配电网系统可靠性（精选12篇）
配电网系统可靠性 篇1
一、在技术措施上提高配网供电的可靠性
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
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[2]周泽存.高电压技术[M].北京:水利电力出版社, 1993.
[3]贺家素, 宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:水利电力出版社, 1991.
配电网系统可靠性 篇2
摘要：随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，电力客户对电能质量的要求也越来越高。配电系统作为电力系统中直接与广大电力客户相连接的部分，其供电可靠性是电力企业和电力客户都非常重视的问题，因而也是一个非常重要的研究方向。配电系统供电可靠性的研究，其目的就是向广大电力客户提供更为安全可靠的电力供应，从而获得最优的经济效益和最佳的社会效益。关键词：电网规划；10kV配电网；供电可靠性
电力系统的根本任务是尽可能经济且可靠地将电力供给各用户。安全、经济、优质、可靠是对电力系统的根本要求。配电网处于电力系统末端，直接与用户相连，是包括发电系统、输变电系统和配电系统在内的整个电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电能的重要环节。整个电力系统对用户的供电能力和质量都必须通过配电网来实现，如果配电网发生故障，往往造成整个系统对用户的供电中断，直到配电系统及其设备的故障被排除或修复、恢复到原来的完好状态，才能恢复对用户的供电。随着城市经济的快速发展和城网改造工作的开展，迫切要求对配电网进行科学、合理的规划。电力企业管理工作的进一步深化及《电力法》的实施和电力服务承诺制的展开，供电可靠性在生产管理工作中所占的位置也越来越重要。
1.我国配电网供电可靠性评估的发展概况
国内对配电系统供电可靠性的研究始于上世纪八十年代初期，与发电和输电系统的供电可靠性研究相比，配电系统供电可靠性研究的起步较晚。近年来，随着我国国民经济的飞速发展，城市用电负荷迅速增长，供需矛盾也日益突出，供电可靠性在生产管理工作中所占的位置也越来越重要。为使有限的资源能取得最大的收益，迫切需要对配电系统进行科学合理的规划，从而促进了配电系统供电可靠性评估的发展。目前对于配电网供电可靠性的研究已经成为电力领域中的研究热点，课题主要集中在供电可靠性评估指标以及模型和算法方面。随着电力市场理论的引入，配电系统供电可靠性与经济性协调一致的问题也被提到了研究的前沿。我国已经有组织、有计划地开展了配电网供电可靠性的研究工作，制定了配电网供电可靠性的统计方法，开发了配电网供电可靠性统计软件，建立了有效的配电网供电可靠性数据信息库和可靠性管理体系。
总的来说，我国配电网供电可靠性研究的开展比较晚，但这样也有利于充分借鉴国外配电网供电可靠性方面的研究成果，并结合我国的实际情况，形成了一套适合国情的配电网供电可靠性研究之路。
2.10kV配电网供电可靠性分析
2.1 10kV配电网的接线模式
单一的10kV电压供电的配电网络，是目前我国大多数中、小城市的配电网络，即在城市市区边缘建立具有110/35/10kV三绕组变压器的110kV变电站，或具有35?10kV双绕组变压器的35kV变电站，由10kV电压对市区的开关站、配电室或者柱上式变压器送电，然后由10kV或220V(380V)电压对用户供电。
2.2 10kV配电网的典型接线模式
我国10kV配电网接线方式主要有单回路放射式、带备用电源的单回路放射式、环网供电式和双电源供电式四种典型的接线模式。
2.3影响配电网供电可靠性的因素及原因分析
2.3.1供电中断的分类
导致用户供电中断(停电)可以归纳为故障停电和预先安排停电两种情况。故障停电是指供电系统无论何种原因未能按规定程序向调度部门提出申请，并在按供电合同要求的时间前得到批准且通知用户的停电。预先安排停电可分为计划停电、临时停电和限电三种情况。
2.3.2影响供电可靠性的内部因素
第一，是线路方面。其原因往往是线路某相严重过负荷，而使跌落熔断器一相熔断；或者是三相开关中的一相没有合好或合不上；或者是线路断线及接点氧化接触不良等造成的缺相运行。第二，配电变压器常见故障主要有铁芯局部短路或烧毁，绝缘损坏；套管对地击穿或放电；分接开关触头灼伤或有放电；线圈间短路、断线，对地击穿。第三，网架结构的影响。由于历史的原因，我国许多地方配电网的网络结构不合理，一些电网结构满足不了安全标准，即在受端系统内发生任何严重单一故障时，不能可靠、快速地切除故障，保持系统稳定。第四，电源的供电能力。即变电站根据需要，持续、不间断地提供电力、电量的能力。这一影响因素不是某一局部单位所能解决的，需要相关部门根据负荷增长的需要、资金等因素进行统筹规划。
2.3.3影响供电可靠性的外部因素
首先，气候条件会影响到配电网的供电可靠性。配电网都是处在不同的气候条件下运行的，其元件的故障率受外界气候条件的影响比较大。其次是作业停运。这是一个不可避免的影响因素，但是通过管理工作的科学化，可以减少这方面对配电网供电可靠性的影响。最后一个是人为因素。人为过失会影响配电网的供电可靠性。人为过失可以分为工作人员过失和外部人员过失。
3.供电可靠性评估在分段开关规划中的应用
在配电网主馈线上增加分段开关，可以缩小停电范围，减少用户停电损失，提高系统供电可靠性，但同时也不可避免地带来设备投资和运行维护费用的增加，这样不一定能获得最大的经济效益。配电网主馈线分段开关优化配置，可以减少用户的停电损失，提高供电可靠性，这是一个要同时考虑技术性、可靠性和经济性的非线性整数规划问题。针对这个问题，文中提出一种在原有网架与开关的基础上，确定分段开关最佳新增数量和安装位置的规划方法。该方法的目标函数综合考虑了年分段开关投资费用、年运行维护费用和年停电损失费用；考虑投资约束对辖区指数区间加以修正，计算需新增的分段开关数量；再以期望供缺电量作为评价函数，用蚁群算法来对已知数量分段开关配置进行优化。通过对临湘电力局临城Ⅱ回配电系统的实例计算，证明了该方法的工程实用性。
3.1经济分析中常用的方法比较
在进行分段开关经济分析中遇到的费用，一般可以分为两类，一类是一次性支付的费用，如购买设备的投资费用；另一类是按支付的费用，如运行费用、检修费用、设备折旧费用等。经济分析中常用到的比较方法有：等年值法、现在价值法、固定折年率法。
