够影响到系统稳定性。
3 提高配电网可靠性的方法
(1) 配电系统的老化是影响配电网可靠的重要因素之一。运用人工随时对设备进行检测, 排除隐含故障。随时间变化分为三个时期, 早期、偶然期、损耗期。 (1) 配电系统刚开始运行的时期发生故障的频率较高, 主要是设备在制作过程中难免会出现小失误, 或设计不合理等问题在刚开始运行时问题就会显现。所以想要提高供电网的可靠性, 就要采用新设备, 新技术来减少故障率。 (2) 偶然期设备运行比较稳定, 发生故障的频率比较低, 在维护的过程中, 尽量延长这段时期时间。 (3) 随着时间的推移, 设备逐渐老化, 这时候发生故障的频率也将逐步增加。在这段时间内, 引起故障的原因, 主要是电器磨损以及绝缘老化, 此时要及时对老化元件进行更换。 (2) 改变供电网的架构方式, 减小一条线的供电范围。就目前请况来看, 我国的供电方式, 多采用架空线的方式。直接供电的电压, 一般是在35k V或以下。这种老式的供电方式, 是造成供电网技术低以及可靠性低的主要原因。随着城市绿化要求的不断提高, 以及人们对环境要求的不断提高, 老式的蜘蛛网式的供电结构系统, 越来越不能满足人们的需求, 它会给环境和安全带来许多问题。为了提高供电网的可靠性, 我们应该适当的增加一些备用元件, 及时更替坏损元件, 保证电力随时供应。同时, 从安全和环境方面考虑出发, 我们还要改变陈旧的供电模式, 采用环网供电。这种新型供电模式, 有利于改善电网环境。最好最重要用户实行双源供电或者三源供电的供电模式, 保证其不会出现停电情况。同时线路配电范围要适中。 (3) 使用先进的自动化设备。尽可能使用自动化的供电设备, 随时随地对供电网系统进行检测, 在故障发生前将故障排除。在发生故障时, 自动隔离故障段, 保证其他部分的电力正常供应。同时要因地制宜采用与本地环境相符的自动化设备。 (4) 应用供配电管理系统。计算机系统具有精确自动控制能力, 使用计算机对供电系统进行控制可以有效提高系统的可靠性。现代社会, 技术越来越发达, 计算机技术也在不断的发展进步着, 与此同时计算机技术也有了突破性的发展信息管理技术也不断完善。配电系统结构复杂, 包含范围广泛。目前为止, 在不同的供电网领域, 存在着不同的自动化程度。但是总体趋势都是想着, 越来越高端越来越自动化的方向发展着。在一个配电系统中, 如果想要保障配电系统的可靠性就必须监控到每一个设备的稳定与否。充分利用计算机技术, 对其进行监控统计资料。 (5) 我国对10k V电压的应用还不够广泛, 为扩大其使用率, 要增设十千伏电压的开闭场所, 缩短其供电半径。 (6) 运用中心点接地的技术。随着科技的发展, 具有明显优势的光缆得到了越来越广泛的应用, 同时也对电流提出了更高的要求。如果系统的电压过高瞬间电压产生大量热量, 很有可能破坏系统设备, 而采用中心接地的技术将电压引入地下, 这就可以在很大程度上减小电压过大对设备的危害。减小设备发生事故的情况, 保证用电的稳定。
摘要：现代社会, 电力已经成为我们日常生活必不可少的物质能量, 没有它人们的正常生活根本无法进行, 然而停电总是会给群众带来或大或小的影响, 因此群众也越来越关心配电系统的停电问题。而停电大多是由配电系统的故障引起的。在很多情况下, 配电系统的可靠性, 已经成为估计供电系统供电稳定性的重要指标, 配电系统的可靠性在一定程度上决定了供电系统的稳定性。
关键词：配电系统,可靠性指标,主要因素,措施
参考文献
[1]管霖, 冯垚, 刘莎, 石东.大规模配电网可靠性指标的近似估测算法[J].中国电机工程学报, 2006 (10) .
[2]王峻峰, 周家启, 谢开贵.中压配电网可靠性的模糊评估[J].重庆大学学报 (自然科学版) , 2006 (02) .
[3]马淑华, 陈平, 吴琨.城市10k V配电系统供电可靠性分析[J].华北电力技术, 2005 (S1) .
配电系统可靠性 篇5
关键词：中性点接地方式低电阻接地快速保护保护性能
0 引言
电力系统由发电、输电、配电系统组成。随着经济社会的发展，电力系统发展迅速，电网输送电容量显著扩大，电网装备制造技术水平与电网运行管理水平日益提高，电网运行的可靠性、安全性要求也越来越高。攀钢供配电系统也曾有2次重大配电系统事故，对攀钢生产造成了重大经济损失。其中一次是在对10kV的烧结电缆送电时因带地线合闸送电，10kV开关放炮拒动、烧毁直流控制回路电源，造成新冶炼变电所所有保护与开关拒动，10kV配电室完全烧毁、110kV变压器损坏，攀钢炼铁系统停产数日的重大事故；另一次是在对新建的10kV烧结配电所电源送电过程中，因施工技术质量原因造成发生电缆绝缘击穿接地、后发展为相间短路故障而放炮着火，并引发运行系统的电缆绝缘击穿而放炮着火事故，造成四座高炉休风全停长达30多个小时，对攀钢生产造成了重大损失。从事故过程及分析看，若攀钢配电系统采取了相应的措施，完全可以避免这些事故的发生。
1 攀钢6～10kV配电系统接地方式研究及改进
1.1 中压配电系统中性点接地方式 电力系统的中性点接地方式分为中性点直接接地系统与非直接接地系统，而中性点非直接接地方式有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻接地、中性点经消弧线圈并电阻接地方式和中性点经消弧线圈串电阻接地方式。
1.2 攀钢6～10kV配电系统接地方式改进必要性
1.2.1 配电网现状 根据攀钢电网情况，35kV以电缆、架空线路相结合，中性点多为不接地系统。6kV、10kV是电缆配出线，中性点有不接地、消弧线圈接地。
1.2.2 变电所新增负荷的问题 随着攀钢技改扩能工程建设，在变电所新增电缆配出，使6kV、10kV配电网的电容电流明显增大，目前还没有实时在线检测配电网系统电容电流的技术及装置，其原来的消弧线圈补偿容量不能一直满足动态过补偿的要求。中性点经消弧线圈接地的系统在某些条件下，会发生谐振过电压，对系统安全运行带来相应的危害。
1.2.3 对设备绝缘造成的威胁 ①由于接地选线装置在实际应用中的可靠性并不理想，在发生单相故障后，通过运行方式的调整与试拉手段，有时产生幅值较高的操作过电压。②中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统相比，仅能降低弧光接地过电压发生的概率，并不能降低弧光接地过电压的幅值，据相关资料介绍：实测中性点接地过电压能达到相当大的数值，甚至达4倍以上。③中性点经消弧线圈接地的系统在某些条件下，会发生谐振过电压。由于电缆为弱绝缘设备，当前普遍使用的交联聚乙烯电缆的1min工频耐压为28kV，比一般设备低20%以上。
1.2.4 攀钢配网供电方式改进与配电设备装备水平的变化为配网中性点接地方式改变 目前，攀钢配网接线方式虽然为以环网接线及开放式放射状接线并存的方式，但是对于环网接线方式均已开环运行，对于重要负荷的供电以双电源供电方式，并配置了微机型备用电源自投装置（即BZT装置）；新建项目的开关均为性能可靠、少维护的真空开关或SF6开关，其保护也为微机保护装置，而老的变配电所的开关与保护均已改造。当前微机保护装置据大多数均有接地保护功能，但由于采用经消弧线圈接地或不接地系统的单相接地电流小，微机保护装置不能有效检测单相接地故障。
因此配网现有的高可靠性的开关、微机保护装置的配置及双路电源配合BZT装置的供电方式，为配网将中性点经消弧线圈接地或不接地系统改为中性点经小电阻（10Ω左右）接地方式提供了可行性，并且不降低配电系统的供电可靠性。
由于电缆馈线发生的故障一般为永久性故障，宜采用迅速切除故障防止故障扩大。特别是对于以电缆配出为主的配电系统、新旧电缆在系统运行时，为避免电缆单相接地后引发相间故障、扩大故障范围，故从行业应用趋势看，更有必要研究实施攀钢配网系统的接地方式改进，同时在大型新建项目的供配电系统设计时，也应研究考虑配网系统的中性点接地方式的问题，以保证供配电系统的长久的可靠性。
1.3 攀钢6～10kV配电系统改为中性点经小电阻接地方式时有关注意问题
在攀钢现有6～10kV配网改造实施中性点经电阻接地方式的改进时，应注意以下问题：
1.3.1 清理落实配网现有设施情况 由于攀钢现有6～10kV配网中没有中性点，在有消弧线圈补偿的系统中，采用了专门的消弧线圈接地变压器。因此，采用经中性点接地电阻接地时，同样需要接地变压器（即Z型变或曲折变压器），需要利用原来的消弧线圈补偿变压器的开路或新增接地变回路的开关与保护，同时考虑接地电阻器的安装位置。
中性点经小电阻接地后，对单相故障而言，故障电流增大，并有零序电流产生，因而保护配置应增加零序保护。因此需落实确认配网中中心变电站及下级配电所各配出开路的微机保护装置是否具备零序电流接地检测功能与跳闸功能，是否装有专门的零序电流互感器。若没有装设零序电流互感器，落实装设零序电流互感器的条件。若对于大负荷、多根电缆并列配出的开路，则考虑以三相装设的电流互感器方式来获得零序电流。零序CT最好采用套在三相电缆上的单个CT方式，以避免三个CT的误差和饱和差异所造成的不平衡电流。
1.3.2 规范配网运行方式 由于攀钢重要站所多由不同电源点供电，因此，在改造实施过程中，对于环网系统均按开环运行方式，以BZT装置实现对重要负荷的连续供电，禁止合环运行，以免中性点经电阻接地系统与经消弧线圈接地系统同时长期并列运行或者不同电源点间并列合环运行。
1.3.3 热电机组接入方式的探讨 按其他钢铁行业经验，热电13.5MW机组、热电25MW机组以及TRT机组，是可以将发电机直接接入6kV或10kV系统。但是发电机内部一旦发生单相接地时，因为是电阻接地系统，发电机的差动保护或零序电流保护动作切除发电机，其单相接地故障电流可能会造成发电机的定子不同程度的影响。
实际上，随着攀钢电网供电保障能力的改善，发电机在发生内部单相接地后，应迅速停运，以避免由发电机内部单相接地故障进一步发展扩大损坏发电机。从攀钢电厂发电机、热电机组多年来运行情况看，发电机真正内部发生单相接地故障没有发生，多数是外部电压不平衡或发电机定子漏水造成绝缘降低而发出信号，对于这种情况，本就应当立即安排停机，以免扩大事故。