3.2停电损失的评估方法
停电损失是指由于电力供应不足或电力系统发生故障导致供电中断，从而给用户造成的经济和社会的损失。根据停电对用户影响的性质，停电损失可分为直接停电损失和间接停电损失。直接停电损失是由于直接停电而对用户造成的损失，它一般直接反映在产品成本、性能效益及经济和社会活动中，诸如：产品产量减少、质量降低的损失；商业业务活动的中断和停顿；电气化运输和交通的中断和停顿；人力资源的浪费和闲置。间接停电损失是由于间接停电而对用户造成的损失，包括经济、社会和组织方面的损失，诸如：治安秩序的破坏，偷盗和抢劫所造成的损失；企业受停电影响而造成的损失；社会活动终止和取消所造成的损失；被迫修改或延迟计划而造成的损失。
3.3供电可靠性的经济评价
随着对供电可靠性要求越来越高，供电的可靠与否将直接对电力用户的生活和生产产生越来越大的影响。如果供电不可靠，造成用户停电，不仅会直接影响供电部门的经济效益，而且会对用户造成严重的经济损失及不良的社会影响；反之，如果供电的可靠性水平提高了，用户的损失就会减少。但是提高供电可靠性，就必须要增加对配电网的资金投入。因而，应花多大的投资得到多高的供电可靠性才能使整个社会资源达到最佳，就是可靠性与经济性的协调问题。
本文研究的目的就是要从提高供电可靠性、使年综合费用最少的角度，确定一种分段开关优化配置的方法，使得供电可靠性总费用(停电损失和投资之和)最小。配电网的停电损失指由于配电网停电而对国民经济造成的损失。其中包括
对用户停电损失和电力部门自身因停电而造成的经济损失。由于配电网与用户直接相连，停电损失的计算是很复杂的。不同的设计方案其可靠性是不同的，其中年缺电量指标适合用于评价可靠性的货币价值。论文重点考虑年缺电量，单位电量的停电给用户造成的损失获取方法因事而异。
4.结语
本文着重讨论10kV配电网的供电可靠性问题，利用划分模块、网络等值的方法对复杂配电网进行简化，得出一个由若干模块串联组成的简单辐射型配电网模型，在此模型的基础上运用FMEA法，从而简捷、快速地求得系统的各项可靠性指标。
参考文献：
[1]陈文高.配电系统可靠性实用基础.北京:中国电力出版社,2008，12
[2]万国成,田翔.配电网可靠性评估的网络等值法模型研究.中国电机工程学报,2003，02
刍议提高配电网运行的可靠性措施 篇3
摘要：配电线路的运行维护，是保证线路安全可靠运行的重要手段，可以及时发现线路中存在的问题和安全隐患，并开展针对性的检修和维护工作，从而避免安全事故的发生。
关键词：配电网；运行；故障；可靠性
1.配电网设备运行可靠性的影响因素
配电设备因素会不同程度地影响配电网的供电可靠性，主要包括以下4种情况。
（1）变压器故障、户内10kV少油、真空断路器故障，以及电压、电流互感器故障等都有可能造成对外停电。
（2）配电网的线路老化、技术过于陈旧等现象也会在一定程度上提高事故的发生率。
（3）配电网三相开关中的一相没有合好或合不上将会造成线路非全相运行；线路某相严重过负荷，将使跌落熔断器一相熔断；线路断线及接点氧化接触不良等将造成缺相运行。另外，由于10kV配电线路上的瓷瓶（针式、悬式）、避雷器、跌落保险的瓷体常年暴露在空气中，瓷裙内积污秽或瓷体产生裂纹，都会降低瓷瓶的绝缘强度，当阴雨受潮时，瓷瓶就会产生闪络放电，严重时会击穿瓷瓶，造成接地故障。
（4）由于线路断线或拉线断线，而使耐张杆或直线杆倾杆；一相导线断落在地上，或搭落在电杆及金属上，或因导线与树枝相碰，通过树木接地，都有可能对配电网的正常运行造成十分不利的影响。
2.增强配电网供电可靠性的措施
2.1 提高设计环节的供电可靠性
若要提高供电可靠性，应该在线路设计之初就将环境因素、地理因素等都考虑在内，如：在线路通道不良、树线矛盾突出地区采用绝缘架空线，提高绝缘化水平；设计一条新线路时，采用“N-1”的接线方式，提高线路间的互供能力；按主干线分段原则，在10kV主干线上安装干线分段开关、分支线开关，缩小停电影响范围；在设计处于雷暴区域的线路时，应考虑安装避雷器、避雷线等防雷措施，减少雷击故障率。
2.2 提升配电设备的可靠性
（1）积极采用科学技术和先进设备
采用科学技术和先进设备能够明显地提高配电网的自动化程度，从而使配电网能够及时有效地对事故作出正确的反应，缩短配电网对事故的反应时间，确保配电网能够在事故发生时对故障部分进行隔离，并对非故障部分正常供电，以减少配电网故障对用户造成的不良影响。因此，配电网的设计与管理人员应当根据当地配电网的特点，选择恰当的综合自动化系统建设方案，保障自动化系统能够充分发挥作用，降低事故的发生概率。同时，做好配电网的实时监控工作，了解并掌握配电网的运行状况和故障原因，以便从中总结出当前系统中存在的问题，为配电网的技术革新提供依据，如：某县供电公司在发生障碍、异常较多的馈线处增设线路故障指示器，以便能及时找到故障点；通过站内远方终端RTU向调度SCADA 系统传送数据和接受操作命令，同时也向配电网自动化系统传送数据和操作命令。
（2）加大配电网管理与维修力度
提高配电网管理与维修的力度，完善管理制度，缩短检修时间，及时发现配电网在运行过程中存在的问题，避免出现配电网带病运行的状况，从而降低事故发生率，维护配电网的可靠运行。为此，应当合理调整配电网的检修计划，推行一条龙检修，将可靠性管理与生产计划科学结合起来，合理利用停电时间，杜绝重复停电。例如某县供电公司要求上报停电计划时，应与停电范围内的生产消缺、其他需停电进行的业扩、代工工程等同时施工，以减少重复停电。实际检修时，在保证作业安全的前提下，应尽量进行带电作业，从而进一步缩短配电网的停电时间，提高配电网运行的可靠性。
（3）提高配电网的自动化水平
将计算机技术与信息管理技术应用到配电网的运行管理过程中，不仅能够提高配电网运行的可靠性，还能起到控制配电网运行成本，降低配电网管理难度的作用。因此，在进行配电网改造与维护的过程中，应当加大配电网的信息化建设和数字化建设，逐步实现配电网的自动化、综合化与智能化，用先进的计算机技术代替人工管理，有效降低人为失误导致的配电网运行事故。同时，该技术还能够明显提高配电网对故障的反应速度，减少配电网的故障面积和故障时间，确保配电网的稳定运行。
（4）增强配电网的防护设施
增加配电网的防护设施，能够提高配电网对自然因素的抵抗能力，减少雷击引起的配电网运行事故，同时还能够改善系统过电压对设备的危害，减少绝缘设备破坏造成的事故，增强馈线自动化对单相接地故障的判别能力，对维护配电网的稳定运行具有重要意义。
（1）选用高度可靠的供电设备，并做好供电设备的维护工作，防止各种可能的误操作。
（2）采用安全自动装置，主要包括低频率自动减负荷装置、高压线路的自动重合闸、自动解列装置、按功率或电压稳定极限的自动切负荷装置等。
（3）合理配置继电保护装置，包括高低压用电设备的熔丝保护及保护整定值的配合.当电气设备发生故障时，用保护装置迅速切断故障，将事故影响控制在最小范围内。
（4）提高送电线路和变电站主接线的可靠性，向城市和工业地区供电的变电站进线应采用双回线，以不同的电源供电，重要的用户也要采用双回线双电源供电，以提高供电可靠性。
（5）提高线路设备的绝缘化率，如采用绝缘导线、集束导线，开关、跌落等设备的引线也采用绝缘线.另外，加装开关绝缘罩、配变绝缘罩、避雷器绝缘罩等，减少因施工机械误碰导线、漂浮物缠绕导线等外力破坏造成的线路故障停电。
（6）完善配（供）电管理系统
完善配电系统的计算机监控和信息管理系统，不仅能提高供电可靠性，而且具有显著的经济效益。目前，配电系统的各个领域都在发展自动化，其趋势将是综合化和智能化。未来的配电管理系统将是一个具备数据采集与监视（SCADA）、负荷控制与管理、自动绘制地图与设备管理、工作顺序管理和网络分析等功能的计算机控制系统。
2.3 扩大带电作业范围并推广状态检修
系统和设备的计划性检修是历年来不可避免的影响因素，通过管理工作的科学化，可以减少其对供电可靠性的影响。合理安排检修计划、提高综合检修率，以及扩大带电作业的范围，都会减小由于检修所带来的对配电网可靠性的影响，其中扩大带电作业范围能有效提高供电可靠性。对于电气设备维修，我国长期实行定期计划维修制度，其主要特点是将时间周期作为设备维修的基础，只要到了计划维修的时间周期，在无特殊情况下都必须进行设备大修或小修。这种维修制度对保证电力系统的安全运行，提高供电可靠性起到了预防为主的积极作用。随着电气检測技术的进步，以及在线诊断和计算机数据信息处理的发展，目前正在研究和推广状态维修制度。它的主要特点是利用各种测试手段（包括常规和在线监测）、数理统计、在线诊断等技术，对运行中的电力设备的实际状态、变化趋势和规律，进行科学预测和评估，作出是否需要进行检修的决定。它与定期计划维修的主要区别是，以实际运行状态取代固定的维修周期。在科学管理的基础上，状态维修制度比定期计划维修制度要优越，它不但可以提高供电可靠性，而且有显著的经济效益。因此，国家电网正在逐步实施并推广设备状态检修，从而有效提高配电网的供电可靠性。
3.结语
通过完善的管理措施，加强配电网自动化建设，扩大带电作业范围，实施并推广配电设备状态检修，可以提高配电网的供电可靠性，能够有力推动电网的建设与发展，从而对我国经济与社会的发展起到积极的推动作用。
参考文献：
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[3]顾林.提高配电网供电可靠性的措施[J].科技资讯，2008（4）.
配电网可靠性评估系统的研发策略 篇4
1 配电网工作的主要风险
我国电网规划工程方案提出后, 配电网在结构性能及组织规模等方面均有很大的改善, 使供配电系统供配电能力得到加强。另一方面, 电力系统需要调控的电能量不断扩大, 配电网在实际工作环境下承当的风险也越高。国内配电网工作风险主要包括:
1) 故障风险。配电网的核心功能是分配电压, 实现这一功能需要架空线路、杆塔、变压器等主要装置共同发挥作用。电力测试发现, 配电网内连接设备的故障率较高, 主要是由于超荷载运行给系统造成了极大的破坏。如:变压器工作荷载超标, 内控元件及接线容易烧毁;架空线路在野外架设使用, 常遇到特殊气候变化造成的干扰;这些都是配电网潜在的故障风险。
2) 安全风险。我国电力系统框架趋于完善, 如图1, 配电网安全风险与电网故障存在着密切的联系, 大多数故障风险会引起不同的安全事故, 对作业人员及用电设备造成较大的安全威胁。如:供配电系统内控设备发生故障, 电能传输与分配流程错乱, 烧坏连接线路后产生触电、漏电现象, 这些都会干扰到配电网良好的供输电性能。一些人为性的破坏、盗窃行为, 也会导致意外事故的发生。
2 可靠性评估系统的研发策略
配电网在电力系统运行中发挥了重要的调配功能, 既有效地分配了电能资源, 也降低了外界因素引起的电力耗损。针对上述配电网运行存在的缺陷, 供电企业要研发出多功能的其可靠性性评估系统研发需要结合实际问题, 设计出切实可行的评估操作系统。
1) 网络评估。国内电网与计算机网络、通信网络基本组合为一体, 如图2, 这也是可靠性系统评估的重要内容。当系统内的开关变位 (开或合) 时, 电力系统的原始拓扑结构会发生的变化。网络连通性评估应用图论原理对系统进行网络拓扑分析, 并从概率的角度寻找系统中的的割点和桥, 计算出每条母线成为割点和每条支路成为桥的概率。
2) 故障评估。对系统各元件可能发生的各种故障 (包括复故障) 进行抽样计算, 用于指导电力系统结构设计、电气一次二次设备的选择。可靠性评估考虑了电力系统运行中的不确定性因素, 通过对运行方式进行风险性的定量评估, 对事故所造成的损失的严重性进行表达。故障评估结果不仅反映了配电网的作业状态, 也显示了电力系统的稳定性。
3) 安全评估。安全作业是电力行业长期倡导的先进意识, 只有在相对安全的环境下完成作业, 才能提高配电网运行的安全性, 减小意外性故障造成的不利影响。可靠性评估系统中, 需要对配电网综合调度的安全系数分析计算, 如:计算变压器装置的功率大小, 借助自动系统识别配电网运转的性能高低, 判断是否有故障发生的可能性。
3 结论
总之, 早期配电网建设遗留了许多性能方面的问题, 若不及时处理会干扰到整个电力系统的工作状态。配电网可靠性评估系统的研发, 对未来新电力工程改造提供了可靠的保障。评估是为了更好地控制系统运行, 也可以间接地反映出供配电作业的状态, 避免系统故障造成的不利影响。
参考文献
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[4]言大伟, 韦钢, 雷振, 宗琳.基于网络划分方法的配电系统可靠性评估[J].中国电力, 2010.
[5]王辉, 黄丽华, 陈俊红, 赵秋霞.辐射型配电网络可靠性中节点编号优化算法的研究[J].电力系统保护与控制, 2010.