2 影响攀钢动力供配电系统的整体安全性能的保护配置问题
2.1 在保护性能上存在影响攀钢动力供配电系统的整体安全性能的主要问题（特别是无快速保护，亟待整改） 随着电力设备与保护技术的发展，在供配电系统中逐步以可靠性高、少维护、动作快速的真空开关取代原来老式的少油式开关，以性能可靠的微机综合保护装置取代原来机械电磁式元件保护，从而为显著提高供配电系统的运行可靠性提供了可靠的基础保障。然而攀钢动力供配电系统的保护配置与保护性能仍然按以前传统老式的设计规定与方式配置，未能充分适应发挥现有先进设备的性能，使得供配电系统发生故障后只能以较长时限的过流保护来切除故障，对电气系统运行及设备安全带来严重影响。对于攀钢厂区高压电缆密布、交错接线供电的状况，一旦发生高压电缆上短路故障而仅由按传统常规配置的过电流保护以0.9秒～1.0秒以上的延时来切除故障，必然造成电缆放炮着火的扩大事故。如果以无延时的快速保护切除故障，仅基于微机保护固有反应时间与开关跳闸时间，最多仅以90毫秒以内就完全切除故障。从攀钢发电厂曾经发生的4次6kV厂用电系统过电压短路放炮事故的影响分析看，以无延时的快速保护切除故障时几乎未对系统及其它设备造成损失，而以1.5秒延时才切除的短路放炮事故中，曾造成了母线上多个开关设备与母线设备不同程度的损毁。
因此，改进增设攀钢供配电网络中电源系统的光纤电流差动快速保护，是提高攀钢动力供配电系统的整体安全运行性能。
2.2 缩短配网系统保护的动作时限 按以前常规保护装置与断路器分合闸时间的性能，在保护定值整定配合中一般取保护配合时限的整定级差△t为0.5s。然而由于快速可靠的断路器与微机化保护装置的广泛应用，使得保护配合时限的整定级差△t减小到0.25s～0.3s成为现实。
目前，攀钢供配电系统中改造项目或新建项目均是采用快速开关与微机保护装置。因此，将保护动作时限的配合级差由原来的0.5秒降到0.25-0.3秒，可以缩短配网系统过流保护的动作时限（从原来1.0秒可降到0.6秒以下），而对于中性点经电阻接地系统，其零序电流保护的时限按阶梯配合原则同样将最长时限压缩在0.6秒内。若结合光纤差动保护的配置，其后备过流保护的时限可以压缩在0.3秒内。由此，在满足保护选择性的基础上提高保护的动作快速性，相应可不同程度地减轻故障所带来的损失。
2.3 新设备或改造设备首次投运的补充措施 注重新设备或改造设备的首次投运的测试试验分析，也是保证保护系统正常运行的必要措施。根据攀钢电网曾经发生的事故现象分析，保护电压回路接错（长期接到另一组母线PT上而未发现）、电流回路极性错误长期未察觉而造成区外故障差动保护误动等事例时有发生。
3 结论
3.1 根据行业趋势及众多行业应用情况，对于攀钢主要以电缆配出的6～10kV 配电网系统，将其中性点接地方式以现有的经消弧线圈接地或不接地方式改为电阻接地方式，在技术上是可行、在保证供电安全可靠性上也是必要的。
3.2 完善配电保护性能，增加干线配出系统的快速保护、优化并缩短保护动作时限、重视设备的直流控制与保护电源的可靠性，做好新设备的投运管理，配有性能可靠、功能丰富的微机保护装置以及性能可靠的快速开关，从而得以长久保障电气系统的安全可靠运行。
配电系统可靠性 篇6
一是在农村电网改造中逐步使用高压电缆及绝缘导线。在农网改造中使用不同规格的电缆约2.96km, 在安全距离不够处使用绝缘线, 规格从35～120mm, 低压绝缘线, 规格从35～95mm, 使故障率大为降低, 对电网可靠性及安全性提高起到了较大作用。
二是用棒式绝缘子替换针式绝缘子, 针式绝缘子因耐压能力差, 在雷雨季节, 经常发生击穿, 引起单相接地, 且故障点不易寻找, 延长了停电时间, 用棒式绝缘子后, 情况大有好转。
三是用真空断路器替换油断路器, 真空断路器技术性能及安全性远远高于油断路器。
四是金属氧化物避雷器替换阀式避雷器, 以增强线路避雷和防止过电压能力。
五是采用全密封式变压器, 原S7型变压器, 投入运行后, 使变压器吸入太多水分, 影响变压器寿命和运行安全。现在逐步使用全密封式变压器, 此类变压器安全、可靠、经济, 应用后变压器事故有所减少。采用先进设备 (自身故障率低) , 通过通信网络对配网进行实时监测, 随时掌握网络中各元件的运行工况, 故障未发生就能及时消除。实现配电网络自动化, 能自动将故障段隔离, 非故障段恢复供电, 通过选择合理的与本地相适应的综合自动化系统方案, 在实施一整套监控措施的同时, 加强对电网实时状态、设备、开关动作次数、负荷管理情况、潮流动向进行采集, 实施网络管理, 拟定优化方案, 提高了配网供电可靠性, 使99.99%的供电可靠率得以实现。另外, 联络开关与切换开关相互配合, 可使由故障造成的部分失电负荷转移到其它系统, 恢复供电, 从而缩短非故障线路的停电时间。
六是重视施工及检修质量。施工、检修质量是提高配网可靠性非常重要的环节, 必须严格把关, 减少故障率。特别是配网使用的非标准金具的设计及镀锌材料的质量是当务之急, 必须引起高度重视。
七是提高供电线路可靠性, 对系统中重要线路采用双回线。目前农电配网中, 架设双回线的还比较少, 双回线路供电, 输送能力大, 输电线路可靠性很高。主干线增设线路开关, 架设分支, 把分支线路故障停电范围限制在支线范围内, 减少停电范围。
二、高成网供电可靠性的思路
(一) 提高供电可靠性的方法
人工老化、筛选方法。早期故障较高, 但随时间的增加, 故障率迅速降低。在这段时间内发生故障的原因是由于设计、原料和制造工艺中缺陷而引起的;偶然期故障比较稳定, 可视为常数, 而且数值较低。在运行中应以加强维护延长这段时期的时间;损耗期故障率上升, 这是因为机械和电气磨损以及绝缘的老化所引起。在这段时期中大部分元件要开始失效。“老化筛选”方法就是结束“早期”, 延长“偶然期”, “损耗期”及时更换来提高供电可靠性。
冗余法。它的含义实际上就相当于“多余”。简单的说就是在满足功能的要求下, 为保证系统的可靠性, 适当增加“功能相同的元件”做后备。对配电网而言, 优化配电网络结构, 实现“手拉手”环网供电。
(二) 重视施工、检修质量。
提高配网可靠性是一项长期、持久的工作。施工、检修质量是非常重要的环节, 必须严格把关, 提高施工、检修质量可减少故障率。特别是配网使用的非标准金具的设计及镀锌质量, 是目前的当务之急, 否则, 三年的城网改造后, 紧接着大量严重锈蚀金具的更换, 工作量特别繁重, 提高可靠性得不到保证。
(三) 用先进设备, 实现配网自动化。
采用先进设备 (自身故障率低) , 通过通信网络, 对配电网进行实时监测, 随时掌握网络中各元件的运行工况, 把故障未发生就及时消除。
(四) 配网可靠性的管理。
1.人的管理。随着科技的发展, 配电网络的科学含量不断的提高, 这将对人员的素质提出更高的要求。要不断提高人员的业务素质和思想素质, 才能胜任其工作岗位。2.停电管理。一是停电模式。目前停电方式主要有三种。第一种为计划停电, 根据月生产计划工作需要, 在月底向调度申请下个月的停电计划;第二种为临时停电, 主要是处理故障, 临时向调度申请停电 (时间一般在1～2小时) ;第三种停电为夜间停电, 对工作量较小, 在安全前提下采用夜间检修工作, 这样虽然不能提高供电可靠性, 但可以减少电量的损失, 还可以得到良好的社会效率。二是综合停电。主要有两种情况。第一种为各部门之间的, 调度所根据各部门的停电申请进行调整, 使各部门的工作安排在同一天进行。另外, 调度所根据某部门的停电申请来通知其他部门是否有工作。第二种为本部门各班组之间的, 由本部门自行调整, 统一报停电申请。这样, 可以避免重复停电, 达到提高可靠性的目的。
(五) 发展带电作业。
带电作业就是对高压电气设备及设施进行不停电的作业, 发展带电作业是提高供电可靠性重要手段。
三、加强管理, 提高供电可靠性
(一) 建立决策管理层、指标控制层和支持层三级保证体系。
供电企业应成立可靠性领导小组, 由办公室、企管、生技、营销、财务、调度及相关部门的主要领导、可靠性专责人员参加, 主要负责制定和落实提高供电可靠性的各项管理、技术措施及配电网络建设规划方案的讨论、制订, 认真贯彻执行上级相关规定和办法, 切实完成可靠性指标。各相关部门亦配备相应的可靠性兼职人员, 认真贯彻执行上级有关供电可靠性的规章制度、考核细则, 督促完成公司下达的可靠性考核指标。各有关部门可靠性管理兼职人员组成供电可靠性管理网络, 负责可靠性的各项具体管理工作, 使信息传递和有关资料整理、上报工作, 及电网规划、设计、基建、施工、生产运行等相关工作有条不紊。
(二) 改革停电检修制度, 计划管理停电。
加强停送电管理。实行每周生产例会制度, 由分管生产的领导统一安排停电检修工作, 加强部门间停电信息沟通, 实现一次停电, 多家配合, 避免重复停电, 严禁计划外停电, 彻底杜绝随意性停电。及时制订上报月度计划、周计划, 由调度部门统一管理和协调, 编制合理的停电检修计划, 使变电、线路、业扩、农网改造等停电有机结合起来。
(三) 实现配网自动化和计算机管理。
一是调度自动化。实现配网自动化是提高供电可靠性的必然趋势, 在目前条件下, 首先使开关站和变电站实现调度自动化。开关站的远动情况是遥分、遥合、开关合分状态, 各种信号继电器的信号量, 10kV母线电压及10kV进出线电流。终端RTU采用RTS-200型交流采样分布式模块化结构, 调度端为SWJ-700型系统, 无线通道, 附有一部无线电话。二是MIS开发。MIS的开发, 从管理上保证供电可靠性。MIS中的关键是GIS (地理信息系统) 的开发, 即要有一张好的地图。在地图上几乎标出每一根电杆的位置, 将把全公司各供电所、变电站、调度室等全部用光缆连接起来, 做到信息共享。这使配网在规划、故障点的定位、停电范围的显示、找配网的薄弱环节等等起到较大作用。
参考文献
[1]陈维贤.内部过电压基础[M].北京:电力工业出版社, 1996.