配电网馈线自动化系统 篇5
关键词 分段器;配电网;环网;辐射网
分段器是配电网中用来隔离故障线路区段的自动开关设备，它一般与重合器、断路器或熔断器相配合，串联于重合器与断路器的负荷侧，在无电压或无电流情况下自动分闸。
分段器按识别故障的原理不同，可分为“过流脉冲计数型”(电流-时间型)和“电压-时间型”两大类。
电流-时间型分段器通常与前级开关设备(重合器或断路器)配合使用，它不能开断短路电流，但具有“记忆”前级开关设备开断故障电流动作次数的能力。
电压-时间型重合式分段器是凭借加压或失压的时间长短来控制其动作，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。
★ 大交通流量条件下分布式空管系统安全性分析
★ 基于HLA/KD-RTI飞行模拟训练系统的研究
★ 中控系统方案
★ 对工业自动化分布式系统发展历程的探讨
★ 供智能建筑中电气工程及其自动化技术浅析
★ 中建系统商务竞聘稿
★ 基于OOCPN的自动化钢料加工车间调度系统建模
★ 自动化技术在设备管理中的作用
★ 电气自动化控制中的人工智能技术探究
提高配电网供电可靠性的措施分析 篇6
【关键词】配电网；供电可靠性；措施
0.引言
配电线路是电网的重要组成部分，它们担负着向用户供电的重要任务。当前，随着供电企业优质服务水平的逐步提高，用户对供电可靠性的要求越来越高。因此，必须对影响供电可靠性的因素进行分析，妥善地解决，以便大幅度地提高供电可靠性。由于配电网具有点多、线长、面广等特点，配电线路在运行中经常发生跳闸事故，严重影响配电网供电可靠性，不但给供电企业造成经济损失，而且还影响了广大居民用户的正常生产和生活用电。供电可靠性就是指一个供电系统对用户持续供电的能力。它是电力可靠性管理的一项重要内容，直接体现供电系统对用户的供电能力。提高供电可靠性应首先了解自身配电网的特点，分析其存在的问题，然后有针对性地采取措施。
1.影响供电可靠性的主要因素
1.1线路故障率及故障修复时间
由于配电网长期处于露天运行，又具有点多、线长、面广等特点。配电线路在运行中经常发生跳闸事故，严重影响配电网供电可靠性。不但给供电企业造成经济损失，而且还影响了广大居民的正常生产和生活用电。线路故障可能是由于绝缘损坏、雷击、自然劣化或其他等原因造成：
（1）绝缘损坏是指高空落物，树木与线路安全距离不足等造成的故障，与沿线地理环境有关；一般认为绝缘损坏率与线路长度成正比。
（2）雷害造成的故障与避雷器和避雷针的安装情况有关；雷害故障率大体上与避雷器安装率成反比，与避雷器自身故障率成正比。
（3）自然老化引起的故障与线路设备、材料有关；对同一类设备、材料，自然老化率与线路长度成正比。
1.2非故障停电原因
非故障停电原因包括35kV及以上的输变电线路或变电站改造、检修、预试以及配电网检修、改造等。35kV及以上输变电线路架设跨越时，要求配网配合停电；变电所主变过载或设备检修、改造等，都会引起配电网停电。特别是近些年的上一级电网改造以及市政工程，要求配电网配合停电的次数增多，线路停电频繁，影响了配电网供电可靠性。
1.3用户密度与分布
用户密度是指每单位长度线路所接用户数。因用户负荷的不同，各回线路用户密度一般也不相同。在估计接线方式对供电可靠性的影响时，可取平均密度。按现行供电可靠性统计指标，对同一接线方式，用户分布情况不同，可有不同配电质量服务指标。按用户分布模式分析，用户大部分分布在线路前段，线路中、后段故障可通过分段断路器隔离，从而前段线路可恢复运行，故有最佳的评估结果，用户大部分在线路中段的模式次之，用户集中在线路末端的分布模式最差。
2.提高配电网配电可靠性的措施
2.1建立可靠性管理制度
可靠性管理是一项综合性的管理工作，纵向在上需要领导的重视，在下需要员工的责任心；横向需要各部门之问的分工、配合。为此，供电企业应成立供电可靠性管理小组，编制供电可靠性管理制度，实行供电可靠性的目标管理，层层分配和细化指标。形成供电可靠性分析制度，每个季度对运行数据进行可靠性分析，并形成报告，作为下季度工作的指导；做好预停电计划，合理安排停电时间，最大限度的采用综合停电模式，可大大减少非故障停电的次数。
2.2加强线路设备巡视，落实管理责任
加强线路巡视，进行配网设备评级管理。能尽早发现设备故障，并进行消除，减少停电事故的发生，是提高供电可靠性的另一条途径，也是配电运行部门日常进行的重要工作。对容易发热的部位编号建档，落实管理责任；建立详细巡视记录，对查处的缺陷，按轻重缓急安排检修计划，并逐步消除；做好防止雷击线路设备故障；普及氧化锌避雷器及线路避雷针的应用，减少抢修停电时间；经常检查防雷装置引下线和接地体的锈蚀情况，检测接地电阻、变压器、计量箱接线柱。
2.3完善配电网网架，缩小停电范围
从安全可靠、经济优质上考虑配电网的优化，改变陈旧的配电模式，完善配电网结构，对重要用户实行“双电源”，甚至“三个电源”配电方式，同时线路配电半径要适中，配电负荷要基本合理；网架结构合理可有效对停电线路进行转供电。
2.4应用配电自动化管理系统
配电系统计算机监控和信息管理系统不仅能够提高供电可靠性，而且有显著的经济效益。过去十几年，我国对配电过程的计算机监控和信息管理有了很大的发展。在配电系统的各个不同的领域正在发展不同程度的自动化，其总趋势是综合化和智能化方向发展。目前发达地区应用配电管理系统是在能量管理系统的基础上发展起来的综合自动化系统。它是一个以电力系统中的配电系统，直至用户控制与管理对象，具备数据采集与监视、负荷管理控制、自动绘图与设备管理、工作顺序管理和网络分析等功能的计算机控制系统。
3.总结
配电网系统可靠性 篇7
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
配电网系统可靠性 篇8
由于涉及因素众多, 配电网可靠性评估是一项十分复杂的工作, 借助计算机软件系统进行配电网可靠性评估, 无疑可以减轻劳动强度, 并使配电网可靠性评估方案更加科学、合理。基于图形用户界面的配电网计算分析系统是今后软件发展的一个方向, 而配电网图形通常存储在地理信息系统 (Geographic Information System, GIS) 中。近年来, 随着一些商业化的GIS软件平台, 如ARCINFO、MAPINFO、SMALLWORLD等的引入, 基于这些平台开发的电网软件系统[1,2]也多了起来。而对基于GIS的配电网可靠性评估系统的研究较少。
本文将图模一体化技术应用于配电网可靠性评估软件系统当中, 建立单独为配电网可靠性评估使用的电力矢量图格式, 并基于工具化的设计思路开发配电网可靠性评估软件系统, 使此工具软件不仅方便、实用, 而且小巧, 易于安装和维护。
系统结构设计
系统基于面向对象语言VC++进行开发, 采用模块化设计, 主要由实体库、GIS图形数据的获取及转化模块、用户图形接口模块、系统数据处理维护模块、自动拓扑模块、分析计算模块、报表及图形打印模块构成, 其结构如图1所示。