[2]周泽存.高电压技术[M].北京:水利电力出版社, 1993.
配电系统的可靠性问题研究 篇7
一、配电系统可靠性的重要性
配电系统是电能等级转换和分配的重要环节, 用户的对供电能力和电能质量要求和体验, 最终都是通过配电系统的可靠性来实现。配电系统由于连接用户众多, 负荷性质不同, 整个系统对故障的反应比较敏感, 不同线路互相间的影响不可避免。而配电系统本身的故障对整个网络的可靠性影响最大。
电能是现代社会生产和生活所必需的能量来源, 用户对供电可靠性的要求也越来越高, 从经济和社会效益以及为加强配电系统可靠性不断加大的投资来看, 配电系统可靠性在电力系统的可靠性工程中具有非常重要的地位。
二、配电系统可靠性准则
2.1电力系统可靠性准则。电力系统可靠性准则主要是, 为了使发电系统和输、配电系统满足所要求的可靠度, 在电力工程项目的规划、设计或者系统运行过程中, 必须要达到的技术指标、条件或规定。它是评估电力系统可靠性的基本原则和标准。
一般需考虑以下因素:
(1) 电力系统发电、输电、变配电设备的容量大小。
(2) 系统故障的自处理能力。
(3) 对系统的控制、运行及维护。
(4) 系统各元件的可靠运行。
(5) 用户的用电要求。
(6) 电能的生产能力, 包括电力生产资源。
(7) 自然环境对系统、设备的影响等。
电力系统可靠性准则按照可靠度获取方法、系统的状态过程以及研究问题的性质, 可分为3类。按可靠度获取方法, 可分为概率性准则和确定性准则。按动态过程和静态过程的不同, 可分为暂态准则和静态准则。按研究问题的性质不同, 可分为技术性准则和经济性准则。
2.1.1概率性准则和确定性准则。概率性准则以概率法求得的数字或参量, 用来表示或规定可靠度的目标水平或不可靠程度的限值, 这类准则是概率性可靠性评价的基本方法。
确定性准则以系统能够承受的最大事故能力为考核标准, 通常选择最严重的情况为考核参照。如果电力系统能够在这样情况下保证可靠运行, 那么, 在其他不严重的情况下也能够保可靠运行。
2.1.2静态准则和暂态准则。静态准则考虑的是, 在相当长时间内的静态情况下和无扰动情况下, 各种不同电力系统供电能力的各种可能情况的可靠性指标。
暂态准则考虑的是, 在电力系统发生事故时的暂态过程中, 电力系统保持安全稳定运行的能力, 包括运行人员的反应能力。
2.1.3技术性准则和经济性准则。经济性准则考虑的是, 保证系统可靠性相关的经济问题。
2.2配电系统可靠性准则。配电系统可靠性准则主要是针对配电系统来说, 在系统的规划、设计或运行中, 为达到可靠度要求所必须要满足的技术指标、条件或规定, 是评估配电系统可靠性依据的原则和标准。
配电系统可靠性必须从用户的需要和配电系统供电充裕度的关系出发, 主要从供电质量和连续性两个方面考虑。
从实际经验来看, 供电的成本与电力系统的可靠度之间存在函数关系, 并呈现递增特性。这个函数的特征系数跟电力系统的运行状况、设备投资以及电能的性能指标直接相关。
三、提高配电系统可靠性的措施
要改善和提高配电系统的可靠性, 通常采取的措施主要包括以下几个方面, 故障的预防措施、改善系统可靠性的措施和故障探测方法及故障处理措施, 尽量减少停电时间, 尽可能快地恢复线路供电的措施。
3.1故障的预防措施。由于配电系统的配电网络覆盖面积广, 使用的设备种类多, 设备装配比较分散, 安装条件区别较大, 因此, 比较容易受到自然环境因素的影响, 系统发生的故障类型也多种多样。通过分析故障原因, 采取科学合理的防范措施, 通过更换环境适应性好、技术性能高的设备等方法, 降低事故率, 减少事故处理时间, 是提高配电系统可靠性的有效方法。
3.1.1防止他物接触故障的措施。为了防止塔杆受外力损坏或折断, 可以选择使用加强型的杆塔增加坚固性。为防止架空线路的导线因震荡而造成接触性触电或短路等事故, 可以使用能固定的绝缘子代替悬挂式绝缘子串, 使线路保持稳固。为了防止电气设备的他物接触类事故, 可以采用室内安装, 或者使用密封式的设备, 室外的要设置围栏隔离。
3.1.2防止雷击故障的措施。为了防止室外地面电力设备遭受雷击损坏, 要按照技术要求安装避雷塔进行保护, 室内设备可以安装避雷器。对于室外架空线路, 可以使用绝缘性能强的绝缘子, 安装避雷线, 使用应力强的结构材料等。
3.1.3防止风雨、水灾、冰雪的措施。受地理环境的影响, 各地区的天气条件不尽相同, 要根据当地的气候特点, 制定科学的防范措施。比如, 使用加强型杆塔、导线;改螺丝连接为压接;使用避免过多积雪、冰冻的导线或导线防雪装置;缩短杆塔间距;增加导线之间的距离等。
3.1.4减少故障扩大的措施。使用有效的手段, 周期性全覆盖地开展电力设备的检测工作, 及时维修或更换存在故障或隐患明显的设备, 在工程验收和运行管理上要严格, 制定科学的管理制度和工作规程, 加强从业人员的培训考核, 科学地制定检修计划, 按时开展设备巡查和维护。
使用应对故障性能强的电力设备, 安装功能强大性能稳定的保护装置, 设计合理的电力系统结构, 使电力系统能够在事故发生时自动切断故障设备, 又能自动启动备投功能, 减少停电范围, 避免事故扩大。
3.2改善系统可靠度的措施。要改善电力系统的可靠性, 需要有预防事故发生的措施, 故障检测的手段和故障处理及设备维修的方法。
3.2.1提高系统及设备的供电能力。提高电力系统的结构性功能, 添加双线路供电设备, 增加线路或设备的主备投切能力, 接入双回路、双电源, 建立环形结构供电网, 提升电网的可靠性, 减少事故影响, 避免发生长时间停电。
确保设备的裕度。使线路和设备的容量比负荷容量保持相对的冗余, 减轻设备负担, 增强设备的可靠运行, 减少事故率。
3.2.2提高运行管理和维护能力。采用先进的电力设备自动化设备和技术, 通过技术手段提升系统和设备的检测和控制能力, 采用远程监控的自动化平台, 提升系统的运行性能, 实现反应快速、动作可靠、运行安全的管理状态。
协调统一、科学合理的制定检修周期和计划, 减少同一区域的重复性停电, 在确保安全的情况下, 尽可能地采用不停电或部分停电的方式开展施工作业, 减少对用户的影响。
加强技术力量的培养, 建立联动机制, 主动开展技术服务工作, 帮助用户更好地开展电力设备的运行和维护管理, 尽可能地清除隐患, 减少用户设备故障对整个电网系统的不良影响。
3.3加速故障探测及故障修复。发生电力故障时, 首要的任务就是尽快修复设备恢复供电, 减少事故影响。想要达到此目的, 使用有效地探测技术是很必要的, 这样可以帮助维护人员尽快发现故障点, 特别是隐性故障。
在发生电力故障时, 为了避免事故扩大, 必须尽可能地减小事故区域, 这就需要电力系统的保护控制装置和自动化监控平台有完备的功能和良好的性能, 能够实时监测到故障信息, 并快速地发出动作命令, 调整系统的运行方式, 有效切除故障线路区域。
为了能使维修人员能够快速反应, 尽快地实施有效抢修, 除了需要建立科学有效的应急管理机制和完备的组织机构, 还需要配备完备的后勤保障物资, 比如备件、应急抢修用具、工程车辆等。
应提前制定好应预案, 加强学习演练, 使抢修工作能快速、有效开展, 尽可能地节省时间, 减少损失。
四、总结
在提高配电系统可靠性的工作中, 必须根据社会对供电可靠性要求的程度、提高可靠性的目标、措施需要投入的成本等因素进行综合考虑和研究, 选择并确定适当的提高配电系统可靠性的目标, 分析各种可能采取措施的效果, 以便充分有效地利用各种条件, 提高系统运行可靠性, 增强科学管理水平, 实现经济和社会效益的最大化。
参考文献
[1] (加) 阿里·乔杜里.配电系统可靠性实践方法及应用.中国电力出版社, 2013 (10) .
配电系统可靠性 篇8
现代分析工具的使用方式和传统规划人员使用电力系统潮流分析的方式差不多,可以用来评估各种备选方案的未来供电能力水平。规划人员可按照与电力系统潮流计算完全相同的方法,设计系统的停电频率和停电时间等参数。如果这些参数设计得当的话,配电系统的所有部分都将具有预期的可靠性水平,并实现费用最小。
在可靠性评估中,最常用的指标有5个,分别为度量停电频率的系统平均停电频率指标SAIFI和客户平均停电频率指标CAIFI,度量停电持续时间的系统平均停电持续时间指标SAIDI和客户总平均停电持续时间指标CTAIDI,短时平均停电频率指标MAIFI。通常这5个指标联合起来使用,可以粗略了解系统范围内的可靠性。此外,还有一些指标试图将可靠性与客户负荷的规模挂钩,旨在使大负荷的停电权重高于小负荷停电的权重,例如客户平均负荷削减指标CALCI是每年每个受影响客户的平均负荷削减量。
各个电力企业关于可靠性指标的定义和公式基本上总是相同的,但是公式中用到的度量参数和数据源却各不相同。因此,即使在客户停电水平相差不大的情况下,在两个电力企业间对同一指标进行比较也可能得到很不一致的结果。
本讲座以《配电系统规划参考手册》第4、23章为范本,介绍配电系统可靠性评估方法,可为我国配电系统的可靠性设计提供参考和借鉴。
1 现代可靠性分析的思路
所谓“现代可靠性分析”,其核心思想是提前准确估计系统的实际可靠性,然后根据该估计结果识别并修正设计中的缺陷,以达到设定的可靠性目标。可靠性分析包括3个步骤,这3步的功能和方法彼此独立。
1) 对历史的可靠性进行评估(现有数据分析)。
其目标是分析系统及其历史运行数据,用于评估系统的现有可靠性水平,找出有问题的区域,并确定问题的原因。历史可靠性评估通常由运行部门进行,以确定系统的薄弱环节、运行性能没有达到预期水平的原因,以及判断原因是出在运行上还是出在设备设计方案的功能上。如果原因在于后者,该问题应属于规划与工程部门处理,因为这很可能最好的方法是通过更换设备或设计来解决。
2) 对可靠性进行预测评估(预测模型)。
其目标是预测系统(整个系统及特定地点)未来的可靠性水平,通过分析特定备选设计方案(针对配电系统某部分)及通过分析系统预期可靠性水平来实现。应用这种类型的分析方式,可对各种不同的、解决可靠性问题的办法进行研究。
3) 对预测模型进行校正。
预测模型需要进行校正,以保证它比较符合历史情况。只有以对预测模型进行校正的方式,模型才能准确预测出系统改造后的未来将会发生什么。模型校正并不是一件容易的事:它需要良好的历史信息,需要建立良好的历史评估模型,并需要对众多因素进行仔细调整。要使预测评估模型可靠,校正是必不可少的。
对可靠性进行预测分析是可靠性规划的核心。规划人员通常关注未来,考虑系统是否会像所预期的(预测性能)那样运行,并研究应如何改造系统,以适应新用户的接入和解决预期的系统性能不足。对可靠性进行预测分析的目标是,计算系统各节点在未来某些特定工况下停电的预期发生频率(F)和持续时间(D)。
2 配电系统可靠性预测分析
2.1 元件的可靠性参数
配电系统由千千万万互联的局部网络及元件构成,由此形成了一个有效的供电系统。当系统因出现了问题而不能向相应用户供电,往往是因为系统的一个或多个局部网络,在失效之前已经无法发挥作用。事实上,许多系统可靠性问题是由设备失效造成的。
基于可靠性的现代分析方法,需要各种类型设备的失效率及各种情况下的修复时间和切换时间等数据。通常,供电企业的运行记录可提供这些数据。但通用的可靠性数据也可从其他多种来源获得,包括从行业标准(如电气与电子工程师学会IEEE标准、国际大电网会议CIGRE标准等)、出版物(如专业书籍、期刊和会议论文集等)和由制造商测验或调查所得到的缺省数据。这些信息提供了一个良好的开始,从而为建立一个能对历史数据进行校准的模型奠定基础。
优秀的可靠性评估程序具有自行校准功能,即它们可根据实际的历史停运数据拟合可靠性分析结果,因此,缺乏精确的系统数据就无关紧要了。这些方法从内部设定的失效率数据启动运算,然后进行各种调整,并重新计算(对于那些需要根据历史数据调整失效率的地区)。自动校准性能是确保可靠性评估模型准确的最好方式。
即使只有通用的可靠性数据,也能得出有效的分析结果。重要的是要认识到,即使采用近似的失效率数据,可靠性评估方法也可帮助供电企业的规划工程师提高其配电系统规划的可靠性水平。与可靠性有关的大多数重要决策,都与网络结构、保护和分段设备的安装和位置以及切换方式有关,即使在这些问题的精确分析中采用近似的数据,也可为各种决策提出有效的指导;仅用近似(通用)的失效率和修复时间数据,也可以改善配电系统的可靠性水平。
2.2 系统可靠性计算流程
规划人员使用可靠性评估程序的方式基本上与他们使用潮流程序设计馈线系统的方式一样。因为这些方法都必须依赖于一个电路和设备模型数据库,该数据库具有系统连通性的信息以及整个系统内所有设备的详细信息。潮流计算程序是利用各台设备的数据来计算由电力系统送到客户处的潮流,而可靠性评估程序则是利用各台设备的数据来计算向客户处供电的互连可靠性。可靠性计算流程如下。
1) 为可靠性工程设定一定可靠性限值(可靠性的目标值及允许偏差范围)。
2) 将候选系统模型输入计算程序,并输入表示现有或拟建配电系统的数据。
3) 进行计算分析确定它所表示的配电系统的预期可靠性。可靠性评估计算的是系统各节点的预期停电频率和停电时间。计算结果通常以图形方式显示给用户,以便快速传达不合格的超出范围的结果。
4) 审查计算结果。如果结果不够理想,则以该计算结果为指导,针对需要改善或改变的部位来调整系统模型。
5) 模型以这种方式重新运行直到得到令人满意的结果为止。
在确定为了提高可靠性结果应对候选设计作何改变时,采用根本原因分析和灵敏度分析这两种工具,规划工程人员可增加他们的判断能力和经验,根本原因分析可用于确定较低的可靠性水平对各台设备的影响程度。灵敏度分析可用于确定提高设备可靠性或设计将对系统可靠性所产生的影响,即改变会带来哪些不同。这个简单的过程对设备参数(如失效率)进行了小量调整,并记录了系统可靠性的相应变化。
3 配电系统可靠性评估方法
目前,已开发了许多不同的评估方法,用于预测配电系统未来的可靠性水平。这些方法进行可靠性分析的理论依据是不同的,它们分别采用不同的方式来确定系统的可靠性,总体可以分为基于元件的技术和基于状态的技术两类。基于元件的技术包括网络模拟法,基于状态的技术包括马尔可夫模拟法、解析模拟法和蒙特卡罗模拟法,其中解析模拟方法是最适合于配电系统可靠性规划的方法。下面对每种方法分别从原理、计算过程、输出结果及优缺点进行介绍。
3.1 网络模拟法
网络模拟法基于电力系统的拓扑结构,将一个实际网络转化为一个基于设备串并联的可靠性网络。串联设备失效率是各台设备失效率的累加,任一台设备发生停运都会使整个链条丧失其功能;并联设备有冗余(由容量确定),且可应对其他并联路径的停运。
该方法的基本计算过程分两步。第一步,对配电系统拓扑进行模拟,将电力系统转化为一种具有设备串并联可靠性特征的“表达式”;第二步,进行系统性能的可靠性计算。在计算机模型中,上述表达式为一组表格控制的系数,由它们进行可靠性计算。
1) 串联系统。
串联系统就是由2个或2个以上元件组成的系统,若其中一个元件失效,系统就失效。对于串联系统,根据马尔科夫过程理论,可以推导出适用于工程计算的公式:
式(1)~(3)中:λs为系统负荷点的等效失效率,次/a;λi为元件i的失效率,次/a;ri为元件i的失效修复时间,h/a;rs为系统负荷点每次失效的等效修复时间,h/次;Us为系统不可用率,h/a。
2) 并联系统。
并联系统就是由2个或2个以上元件组成的系统,必须所有元件同时失效,系统才失效。2个元件并联的计算公式:
λp=λ1λ2(r1+r2) (4)
Up=λprp=λ1λ2r1r2 (6)
3个元件并联的计算公式:
λp=λ1λ2λ3(r1r2+r2r3+r1r3) (7)
Up=λprp=λ1λ2λ3γ1γ2γ3 (9)
式(4)~(9)中:λp为系统负荷点的等效失效率,次/a;λi为元件i的失效率,次/a;ri为元件i的失效修复时间,h/a;rp为系统负荷点每次失效的等效修复时间,h/次;Up为系统不可用率,h/a。
输出结果为电源与负荷点之间保持连续互连、不中断运行的可能性。
网络模拟法应用简单、易于掌握,在基本的可靠性评估上还是行之有效的。该方法的主要缺点是动态功能(如针对事故进行开关切换和连续系统反应)不够。其模型表达式仅适用于基本拓扑结构,凡是改变拓扑结构的任何事项(如开关操作)都无法在模型中加以模拟。因此,这种方法没有像其他方法那样得到广泛应用。
3.2 马尔可夫模拟法
马尔可夫模拟法的基础是分析电力系统的状态,这种方法的应用重点是分析这些状态间的转换。马尔可夫模拟法可对系统有可能所处的各种状态进行辨识和枚举,但这种方法主要关注的是各种状态间的往复转换,并对这些转换的条件和可能性进行模拟,从而计算出系统处于各种状态下的时间,其基本计算过程如下。
第一步,按元件状态的转移构成状态空间图。对于由N个两状态(运行和停运)元件组成的系统,其系统状态数为2N。
第二步,根据状态空间图建立转移矩阵。矩阵的维数为系统状态数,即每一状态对应于一列和一行。逐一核对状态空间图中的系统状态,如果从状态i向状态j(i≠j)有转移,则该转移率作为第i行和第j列的元素填入,否则该元素为零,每一行的对角元素等于1减去该行其余元素之和。
第三步,应用马尔科夫过程逼近原理:极限状态概率在进一步转移过程中保持不变。数学上可表示为PT=P,式中,P是极限状态概率矢量,T是转移矩阵,即P(T-I)=0,I是单位矩阵。
第四步,加入全概率条件,即所有状态的概率总和为1。第三步得出的马尔科夫矩阵的秩是N-1,即仅N-1个矩阵是独立的,所以必须增加全概率条件。
第五步,应用线性代数算法解第四步得出的马尔科夫矩阵方程。
输出结果为系统处于各种状态下的概率。
马尔可夫模拟法是一种非常好的可靠性评估方法,同时也常用于其他许多明显是随机的多状态过程的模拟,非常适用于代表状态间转换细节明确或重要的电力系统。但当应用于配电系统时,马尔可夫模拟法也有一些缺点。首先,它所模拟的状态没有记忆能力,也就是说,它所模拟的一种状态的转换并不取决于这种状态是怎样形成的。第二个缺点是计算方面的。当N较大时,状态空间图的建立几乎是不可能的。
3.3 解析模拟法
根据系统的拓扑关系和设备的可靠性数据,解析模拟方法可计算每个元件的预期可靠性。解析模拟法的算法是基于计算各种事故状况发生概率的机制而建立的,而不是像N-1分析那样明确地列举事故状态,其可通过以下途径来实现。
第一步,选定一个事故,其发生的概率为λ。
第二步,模拟系统对该事故的反应,并计算其对所有元件的影响。
第三步,采用λ来衡量该事故的影响。
第四步,所有的事故是否都已经模拟完?如果没有,选择一个新的事故,重新进行第二步。
第二步的具体过程为:馈线系统中发生一次事故后,会伴随出现一系列复杂事件。每次事故都会以不同的方式影响许多电力用户的正常用电。一般来说,同一次事故会造成一些用户短时停电,同时造成另一些用户或长或短时间的持续停电,具体情况取决于系统的分段方式、切换策略以及失效的修复时间。解析模拟方法的关键点就是要精确模拟事故发生后所伴随出现的一系列事件,以确定相应于不同用户的不同后果。通常模拟的事件如下:
每次事故发生时,上述6个事件会产生相应的一组系统状态,这些状态的特征由开关和保护装置的开断或闭合来决定,相应地会给用户供电或停电。
当故障被清除后,系统能被重构以隔离故障并对特定的用户恢复供电。这个重构过程是由分段设备来执行的。通过打开或闭合开关来实现的系统重构,可分为故障上游恢复和故障下游恢复两种。当发生故障时,打开离故障最近的上游开关,则开关的上游用户能恢复供电;打开离故障最近的下游开关,并闭合常开开关,则下游的用户能恢复供电,馈线的上游和下游恢复过程见图1。
输出结果为,每个元件的可靠性计算结果(每年瞬时停电和持续停电的预期频率以及每年停电的预期小时数)。
对于需要确定可靠性预期值的应用,解析模拟法最适用于配电系统评估的方法。这种方法的最大优点是可以进行这类的动态功能模拟。该方法可以让配电工程师量化整个配电系统的可靠性(SAIDI、SAIFI),并可根据各电力客户区域的实际情况,按照历史数据校正模型、比选备选设计方案、进行灵敏度分析,并利用优化算法得出最佳的预期结果。计算结果可用表格和图的形式或转换为可靠性指标的形式输出。
3.4 蒙特卡罗模拟法
蒙特卡罗模拟法和解析模拟法相似,但它是根据发生概率模拟随机事故,而不是预期事故,因此,这种方法允许用概率分布函数而不是用预期值来模拟设备参数。蒙特卡罗模拟法是用计算机产生随机数对元件的失效事件进行抽样构成系统失效事件集,再通过概率统计的方法建立可靠性指标计算公式的一种模拟方法
蒙特卡罗模拟法分为非序贯蒙特卡罗模拟法和序贯蒙特卡罗模拟法两类。
非序贯蒙特卡罗模拟法的依据是,一个系统状态时所有元件状态的组合,且每一元件状态可由对元件出现在该状态的概率进行抽样来确定。当每个系统状态的概率通过抽样估计后,可采用可靠性指标计算公式来计算系统的可靠性指标。
序贯蒙特卡罗模拟法是按照时序,在一个时间跨度上进行的模拟,可分为以下几步。
第一步,制定所有元件的初始状态,通常是假设所有元件开始处于运行状态。
第二步,对每一元件停留在当前状态的持续时间进行抽样。对于不同的状态可以假设有不同的状态持续时间概率分布。
第三步,在所研究的时间跨度内重复第二步,并记录所有元件的每一状态持续时间的抽样值,即可获得给定时间跨度内每一元件的时序状态转移过程。
第四步,组合所有元件的状态转移过程,以建立系统时序状态转移循环过程。
第五步,通过对每一个不同系统状态的系统分析,计算可靠性指标。
蒙特卡罗模拟法可模拟复杂的系统特性和非互斥事件,并可输出结果的可能分布而不是预期值。如果要求的是统计结果而不是预期值,则采用蒙特卡罗模拟法较为合适。这一方法的缺点是计算量大,精度不够高,对同一系统的多次分析会产生彼此稍有不同的结果。此外,蒙特卡罗模拟法不能一一枚举各种状态,可能会漏掉某项罕见但又很重要的系统状态。
3.5 解析与蒙特卡罗的混合模拟法
解析模拟方法可扩展为“解析与蒙特卡罗的混合模拟法”。这种方法的应用前提是,假定设备失效率在一个特定年内保持不变。在这一前提下,可对许多随机年份而不只是某一期望年份进行模拟,具体过程如下。
第一步,确定每台设备将发生失效的次数。
第二步,进行解析模拟,所模拟的随机年份中设备将发生失效的次数用设备失效率替代。
第三步,模拟下一年份,重复第二步,直至模拟年份结束,得出一系列结果。
输出结果是所有可能结果的概率分布,由此可计算出均值、方差、中值、极值等参数和分布的形状。
该方法有两大优点:一是要求的数据与解析模拟法一样,除此之外不再要求有其他数据;二是如果对利用解析模拟法得出的预期值有信心,并且相信设备失效率在一年内一定是恒定不变的,则应用解析与蒙特卡罗的混合模拟法同样可得出真实可靠的结果。
解析与蒙特卡罗的混合模拟法的计算量大,但可给出统计结果,这是单一的解析模拟法做不到的。当因签订基于可靠性的购电合同而需要进行技术和财务奖惩评估时,这些统计数据是不可或缺的。
4 基于可靠性电价的奖惩机制分析
“基于可靠性性能的电价”指的是如果供电企业提供的供电可靠性好,则其将得到嘉奖;反之,如果提供的供电可靠性差,则被惩罚。具体可根据可靠性指标,如系统平均停电频率(SAIFI)和系统平均停电时间(SAIDI)的系统水平评定。
为了在系统平均可靠性的基础上科学、合理地确定基于可靠性性能的电价,需要有一个财务结果的概率分布。为此,要求有关于基于可靠性性能电价的奖惩法则和可靠性计算结果的分布。而且,需要以连续的数学函数的形式描述该可靠性计算结果的直方图。对此,对数正态分布函数便是一个可用于表示可靠性指标直方图的很好的函数。