该系统用户图形接口包括菜单操作、图形绘制、图形查看等功能;用户界面和内部程序的接口为系统数据处理维护模块, 数据处理维护包括对元件模型库的修改和添加, 以及电网元件参数的编辑和修改。元件模型库中包含典型的各种元件, 如线路、发电机、变压器等元件的型号和参数。元件参数为当前图形中所包含的各种电气元件的实际参数。
内部程序功能右侧一列为矢量图的读取和转化。
自动拓扑部分体现了自动拓扑实现的流程, 首先是元件识别;其次对已经识别的元件进行编辑修改, 添加未识别出的元件, 或新加元件, 接线图绘制完成后, 则可对相关参数进行编辑。对K型站、配电变压器以及未设内部接线的高压站和低压站必须的参数包括电压等级, 负荷大小, 功率因数, 节点类型;对线路, 断路器、熔断器、手车开关、隔离开关必须的参数包括电压等级, 是否工作, 线路类型, 长度;对负荷必须的参数包括电压等级, 有功大小, 功率因数。再次是自动编号和捕捉功能, 实现各元件的电气连接, 最后自动生成计算数据。网络计算数据存入数据文件中, 即可进行可靠性计算, 计算结果通过报表及图形打印模型进行打印输出。
图形读取与图元自动识别
电网企业所采用的GIS数据通常以Auto CAD的DWG格式进行存储, 这种格式不便于数据的读取, 通常需要将其转化为DXF格式, Auto CAD本身就具有这样的功能。一般地理图中有街道、河流、建筑等信息, 但图元主要有直线、多义线、圆和圆弧等, 记录在DXF格式文件的ENTITY字段中, 图形的填充记录在HATCH字段中。除了基本绘图信息外, 还有图层信息, 图形范围信息, 视口位置信息等。具体字段的含义可参考Auto CAD DXF参考手册。通过读取相应的图元记录, 并用其数据对本系统图元对象进行初始化, 便实现了图形数据的读取转化。
为尽量减少系统使用成本, 读取后的数据转存为自定义数据文件, 以便进行图形的修改、元件的编辑等功能。为此开发了相应的文件操作动态链接库, 与数据库存储相比, 无需购买商业数据库, 安装使用方便, 因无需进行数据挖掘等大量的数据操作, 使用效率并不低于数据库系统。
另外, 通常现状网也是绘制在CAD图形中的, 为了将其与地理背景区分出来, 形成“活”化的电气元件, 使其具有电气属性和参数, 还需要对其进行识别, 并存入相应的电气实体类中。这类电气元件通常都是绘制在专门的电气图层中的, 而且其本身绘制也有相应的特征, 所以识别时不易受到其他图层图元的影响。对于不同的厂家、不同的软件系统, 图元的定义往往是不同的, 这样就很难实现图模一体化技术。因此, 实现图模一体化技术的前提条件是所有软件系统具有统一的图元表示方式;或者是定义图元库, 将不同软件系统的图元进行统一。
图模一体化
所谓图模一体化, 其核心思想是利用图形来生成电力系统设备模型和电网拓扑结构, 使得图形和数据库模型一一对应, 降低系统维护的难度, 实现数据的可视化维护。图模一体化技术已经在电力系统当中得到了应用[3]。实现图模一体化可以方便电力信息化系统维护, 要求电力信息化系统的图形操作界面要与电气设备模型和电网拓扑模型紧密关联。
电网拓扑描述
电力网络的拓扑可以用设备的连接关系来描述, 如果两个电气设备之间相互连接, 则这两个电气设备的相应连接点号应该是相同的。因此, 电网的拓扑关系可以用一个设备连接关系表来描述, 见表1。
如上表所示, 如果两个电气设备 (i, j) 的首末段相连接, 则有Si=Ej。
图元的定义
在电网当中, 并不是所有的设备都有首、末端两个节点。还存在单节点的设备, 如发电机、并联电容器和电抗器、负荷等, 单节点设备都是终端设备, 即起点与其他设备相互关联, 而终点不再与任何设备相关联的设备。对这种单节点的电气设备, 定义成一个终端节点为0的双节点电气设备, 即所有的单节点电气设备的终端节点都为0, 相当于接地点。
此外, 电网存在三绕组变压器, 对于三绕组变压器不是双节点的设备, 还需要定义一个三节点的电气设备。如此, 描述设备的连接关系表除了表1之外, 还必须包含另外两种 (单节点和三节点) 的电气设备, 见表2。
如果为单节点或双节点电气设备, 则Ti=0;此外, 如果为单节点电气设备, Ei=0。
编号
假设电网中的电气设备数量为E, 其中表示其中的第个电气设备, 则向量表示所有的电气设备空间。
电气设备连接关系表的形成必须经过一个编号的过程, 在编号过程中, 相互连接的两个电气设备的相应节点号相等。假设在编号过程前后的电气设备空间分别以XP和XL来表示, 则图模一体化可以以如下的数学模型来表示:
其中映射f表示了编号的过程, 相当于一些无序的电气设备通过编号过程相互连接起来。同样道理, 式 (1) 也表示了图模一体化的数学模型。
自动捕捉
在绘图时, 当将两个电气设备进行连接时, 将这两个电气设备的端点号自动定义为相等的, 这样也就自动实现了捕捉。
采用自动捕捉技术可以大大方便图形绘制的过程, 并且减少维护的工作量, 是电力网络图模一体化技术实现的关键。
系统算例
示例系统为一110k V变电站10k V配电网, 有50台配电变压器, 系统可靠性基础数据如下:
变压器年停电次数0.06次/年·百台, 故障修复时间15小时/台·年;
线路年停电次数0.03次/年·百公里, 故障修复时间3小时/公里·年;
断路器年停电次数0.075次/年·百台, 故障修复时间2小时/台·年;
母线年停电次数0.1次/年·百条, 故障修复时间4小时/条·年。
评估示例系统接线图如图2所示。
图形编辑和参数输入完成后, 点击可靠性计算即可得到各配电变压器所带负荷点的可靠性指标, 包括年停电次数、年停电时间、平均每次停电时间三个指标。
各负荷节点的可靠性指标结果如表3所示。
由各负荷点的可靠性指标, 最终可得到该配电系统的可靠性指标, 如表4所示。
结束语
配电网可靠性评估工作本身是一件十分复杂的工作。本系统设计时保证了系统功能设计的全面性、用户界面的友好性、数据及图形维护的方便和安全性, 可以大大提高配电网可靠性评估的工作效率。通过实例计算可见软件设计和开发是成功的。采用面向对象语言VC++, 系统的模块性、封装性、可扩展性、可升级性得到了充分保证。同时, 由于避免了对第三方软件及商业数据库的依赖, 系统具有较低的使用成本和较广的适用范围。
摘要：配电系统可靠性的研究和应用, 是保证供电质量, 实现电力工业现代化的重要手段, 对于配电网的分析、规划都是非常重要的。本文设计开发了一种基于地理信息系统 (GIS) 的配电网可靠性评估系统, 该系统可对CAD格式的图形进行读取、识别, 并采用图模一体化技术实现电网拓扑的自动生成, 最后在此基础上进行可靠性计算。
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配电网接线方式可靠性研究 篇9
针对目前国内外的接线方式所面临的问题, 本文提出了一种新型的接线方式即母线式接线, 其具有可靠性高, 经济性好的优点, 符合当前配电网建设与发展的要求。