图2显示的是配电系统对基于可靠性电价规定(基于SAIDI)的奖惩机制。当年度统计SAIDI指标在2~3 h之间时,无奖励或罚款;当超过3 h时,每增加1 min供电企业需支付167万美元的罚款,最高按超出60 min支付罚款;同样,当SAIDI指标不到2 h时,每减少1 min,供电企业可得到同样幅度的奖励。
现金匮乏的供电企业在进行基于可靠性的电价谈判时选择低风险方案才是明智的。为降低风险,可在谈判时采取以下措施调整基于可靠性的电价方案:①减缓奖惩力度;②扩大死区范围;③将死区位置右移;④降低奖励和处罚的封顶线。
以上措施可单独应用,也可结合应用。
当对配电系统及对管理规则的反应性进行规划和设计时,供电企业可进行可靠性预测和评估,评估现有系统的可靠性,量化所采取措施对可靠性的影响,并采用最具成本效益的方案。这将使供电企业能够比较不同系统和不同设计选择方案的预期可靠性。当技术分析和财务风险需要同时进行评估时,需要采用解析与蒙特卡罗的混合模拟法。
5 解析模拟法示例
应用解析模拟法对美国一个真实的配电系统的测试系统进行可靠性分析。该系统包括3个电压等级、9座变电站、超过480英里的馈线和约8 000台系统设备。
5.1 输入数据
表1列出了配电系统基本设备的典型可靠性数据。
5.2 可靠性计算结果
可靠性潮流分析后,以图的形式输出的分析结果如图3所示。图中表示预期停电频率和停电时间与中压线路所在的位置相关。在图中放大部分中,F表示停电频率,D表示停电时间。该计算机程序可对客户输入的任意配电系统的电压特性、可靠性和费用同时进行评估分析。这种可靠性分析可为配电系统规划提供有效、可靠的依据。实际显示图形是彩色的,以不同颜色表示各位置的不同预计系统平均停电时间(SAIDI)。
该地区的目标值分别为2.00次/a、1.75次/a和2.9 h/a(175 min/a),计算出的配电系统可靠性指标为:
MAIFI(短时平均停电频率指标)=2.03次/a
SAIFI(系统平均停电频率指标)=1.66次/a
SAIDI(系统平均停电时间指标)=2.81 h/a
因此,该系统可基本上满足它的目标可靠性准则。
5.3 可靠性奖惩机制分析
对图3所示的配电系统,利用解析与蒙特卡罗混合模拟法对它进行了1 000次随机年份模拟。图4显示的是同时以直方图形式和积分曲线形式给出的计算结果,统计结果为(单位为h/a):均值为2.81;标准偏差为0.79;最小值为0.95;最大值为6.37。
图4中除显示了示例系统的可靠性指标的直方图分布外,还显示了相应的对数正态分布曲线。该曲线精确地反映了直方图的各特征,包括均值、中值、标准偏差和分布形态等。
按可靠性电价的奖惩机制,前述示例系统的预期财务结果为年均罚款1 400万美元。对于现金匮乏的供电企业来说,该财务结果显然是不令人满意的。这一结果表示该供电企业风险较大,因为该供电企业即使预期年平均罚款1 400万美元可能还可以接受,但还要面临每7 a可能发生一次5 000万美元或以上罚款和每12 a可能发生一次1亿美元(最高罚款额)的罚款。
图5显示的是为降低风险而对前述配电系统的奖惩法则调整后的情况,新方案的奖、惩力度放缓,对奖罚双方更公平,具体表现为处罚段和奖励段的时长均从1 h延长为2 h。调整后总风险大大降低,罚款额只有900万美元,比原方案减少了500万美元。更重要的是,该供电企业遭受巨额罚款(5 000万美元以上)的可能性大为降低。
6 总结
1) 基于可靠性的现代分析工具和方法,可以按照特定的客户需求评估配电系统配置,从而在最低费用的基础上实现可靠供电。现代可靠性分析包括3个主要步骤:①对历史的可靠性进行评估(现有数据分析);②对可靠性进行预测评估(预测模型);③对预测模型进行校正。
2) 配电系统可靠性评估方法主要有5种:网络模拟法、马尔可夫模拟法、解析模拟法、蒙特卡洛模拟法以及解析与蒙特卡洛的混合模拟法。其中解析模拟方法是最适合于配电系统可靠性规划的方法。
3) 基于配电系统的可靠性评估,可对供电企业进行奖惩分析,如果供电企业提供的供电可靠性好,则其将得到嘉奖;反之,如果提供的供电可靠性差,则被惩罚。
4) 基于可靠性的规划,为基于可靠性的奖惩机制分析提供了可能性,而对可靠性的奖惩分析极大地降低了电力企业的财务风险。
收修改稿日期:2011年9月
配电系统供电可靠性与基础管理 篇9
1 加强配电系统供电可靠性基础管理的重要意义
配电系统用户供电可靠性直观反映了供电系统对用户的供电能力与服务质量是一个供电企业技术管理水平与设备水平的综合体现, 提高供电可靠性既是用户的共同期望, 同时也是所有供电企业所追求的一致目标, 它不仅能够提高供电企业的服务水平, 提高用户的满意度, 同时对增加供电企业售电量有直接的促进作用, 从而提升企业经济效益, 同时又影响到供电企业良好形象的树立, 更重要的是它还是代表衡量一个国家经济发达程度的标准之一。
提高供电可靠性可在一定程度上避免或减少由停电造成的损失, 从而节约能源满足人民用电需求。要提高供电可靠性, 首先装备是基础, 完善的网架和充足的电源是提高供电可靠性坚实的基础, 除了硬件方面的条件和良好的外部环境, 管理也是关键, 要提高供电可靠性, 更需要加强在运行、检修、停电管理等一系列管理工作。
2 加强基础管理水平, 提高供电可靠性
只有将供电可靠性管理贯穿于生产过程的各环节, 对供、配、销的每一个流程、每一个环节做到精益化、精细化管理才能确保供电可靠性, 提高供电可靠率, 提高用户满意度和供电企业的品牌形象。经过认真分析总结, 大武口区供电局也已找出了影响我局供电可靠性管理工作的实际因素2012年也将从以下几方面采取措施以加强管理, 提升供电可靠性管理水平。
2.1 加强基础管理, 确保数据准确详实, 运行数据及时可靠
2012年, 大武口区供电局将按照供电可靠性要求加强基础资料的积累和完善, 对所有生产运行基础资料、所辖线路及设备做详细统计和梳理, 加强日常性运行管理工作运行资料的管理, 基础数据每月度更新一次, 及时登帐, 保证数据准确性, 注重营销与生产资料之间的衔接与关联性, 建立资料流转制度, 避免各班所在上报运行数据错报、漏报, 做到可靠性管理系统、生产管理系统、营销管理系统、农电生产管理系统和实际现场数据“四统一”。
2.2 加强供电可靠性分析, 指导生产
对供电可靠性工作要进行专题分析, 可靠性分析报告, 不能简单停留在数据统计汇总与上报, 要分析上月、上季可靠性完成情况及影响可靠性完成的主要因素, 提出在可靠性管理工作中存在的不足之处, 提出改正措施, 并根据上月、上季可靠性完成情况及时调整指标, 制定合理的停电计划。既要分析供电可靠性指标、计划检修、协调停电、故障停电和重复性停电情况, 又要分析故障原因、故障设备以及调度、运行操作、检修工作中存在的问题。使之贯穿于整个生产检修与停电管理之中, 在整个生产管理体系中能够切实发挥指导性作用。
2.3 完善停电管理制度, 加强综合性检修, 强化停电计划的合理性、周密性
从我局历年可靠性统计分析中可看出, 计划停电在所有停电中所占比例最大, 因此, 我局修订了停电管理制度。从严格控制计划停电入手, 不断完善计划停电管理制度, 在计划停电管理方面, 对停电时间严格控制, 改变历来形成的一味放宽停电时间的习惯坚持计划停电“先算后停”;坚持开好检修计划平衡会。日常检修、运行及施工过程中加强停电工作安排的合理性, 凡涉及供电可靠率指标的各种停电工作, 均由设备运行班所统一申报月度停电计划, 农配部组织召开检修计划平衡会, 进行协调、合并, 做到“一线停电多处干活、一家申请多家工作”, 加强综合性检修, 对计划停电实行精细管理和严格审批程序, 能带电作业的项目不安排停电, 几个项目能配合的单项不予停电, 避免停电时间宽打窄用, 最大限度地减少重复性停电、缩短计划停电时间。同时, 对重复性停电、临修、超时检修等各项指标重复考核, 使可靠性考核力度大大提高。
2.4 加强运行维护, 及时消除隐患, 减少故障停电
虽然在历年的城农网改造中, 我局已逐步淘汰了老旧设备, 10 k V出线开关更换为真空开关, 同时增加线路分段开关, 增加双回路及“手拉手”线路, 对新建设备也均采用了可靠性高、免维修的设备, 使因检修开关等设备造成的停电逐年减少, 但是, 我们还将要着重提高设备的运行管理, 加强设备、线路的巡视工作, 发现缺陷及时处理, 2011年全年, 我局发现消除设备缺陷及隐患275次。
3 提升技术管理水平, 提高供电可靠性
3.1 依靠科技进步, 提高设备装备水平
2012年, 大武口区供电局将加快配网自动化建设步伐, 相应配套的设备将得到更新, 淘汰更换对接箱和没有出线开关及无保护装置的分接箱, 实现将故障区段隔离、诊断及恢复、网络的过负荷监测、实时调整和变更电网运行方式和负荷的转移等来减少停电频率。
3.2 通过红外测温等科学手段推广状态检修
2012年大武口区供电局将继续通过红外测温技术对重负荷线路、重点部位、重点区域线路设备及连接点进行监测, 做到早发现、早预防、早处理, 减少非计划停运次数。
3.3 加大电网改造力度是提高供电可靠性的关键
根据2011年供电可靠性分析, 无论是故障停电, 还是计划检修停电, 50%都集中在崇岗地区, 30%都集中在长胜地区, 而长胜地区经过调整运行方式和对重点用户的整治, 在下半年基本上消除了因用户设备原因造成线路故障停电。2012年, 我局将结合长青变的投运, 调整崇岗地区电网结构, 改变运行方式, 重新分配负荷, 加大线路绝缘化改造, 将崇岗地区线路停电时户数降到最低。另外, 2011年至2012年农网升级改造工程必将如期完成。由此, 大武口区供电局供电可靠性指标降得到大幅提高。
参考文献
10kV配电网供电可靠性 篇10
【关键词】10kV；配电网；供电；可靠性
本文对如何保证配电网供电可靠性进行了研究，只有保证供电的质量，才能促进电力企业更好的发展，才能提高用户的满意度，保证电力企业经济效益的不断提升。供电可靠性是衡量电力企业经营质量以及发展水平的重要指标，所以，电力企业的技术人员一定要合理优化配电系统，还要提高配网维护的水平，这样才能为用户提供更好的服务，才能保证配电网供电的质量，降低停电等事故出现的概率。
1.配电网可靠性概述
配电网可靠性主要是指从供电点到用户之间整个电路运行的稳定性，要保证用户用电的需求量，还要保证配电网设备运行的安全性，这样才能实现对配电网的优化与完善。配电网可靠性是指配网供电能力，也是指电能分配的合理性。配电网中有着多个用户，用户的用电需求是不同的，所以，为了保证配电网运行的可靠性，必须满足不同用户的需求，要对配电网运行机制进行改进与优化。配网与用户是直接相连的关系，在配网系统出现故障后，维修人员需要对故障进行检修，这一过程会造成用户供电中断等问题，直到故障被排除后，才能恢复供电。所以，为了实现配网可靠性运行，需要提高故障维修的效率，可以保证供电恢复的效率以及能力。在对配网可靠性进行评估时，主要是对设备的供电性能进行评价，为了提高配网的可靠性，还要不断的提高管理水平，要对配网接线方式进行改进，在10kV配电网中，一般采用的是环网接线后者放射状接线方式。
2.影响配电网供电可靠性的原因及对策
2.1外力破坏
通过调查发现，外力破坏导致的配网故障占总数48%左右，所以，为了降低故障出现的概率，必须采取有效的措施避免外力破坏。为了保证电力系统安全、稳定的运行，必须控制外力事故，还要总结出外力破坏的常见类型以及出现的原因。外力一般是指大风等自然因素，在比较繁华的街道，一般会出现较多的广告牌，大风的作用力，可能会刮倒广告牌，可能会压在电线上，造成线路损坏问题。在有的交通要道中，由于交通量比较大，比较容易出现交通事故，电杆被撞断后，会使杆基受到较大的破坏，针对这一问题，必须在电杆中加设防撞档牌，这样才能降低交通事故带来的危害。在市政道路规划与建设的过程中，需要做好防护设计，设置专人对施工进行监护，这样才能降低外力破坏对配电网供电可靠性的影响。
2.2自然灾害
在10kV配电网运行的过程中，一些较大的事故都是由自然灾害引起的。其中地震灾害造成的影响与破坏最大，自然因素还包括降雨以及降雪等，在夏天，配网比较容易出现闪络现象，这会引起跳闸故障。而到了冬季，在降雪量比较大的天气中，线路上聚集了大量的雪，会使导线出现松弛现象。针对这类问题，施工设计人员必须采取有效的措施进行防治。有时树木正常生长也会对线路造成故障，为了保证线路安全稳定的运行，必须对树木进行必要的修剪，对于影响线路违章建设的建筑或者遮挡物，必须进行必要的拆除。对于脏污地段需要加强监控，还要定期清扫绝缘瓷件，防止雨雪天气下出现爬弧和闪络的情况。
2.3高压用户的影响
一些相关的资料表明，由于高压用户设备故障导致的跳闸事故占到总数的18.52%。想要减少类似事故可以采取很多的措施进行预防和排除。这就需要和用户签订好设备的防护协议，明确好产权分界点，对于高压的用户设备进户杆上，要安装过流开关以及过流指示器，对于高压设备做好定期的检查，防治设备带病运行，保证高压用户运行的安全、有序。
2.4其他方面
加强对于设备运行的管理，严格的按照周期进行巡视。认真的执行缺陷消除，防治设备处在带病运行的状态。还因为一些针式瓷瓶的铁柄距离瓷瓶顶部较小，一旦出现裂缝的情况，在下雨天很容易出现单相接地的情況，建议采用棒式的瓷瓶，以减少瓷瓶出现故障的几率。现在一般的避雷器因为出现脏污和阀片受到潮湿等因素，很容易出现击穿甚至是爆炸的事故。建议在更换时换一些相对稳定的氧化锌避雷器，从而来提高设备的运行稳定性。
3.非故障停电原因及解决策略
3.1非故障停电的原因
一些非故障的停电原因，包含35kV及以上的输变电线或者变电所进行改造、检修和实验，以及10kV配电网检修和改造。对于35kV及其以上输变电线路在架设跨越时，需要10kV的配网进行配合停电；对于变电所主变过载或者设备进行检修或改造等，也会导致10kV的配电网停电。尤其是这些年城网和农网进行改造，还有市政工程建设，就要求配电网配合停电的次数增加，10kV的线路频繁停电，就影响到了10kV配电网的可靠性。
3.2非故障停电的解决办法
加强对于10kV的配电网的合理规划和改造，可以让10kV的配电网的布局更加合理，线路之间进行通联，构成完整的网络系统。从而优化组合配电网的设备资源，以实际的线路之间的负荷互带，这样就能减少实际停电的时间和范围。最终可以让10kV的配电网的供电可靠性指标从根本上得到很大的提高。
还需要不断的更新新技术和新设备。对于10kV的配电网现有的线路设备进行合理的改造和更新，可以为提高配电网可靠性提供充分的物质基础，比如让负荷开关更换为过流的开关，增加线路开关的数量，尽可能在每条分线的入口加装一些过流的开关，一旦事故发生，可以把停电的范围减少到最小的范围。当然，还需要加强对设备技术管理方面的工作。确保线路中使用的设备都是在合理和正常的情况下运行的。一旦用户的负荷出现变化，供电线路的运行方式和运行参数就可以进行及时的调整，杜绝事故的出现和发生。
4.结语
可靠性是衡量10kV配电网运行状况的重要指标，只有保证配电网供电的可靠性，才能保证用户用电的安全性。随着社会的不断发展，我国居民的用电量在不断增加，如果配电网出现故障问题，会导致断电现象，这影响了当地居民正常的生活，而且阻碍了该地区经济的快速发展。为了保证配电网络供电的可靠性，设计人员必须对配网结构进行优化，还要降低配网运行的经济成本，以经济性以及可靠性作为优化配电网供电系统的原则，这样才能促进我国电力企业更好的发展。 [科]
【参考文献】
[1]许日金.谈10kV配电系统可靠性的影响因素及改进措施[J].中小企业管理与科技，2009（25）.
[2]崔坤台，王成山，谢莹华.考虑负荷转移限制的配电系统区间可靠性评估[J].电力系统及其自动化学报，2006（04）.