1 配网接线方式提高可靠性中的作用
多种因素可以影响配网的可靠性, 本文中讨论的配电网接线方式就是其中一种。配网可靠性RS-1 (reliability on service in total) 的计算公式为:
用户的平均停电时间是由每次停电的检修时间和停电次数等多种情况共同决定的。配电网的接线方式对可靠性大小的影响主要是从停电范围、降低停电检修时间, 减少停电次数等方面来作用的, 通常, 在其他外部条件保持不变的情况下, 停电次数是由环网率的高低来决定的, 环网率越高则停电次数越小, 这样一来供电可靠性也是越高。通过提高各线路之间的联系, 在各条线路间的联系越多时, 通过自备投装置自动将某条发生故障线路的供电电源切换到另一侧电源来持续供电。但是随着线路的联系越多, 开关设备使用量也越多, 这样发生故障的可能性也增加了, 从而供电可靠性的提高也会受到影响。
2 母线式与串级式接线可靠性分析
串级式将线路主干用多个断路器分段连接, 依靠保护延时选择性切除故障, 减少故障停电损失。其结构图如下, 该方式存在如下问题:
2.1 由于配网线路往往分段及分支较多, 而每段长度较短, 造成保护配置困难, 很难做到选择性切除故障, 为避免出现变电站出线开关越级跳闸而将每段保护时间级差设定很小, 实际难以实现, 往往出现末端故障跳整串情况。
2.2 配网运行中, 特别是电缆线路, 故障多由末端分支用户引发, 主线路本体故障几率不大, 此种保护方式未能利用此项特点, 造成装备配置冗余而效率不佳。 (图1)
母线式结线方式:主线只设置一到二个保护断点, 而对于分支线路配置二级保护 (环网柜断路器及分支箱熔丝柜) , 重点处理用户分支故障, 避免其越级至主线。同时也避免了主干线多级保护时限配置的困难。其结构如图2。
其可靠性大小的计算如下:
单条用户出线故障未越级时损失负荷:
单条用户出线故障越级但被环网柜断路器切除时损失负荷:
主干线路故障引起负荷损失:
(因主干线路只有一级断路器, 若发生故障越级则由变电站断路器切除, 不增加额外负荷损失, 故不计主干故障越级可能性。)
比较上述两种接线方式的可靠率以及根据某市的接线及其负荷数据和平时电网运行中的经验数据, 其可靠性计算结果如下:
取 (45*a) : (L*c) =9:1,
要使Ka-Kb>0, 代入得:b%<6.4%
3 结论
对于上述配电线路模型可靠性分析如下:
3.1 发生支线故障时, 母线式结线方式可靠性高于串级式结线。 (示例线路越级故障负荷损失率仅为串级式1/6) 。
3.2 发生主线路故障时, 串级式结线方式可靠性略优于母线式结线。 (示例线路主线路故障负荷损失率比串级式高12.5%)
3.3 当故障越级几率b%大于6.4%时 (实际线路分支一般要小于45条, b%阈值还要更小) , 母线式结线方式可靠率高于串级式结线方式。
参考文献
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浅谈如何提高配电网可靠性 篇10
电力系统不是一个单一个系统, 它是由多部分有机组合在一起的, 包含生产部分、输运送部分和分配电能部分。发电输电和配电用电四个部分组成了整个电力系统。专业上关于电力系统可靠性的解释是相关的条件之下, 能连续不断地供应电力及电能的量度, 称为稳定性, 更准确的讲是指充裕度和安全性能两点。可靠性的依据主要的是发电系统、发输电的系统、输配电系统、变电所等各种主接线的总的可靠性的体现。配电系统由配电变电站、一次配电线路 (馈电线路) 、二次配电线路 (馈电线路) 、配电变压器、继电保护设施等各个部分组成, 是连接客户和发输电系统的重要桥梁。在以往数据的汇总中可以看出, 每次用户一旦出现停电的情况, 查其原因后总会发现是配电系统出现的故障, 它的质量好坏决定着用户用电情况的好坏。
2配电网供电可靠性的影响因素分析
在对这些年的停电因素分析的时候, 惊奇地发现预安排停电次数竟然占了74.1%, 而因故障发生的停电只占25.79%。在事先安排好的停电中, 内部计划施工停电所占的次数和时间都较多、计划性周期检修和市政工程建设施工停电占一部分;由于外力和气候因素以及设备老化是造成故障停电的主要原因。
下面的图1就是各种因素停电总的比例关系。从图1可以分析出来的结果, 并从这些结果中改进不良措施, 使供电可靠性不断提升。
3提高配电网可靠性的措施
(1) 采用“人工”老化的方法进行筛选
设备元件的故障 (电缆/电线/测试/检/定位/故障点) 率随时间的变化分为三个时期, 即早期、偶然期、损耗期。①在初期时故障较多, 不过随时间的推移, 故障率已经降低了很多。初期的时候存在的毛病主是因为设计及原料、制造工艺中缺陷而导致的。因此必须要把设计方案水平和电网基础设施水平提高, 多多使用先进的技术设备, 才能更好的使故障率降低。②如果是偶尔性的故障, 情况都比较稳定的话, 可当做一般常数看待。③机器的长时间运行后, 元件和绝缘体开始老化, 更有一部分元件因为种种原因, 提前失效, 这时, 对老化元件的测试和去除成了一个关键问题。“老化筛选”法总的来说就是结束元件的“早期”, 并使“偶然期”延长, 同时把处于“损耗期”的元件更换, 这对输送电的可靠性有着很大的帮助。注:此法主要是针对不可修复的元件。
(2) 配电网网架建设的不断完善
现今配电网一般采用架空线为主;其中以35kV、10kV、0.4kV电压的供电形式为主;以及直馈方式为主的过时落后的供电模式, 这就是造成供电技术的可靠性低下的最主要原因。并且随着生活小区化的出现, 人们生活环境逐渐合理化、统一化和现代化, 这样的生活环境对电网的要求自然也就不断提高, 过去的蜘蛛网式供电方式会出现这样或那样的弊端。所以, 在功能满足的前提下, 为了使整个系统的可靠性提高, 应适当地增加“功能相同的元件”以防患于未然。并且在安全可靠性、经济节约方面思考配电网的优化, 改变陈旧的供电模式, 完善配电网结构, 实现“手拉手”环网供电, 对重要用户实行“双电源”, 甚至“三电源”供电方式。同时, 线路供电半径要适中, 供电负荷要基本合理。
(3) 供电设备实施状态检修
供电企业长期都会实行定期检修制度, 其检修的层次、检查周期一般都是按国家规定的流程进行的。这样的传统陈旧的检修制度, 或许在大方向上也能发现一些设备的缺点和故障, 并第一时间处理, 对确保设备正常运作起到了一定的作用。但随着电网系统的不断壮大, 电网的各种设备的增多, 各类免检设备的增加, 如还是停在传统的检修方式上, 己经不适应运行设备的需要, 同时由于是按周期检修, 在一定程度上对用户停电带有一定盲目性。
(4) 发展带电作业
在如何提高电网可靠性这个问题上, 发展带电作业无疑是最重要手段之一。带电作业的优越性在于:可使供电不间断, 而提高经济效益;过程简便, 能有效提高工作的效率;并且作业不受时间限制;可及时处理设备隐患。在配电网检修工作中处理节点发热、设备清扫、更换开关和绝缘子、为新线路接火等工作占有很大比例。通过购买人员防护器具, 进行相应承的人员训练, 在上述环境中实践带电作业, 将会在这方面取得很大的进步。
(5) 在施工质量和检修质量上的加强
在整个电网拉设中, 施工质量、检修质量是重中之重, 把这个问题处理好了, 对降低故障率有着显著的效果。值得一提的是, 过去配网常使用非标准金具的设计和镀锌质量, 这是会存在一定隐患的, 因此对目前来说整改是当务之急, 要不然, 网改后过不了几年, 就会出现大批严重锈蚀金具需要更换的情况, 工作量就会加重, 提高可靠性就是空谈。这是一项人们容易忽略的, 但又必须引起高度重视的工作。
(6) 配网自动化是未来的目标
实现配电网自动化的好处在:使分配电能更合理, 可有效避免不必要的路径环节, 而且能很大程度地降低相关器材的能耗、提高供电可靠性, 从而在总体上提高供电质量。使用先进设备 (自身故障率低) , 并通过网络技术, 对配电网使用即时监控技术, 随时随地了解到网络中各单元的运作情况, 准确计算出各种设备的使用效果而使设备搭配组合出更大合理性, 并使信息资料精确完整, 在故障没有发生时就及时清除, 实现配网真正的自动化, 能自动将故障段隔离, 非故障段恢复供电, 从而大大提高配网供电可靠性。
摘要：本文就提高配电网的可靠性方面为着眼点, 主要说明了电力系统的各种组成及配电网在供电可靠性上的影响因素, 以及在此基础上就如何提高配电网可靠性提出了一些措施。
关键词：配电网,可靠性,因素,措施
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配电网系统可靠性 篇11
关键词：矿区配电网；供电可靠性；线路设备
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0110-02
大屯矿区配电网担负着矿区的安全生产及5万职工的生活用电。大屯电网已形成了煤、电、铝、运一体化产业链，电力在公司的长远发展中地位越来越重要。随着集团公司的发展壮大，对电力的需求越来越大，对电网的安全稳定运行要求越来越高。大屯电网中心区现有6kV变电站13座，箱式变电站6座，随着中心区建设的需要，如10村续建工程等，陆续还要增加多座6kV变电站，近几年随着集团公司对电网改造力度的加大，电网发生了巨大变化，35kV输电线路进行重新架设，变电站都进行了微机自动化改造，加装了母联备自投装置、开关以及真空开关、六氟化硫开关，有效地提高了矿区的供电水平，只有采用先进管理技术，不断提高中心区6kV变电站的安全运行水平，才能有效保证中心区用户的安全可靠供电。
1 影响大屯电网供电可靠性的主要因素
1.1 供电线路故障对大屯配电网的影响
由于大屯配电网大部分是架空线路，也有部分电缆线路，就有着两种典型故障类型。
1.1.1 架空线路故障。
（1）外力破坏事故。车辆撞击引起架空线杆倒塌，风筝线缠绕引起相间短路，铁塔塔材、金具被盗引起杆塔倒杆（塔），杆塔基础或拉线基础被掏空、破坏，引起倒杆（踏），违章建筑的工具或材料碰触导线引起故障。
（2）雷击事故。雷击架空线事故有很多种，有绝缘子击穿或暴裂、线路击断、配变烧坏等。雷击事故虽然与客观天气原因有很大的关系，但是也不是不可预防的，与设备缺陷也有很大关系，分析设备原因如下：绝缘子质量不好。近年来矿区6kV配网因雷击针式绝缘子而引起的线路接地或相间短路时有发生。线路防雷措施不足。现在很多配网变压器都更换了氧化锌避雷器，但一些较长的6kV架空线却没有安装线路氧化锌避雷器。导线连接接触不良。很多线路还使用并沟线夹作为线路的连接器，甚至连并沟线夹都不用而采用缠绕接线，此两种接线方法都会导致导线连接不良，当遇到雷击或大电流冲击都会造成事故。接地引下线不合格。由于接地引下线长期埋在地下，容易被腐蚀，经常造成虚接或者接地引下线截面积不够，当线路遭到雷击时大电流不能安全泄流，进而造成线路故障。
（3）线路过载运行引起发热、断线事故或者由于线路陈旧，使用年限过长，设备存在缺陷，引起相关事故。
1.1.2 电缆线路故障。
（1）外力破坏。这类故障是电缆故障的主要因素，随着大屯矿区市政的改造扩建，施工部门野蛮施工，使用大型机械开挖路面，挖破、挖断电缆，给我们供电部门和用户都造成了很大损失。目前80%的电缆故障都是由外力破坏引起的。
（2）过负荷。由于受工艺水平和绝缘水平的限制，又因为用户安全意识不够，经常性地不经供电部门核算容量就任意增加负荷，经常导致电缆头发热及爆炸故障。具统计仅2012年，矿区南部站出线电缆就爆炸6次。
（3）绝缘老化。由于电力电缆放入电缆沟，埋在地下，更换困难，巡视不方便，经常出现由于老化而被击穿的事故。
1.2 变电所（站）故障对大屯配电网的影响
变电所内停电原因，大致分为三类：
1.2.1 电力线路或变电所的改造。近期随着中国经济的高速发展，企事业不断增高的用电需求，居民日益增长的负荷，使得变电所和线路负荷不断增加，迫使大屯供电网持续改造中，线路、变电所不断扩容。增加了停电次数。
1.2.2 电力线路或变电所的检修。每年的春季防雷试验，继保设备的定期校验，开关等设备的点检维修都是停电的主要原因。夏日是负荷的高峰期，过高的负荷使得开关、变压器、母排受到很大影响，使得以上它们的检修间隔变短、频率增加，影响了正常供电。
1.2.3 变电所内设备过载或损坏。负荷的不规则，造成一年的最大负荷与最小负荷相差很大，短期的过载、过负荷使得设备的寿命大大减少，影响大屯电网的正常供电。
1.3 管理制度及人员素质对大屯配电网的影响
大屯电网的管理延续上海闸北区供电局老的管理制度，严重落后于当前形势，制约了电网的管理和发展，加之人员素质参差不齐，对电网的管理与操作造成重大影响。各项规章制度虽详细有针对性，但比照电力系统的飞速发展，已经有很大的差距。参考、借鉴电力系统先进的管理经验已成为当务之急。
2 提高大屯电网可靠性的措施
2.1 加强大屯电网线路设备的建设和维护
经常对线路、设备进行巡视，特别是负荷高峰到来前期，要及时掌握配电线路及设备健康水平，对处于二类障碍的设备及线路进行登记，及时安排计划检修进行消缺。同时也可以为在没有来得及消缺而该线路发生故障时，为该线路故障点分析提供依据。在配网落雷较多的地段安装线路避雷器，提高配电线路耐雷水平和供电可靠性。动员具备条件的重要用户建设备用电源，这样不仅减轻事故抢修压力，同时在高故障率状态下能让抢修人员将抢修力量用到“刀刃”上。做好对用户的沟通，在建设和施工时避免对电力线路或电缆的损坏。在负荷高峰期到来之际，要做好预测工作，对变电所部分相关整定值进行重新整定，防止在负荷高峰期造成继电保护装置误动作。制定并完善事故应急预案，开展经常性事故演习活动。针对经常发生的事故准备充足的抢修工具、器材及仪表，避免在抢修中出现手忙脚乱的局面，影响事故抢修。通过事故演习，使得抢修人员熟悉抢修工序，在抢修工作中能一环扣一环，忙而不乱。
2.2 完善大屯电网变电运行的方式