建筑变配电系统安全可靠性分析 篇11
一般来说,配电系统的安全性和可靠性是配电系统设计中需要重点考虑的两个重要方面。
1 电源的安全
电源的安全关系到建筑的安全,我们的供配电系统从设计上来看,就是由大往小进行分配,但是要分配得好,达到安全和可靠的要求,往往需要我们下点功夫。当出现线路短路故障时,相应的开关器件是否能及时有效地断开,从而避免故障进一步扩大,或是避免因短路而引发火灾?当发生短路时,开关器件是否能耐受线路中出现的短路电流,而不至于引起开关器件的爆炸,导致一系列的故障?简而言之,配电系统的故障不要引发恶性事故;建筑中的其他方面的事故,也不会影响到配电系统,造成连带的事故。例如配电系统中用于消防的电缆和开关,不能因为建筑中的火灾而过早失去其应有的功能。
例如北京市规划委员会和北京市消防局联合发文《关于切实加强高层建筑消防用电设备配电线路设计工作的通知》,就是针对2011年5月24日,北京朝阳区某酒店强电电缆竖井地上19层~21层处由于非消防强电电缆故障导致起火的事故。由于非消防电缆线路没有与消防用电设备的配电线路分开敷设,起火时消防用电设备的配电线路受损,导致消防电梯及防排烟系统无法正常工作,给人员逃生、消防救援造成困难。这也充分反映出用于消防设施的电缆,其耐火的重要性,一定要选择满足耐火温度和时间要求的电缆。同时线缆的敷设也关系到配电系统的安全,一定要严格按照规范的要求来敷设。
对于开关电器,应该有足够的短路容量,设计选用时,应对其短路容量提出明确的要求。通常计算变配电室低压母线段处的短路电流值,若变压器为1 000k VA,变压器的Uk值为6%时,则其短路电流值约为24k A。我们常用的变压器,从630k VA~2 000k VA,一般Uk值在6%,记住了1 000k VA的短路电流,对于其它容量的变压器,则很容易立即得出答案。经验公式为:
变压器容量(k VA)÷[1.732×400V×Uk(%)]
若系统中有大容量的电机设备,配电系统的短路电流计算中,还应考虑大容量电机的反电势。若距离变配电所距离较近,总的短路电流则需考虑其影响。
除了计算首段的短路电流外,对于末段的短路电流也需要计算,用以复核保护器件的灵敏度是否能满足要求。
对于大型公共建筑,其特点是在同层或相邻层有多个变配电室,水平敷设的高压电缆要穿越数个防火分区到达变配电室。而对于超高限建筑,其特点是在建筑的上部有数个变配电室,高压电缆需要从地下室经竖井引至上面的各变配电室。高压电缆的安全问题尤其值得重视。作为供电的源头,一旦出问题,低压部分考虑再好也无济于事。
从大型公共建筑和超限高层建筑的供配电来看,基本上还是以每个变配电室供电的范围来考虑正常的配电设计,但是对于有柴油发电机作为备用电源的情况,则必须慎重考虑。因为根据我国的规范,柴油发电机不让设置在楼上,从楼下一直供电上去,其安全性就越发显得重要了。不管是采用低压供电还是高压供电,其保护器件和线缆的安全性是重中之重。
2 配电系统的可靠性
配电系统的安全和可靠性有明显的区别,又是相互关联的。从可靠性方面来分析,两路或两路以上市电,如图1所示,已经能够满足一般重要建筑的供电。
两路市电向建筑物供电,平时两段母线分列运行,重要的负荷通常采用从不同母线段各引一路电源,通过ATS互投,来确保供电的可靠性。这种配电方式能够满足建筑中一级负荷的供电要求。对于两路或者多路市电的安全可靠性问题,供电公司向建筑提供的市电,不可能保证供电的可靠性;而作为设计人员,更无法保证其供电的可靠性。因此,对于诸如超高层建筑的重要建筑,尤其是超限高层建筑,或是一些高级星级宾馆及重要建筑,则需要设置柴油发电机组作为市电的备用电源。设置柴油发电机组,根据建筑内供电的负荷容量和供电的距离,由设计人员来决定是采用低压柴油发电机组,还是高压柴油发电机组以及发电机组的功率和台数。设有柴油发电机组的供配电系统,从供电的可靠性方面来讲,则比仅有两路或多路市电供电要更为可靠,如图2所示。
从图1和图2中可以看出,重要负荷以及消防负荷,由两个专用的回路供电,除消防规范要求在末端互投外,其他重要负荷并没有明确要求在末端互投。当I段母线停电(不管是故障还是停电检修),自然可由Ⅱ段母线供电。它可以通过ATS的切换,也可以通过低压母联开关的闭合,并断开1#主进线断路器,确保重要用电负荷的供电。图2中,重要负荷由两个专用回路供电,当Ⅰ段母线故障或停电检修,Ⅱ段上的电源经过第Ⅲ段母线,向重要负荷供电。若第Ⅱ段母线也无电时,则满足了两个市电均无电的条件,柴油发电机启动,向第Ⅲ段母线供电,ATS自动转换到柴油发电机供电侧。这种配电方式,既考虑了市电电源的情况,也考虑了电缆的可靠性。因为我们所设置的ATS,
一般是在负荷的末端,也就是两条电缆均延伸到了负荷的末端。所以说,不管是电源还是电缆的故障,均能较好地保证供电的可靠性。
备用柴油发电机组的启动条件,对于超限高层建筑,可以在一路市电停电的情况下就启动,作为热备份,并不一定非要两路市电均无电时才启动柴油发电机,这可以大大缩短备用电源投入供电的时间。我国的一些超限高层建筑,有的是由国际招标、国外设计师中标的项目。国际上,尤其是北美地区,正常的做法如图3所示。
在北美电气设计中,正常电源与柴油发电机组的母线段是截然分开的。每个ATS内均有电压感应装置,不管哪路电源或电缆出现故障,均可启动柴油发电机组,向电源或电缆出现故障的ATS供电,确保负荷持续供电。他们的设计,一般不是将ATS设置在负荷的末端,而是在适当的安全地方设置较大容量的ATS。一般容量在数百安培,甚至1 000多安培。
两种做法,对启动柴油发电机组的条件有所不同,另外在末端负荷处,北美的做法是只有一根电缆。其实这种做法也是比较实用的,因为电缆一旦在梯架、槽盒、托盘或金属导管中敷设完毕,一般故障率非常低。先决条件是所选用的电缆能够满足各种环境的要求。
如何保障配电系统的安全可靠,以下几方面值得我们重视:
1)注意用电负荷时刻处于良好的运行状态,机电设备的检修和维护保养;
2)临时用电的严格管理和操作;
3)配电系统的保护安全可靠。
对于配电系统的安全性,需要考虑以下几点:
(1)不至于自身引发火灾,危及人员和建筑的安全;
(2)不易受到外界的影响,正常电源故障不要影响到消防和重要负荷的供电;
(3)消防用电缆应满足耐火温度及其所供电负荷持续运行时间的要求;
(4)防止电气火灾,因为电气火灾占总的火灾数量近1/4,而其中又有近60%是电气线路火灾。
对于配电系统的可靠性则是:
(1)市电+油机(或是规范中认可的可作为应急电源的设备或装置);
(2)尽量缩小故障面,级间可选择性保护配合。
对于市电加油机的方式,在图2中已经表示,而对于级间可选择性保护配合,则需要我们予以足够的重视。下面根据当前的技术以及工程实际的情况,对配电系统级间可选择性保护配合做一分析。级间选择性保护配合是控制故障面的有效手段,也是提高供电可靠性的有效方式。图4所示为一个回路上的三级断路器(见图5左侧)的A/S曲线。一般我们也是要求配电的级数不宜过多,二、三级配电是最为常见的。
当三个断路器组成一个配电系统时,若将三个断路器的A/S曲线放在一个坐标图上,我们会发现在电流较小的时候,三个断路器的曲线完全分开,而且有一定的距离;但是在电流大的地方,也就是图中水平线段处,三个断路器的曲线基本重合。一旦在负荷侧出现短路,短路电流达到曲线水平段这么大时,这时看哪个断路器更为灵敏,最灵敏的则有可能先动作,极有可能出现越级断开的现象。许多年以前的做法是将上一级断路器的设置比下一级断路器大两级以上,从而达到上下级断路器瞬动保护的选择性,但这种做法造成有色金属消耗过大。
现在的技术,可将这三个断路器的动作时间做出适当的调整就能有效的达到有选择性,例如对最末级的断路器,其动作时间可调整为0.1s,甚至是瞬动,中间一级的断路器动作时间可为0.2s;最上一级的断路器可调整为0.4s,从时间上拉开。从图6我们可以看出,调整后的三级断路器曲线情况,达到了较好的选择性配合。
2008年北京奥运会之前,北京市政府2008重点工程办公室组织了供电专家对各奥运场馆配电系统进行审查,配电系统的可选择性级间保护配合就是其中的一个重要审查环节。通过对各级之间动作时间的调整,从10k V高压一直往下各级的动作时间做出规定,达到了很好的效果。经过专家组的仔细审查,有相当一部分的场馆的配电系统在设计阶段就做得较好。这可以充分证明,我们的设计人员只要花点时间认真地对选择性保护配合进行分析和验算,能达到很好的效果。奥运期间一些场馆的分支线路并不是完全不出问题,但是故障面均限定在最小的范围内(动作时间配合还包括下级ATS、上级联络开关、特别重要负荷摘除ATS,两路电源各带一套系统,互为备份)。广州亚运会之前,北京市电气设计委员会和情报网的一批曾经参与过奥运会电气设计和审查的人员,为亚运会的配电系统安全可靠性进行了咨询,重点也是配电系统的级间保护配合,为亚运会的胜利举办奠定了基础和可靠的保障。
3 结束语
这种对配电系统中断路器参数进行科学调整的做法,是配电系统安全可靠设计的重要环节,它比采用其他方式更为科学、实用和可靠。奥运会期间各比赛场馆的配电系统审查,绝大部分是利用某知名品牌企业提供的软件进行的。目前这些软件,有相当的厂家均能无偿提供或免费下载。采用这种方式对配电系统级间保护配合做出预先的调整和设置,不会发生任何的额外费用。利用这些软件可以有效协助设计人员进行复杂的电气装置计算,使复杂的电气系统计算更准确和高效,能优化设备选择,快速得出可靠的结果,帮助设计人员根据需求正确选择断路器,确保电气系统的质量以及人员和设备的安全。
另外这种软件就是一个根据电气保护装置脱扣曲线的辅助设计工具,它可以使设计人员随时做出相应的调整,更直观地看到所设计的系统各级之间能否达到良好的选择性配合。相信各企业的相关软件将会给设计人员在配电系统设计中带来极大的方便,同时提高配电系统的安全和可靠性。
总之,配电系统的安全和可靠性,是我们电气设计人员始终需要予以充分重视的,只有做到安全可靠,才能使我们的建筑更安全;也只有这样,才能进一步推动电气行业的技术进步。
摘要：配电系统的安全可靠性,是建筑配电系统设计中非常重要的方面。只有做好了配电系统的级间可选择性保护配合,才有可能使配电系统在运行中遇到相应的故障时,能够将故障面限定在一定的范围内,不使其扩大。