积极完善配电网的优化，改变陈旧的配电模式，完善配电网结构，对重要用户实行“双电源”，同时线路配电半径要适中，配电负荷要基本合理；电网结构合理可有效对停电线路进行转供电。继续做好线路的大修、改造工作，继续按应急预案的要求做好重点地段的线路特巡和维护工作，合理的电网结构直接反映出供电系统对用户的供电可靠性。此外，断路器应安装在适当的位置，对线路起到分段控制作用，当线路出现故障或计划检修时，以缩小停电范围，提高转供能力，同时要做好断路器定值整定的保护措施，及时调整线路断路器动作电流值。提高配网自动化程度。在分支线路故障率较高的T接点分支线路上安装馈线自动化断路器，使得线路发生故障时，能够尽快的切除故障线路，最大限度地确保非故障设备安全运行，提高供电可靠性。
2.3 建立大屯电网可靠性管理制度
完善各项规章制度，编写《配网调度管理规程》、《操作班操作规程》，针对可能出现的各种事故编制预案，对电网负荷进行分析，并对分析结果适时改变电网运行方式，排列拉闸限电顺序表，制定汇总线路、变电站设备缺陷，针对缺陷进行预控和消缺，分类并对可能出现的事故进行事故演习。加强与用户之间的沟通，对所辖范围内的用户依据用电重要程度分类，安排合理的停送电时间，尽量减少停电时间，优化检修方式。
供电部门应加强人员培训，提高技术、管理人员的业务水平。有针对性地解决职工素质问题，提高人员的业务素质和思想素质，进行事故演习，定期熟悉现场设备和线路走向。完善事故处理等相关制度，使供电可靠性管理工作日趋完善，尽量减少停电时间，为供电可靠性创建一个良好的氛围。
3 结语
大屯配电网是维系大屯矿区改革和发展的重大保证，随着科技的日新月异，新的设备、新的电网运行方式正不断地推广，大屯矿区积极加大投入，改造线路设备，改扩建变电所容量，积极引进人才，加强培训，提高人员素质，完善各项规程规定，从而提高大屯配电网的可靠性。
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城市配电网可靠性分析研究 篇12
1国内外先进城市配电网
欧洲发达国家配电网的发展较为先进且可靠性水平相对较高。英国以33k V和11k V作为其城市配电网主要电压等级,主要网架结构为利用网孔、环形配合辐射型接线方式,提供了较好的供电可靠性。通过以平均断电时间和断电次数来衡量其供电可靠性水平,此外还定义了预安排用户平均停电时间和平均停电次数指标两个衡量供电质量的指标[3]。法国配电网以断路器作为连接,采用环群、纺锤的网架结构,德国配电网多采用网孔、环网型网架结构,其主要电压等级为10k V和6k V。
新加坡的城市中压配电网的“花瓣”结构最具特色。这种网架结构以变电站为中心在供电区域内形成多个花瓣式的环形接线,各变电所一般不进行跨区供电,只在配电网发生故障时各“花瓣”之间进行负荷转供。该网架结构以较好的灵活性和可扩展性有效的减少了故障停电时间和停电次数。
美国配电网网架结构一般不唯一,其中压配电网一般采用中性点直接接地方式,且配电网线路闭环设计开环运行。城市配电网中实行的“4*6”接线模式,提高了设备利用率同时减少备用容量,从而实现可靠性与配电网经济性的平衡,目前该网架结构已经应用于美国和加拿大部分城市配电网。加拿大配电网还制定了平均负荷停电指标、平均系统缺电指标以及变压器的平均停电次数和停电时间等指标进行配电网供电可靠性评估。
国内北京和上海两市依托先进网架结构和管理模式已经实现了较高的供电可靠性水平。北京城市配电网主要以环网以及双辐射网架结构为主,基本实现了“N-1”准则要求。上海城市配电网为10k V电压等级的架空线路和电缆线路。通过对架空线分段能够较好的隔离故障并缩小故障影响范围。考虑到电缆线路的故障少、维修难的特点,电缆线路主要采用单环网、双环网等接线方式。
2网架结构对供电可靠性的影响
城市配电网一般都是由架空线路和电缆线路两种线路组成,架空线路主要有辐射网、多分段单联络和多分段多联络三种网架结构,电缆线路分为辐射式、环式和N供1备,其中又可进一步划分为单射式、双射式和单环式、双环式。
架空线路中,辐射式接线方式不能满足N-1要求,当线路发生故障时停电范围包括整个故障线路下游区域。多分段单联络方式能够满足N-1准则,发生线路故障时能够通过联络开关将发生故障线路负荷转供。多分段多联络具有较高的灵活性和线路利用率,其可靠性水平相对较高。电缆线路中辐射式接线同样不满足N-1原则,可靠性不高。环网接线能够满足N-1要求,发生线路故障时能够实现负荷转供。N供1备式通过组成电缆环网,当发生故障时通过投运备用线路保证非故障线路正常运行,其供电可靠性水平较高。
对架空线以及电缆线路的各种典型网架结构进行可靠性分析,并比较各种网架结构之间的可靠性水平。得出结论:架空线路中多分段多联络的接线方式具有较高的供电可靠性水平,辐射式网络可靠性较差,电缆线路中可靠性由高到低依次为N供1备、环网、辐射式;综合来看,电缆线路的可靠性水平比架空线路高。通过改善当前配电网网架结构和适当多采用电缆线路可有效提高配电网供电可靠性。
3配电网可靠性指标
配电网可靠性标指主要包括系统可靠性指标和负荷点可靠性指标两部分[4]。其中,负荷点指标有三项:负荷点平均故障修复时间、平均故障率以及平均修复时间。负荷点可靠性指标是分析配电网可靠性的基础,通过分析负荷点的各项指标进而能够反映系统的可靠性水平。
系统可靠性指标主要有:平均供电可用率(ASAI)、总停电损失(LOSS)、平均停电电量指标(AENS)、用户平均停电持续时间(CAI-DI)、平均停电频率(SAIFI)、总电量不足指标(ENSI)以及系统平均停电持续时间(SAIDI)。
4城市配电网可靠性分析
以绥化市城市配电网为例,通过ETAP对配电网各设备进行建模,绘制变电所主接线图,计算负荷点和系统可靠性指标,可进行配电网网架结构的供电可靠性评估[5]。
以绥化市城市配电网某一变电所为例进行分析,统计该变电所供电区域内变压器、母线、负荷开关、隔离开关、架空线、电缆等设备的历史可靠性数据,将变电所主接线图转化为ETAP中的单线图进行可靠性数据的录入,计算得到变电所供电区域内负荷点和系统可靠性指标,通过比较各设备对负荷点指标的影响得到设备的可靠性敏感度,从而实现通过改变网架结构实现提升变电所内供电可靠性的提高。
通过评估可得,辐射式接线方式可靠性较差,通过在馈线末段加装分段开关与联络开关相互配合不能降低平均失效率,但能减少故障停电时间。在配电网建设投资允许的条件下,城市配电网尽量利用地下电缆布线,通过改造当前架空线和电缆线路的辐射式网架结构,多采用环网和多供1备等接线方式可有效提高系统可靠性水平。
参考文献
[1]郭永基.电力系统可靠性分析[M].北京:清华大学出版社,2003:124-132.
[2]陈文高.配电系统可靠性实用基础[M].北京:中国电力出版社,1998:8-9.
[3]宋云亭,张东霞,吴俊玲等.国内外城市配电网供电可靠性对比分析[J].电网技术,2008,32(23):13-18.
[4]赵永帅.含分布式电源的配电网可靠性评估模型研究[D].重庆:重庆大学,2013.