劉旭軍

（大唐石門發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南 常德 415300）

1 常見配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)

配電系統(tǒng)是用戶與電力系統(tǒng)聯(lián)系最重要的基礎(chǔ)，它對(duì)整個(gè)用戶的用電質(zhì)量有著重要的影響，因此，對(duì)配電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行有效的研究就顯得非常重要。對(duì)配電系統(tǒng)可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)一般可以分為用戶側(cè)和系統(tǒng)側(cè)兩個(gè)方面。

1.1 用戶側(cè)可靠性指標(biāo)

用戶側(cè)可靠性指標(biāo)是對(duì)用戶側(cè)可靠性進(jìn)行評(píng)估的基本指標(biāo)，它是配電系統(tǒng)故障對(duì)某一區(qū)域產(chǎn)生影響大小的重要反應(yīng)，同時(shí)也是下一級(jí)配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的重要依據(jù)和指標(biāo)。通常用戶側(cè)可靠性指標(biāo)有：用戶側(cè)故障率、用戶側(cè)故障導(dǎo)致的平均停電時(shí)間、用戶側(cè)年平均停電時(shí)間等。

1.2 系統(tǒng)側(cè)可靠性指標(biāo)

系統(tǒng)側(cè)可靠性指標(biāo)是評(píng)價(jià)配電系統(tǒng)向用戶供應(yīng)和分配電能以及供電質(zhì)量的重要依據(jù)，系統(tǒng)側(cè)可靠性指標(biāo)更加注重從全局的角度對(duì)配電系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的影響。系統(tǒng)側(cè)可靠性指標(biāo)一般包括：電力系統(tǒng)平均停電頻率、電力系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間、用戶平均停電頻率、用戶平均停電時(shí)間、平均供電可用率等等。

2 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的常見方法及改進(jìn)

一般在實(shí)際的應(yīng)用中，配電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的影響因素較多，因此，如果直接利用相關(guān)的可靠性指標(biāo)公式進(jìn)行計(jì)算將會(huì)非常復(fù)雜。近幾年，一些相關(guān)的研究工作取得了一定的進(jìn)展，一些相關(guān)的學(xué)者和研究人員經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)和總結(jié)了一些操作方便和方法和改進(jìn)技術(shù)，這些方式方法通過大量的實(shí)踐驗(yàn)證，證明其具有一定的實(shí)用性和有效性。當(dāng)前較為常見的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法有故障式后果分析法、最小路法、網(wǎng)絡(luò)等值法等等。

2.1 故障式后果分析法

這種評(píng)估方法又被稱之為 FMEA，它是用來評(píng)估電力系統(tǒng)可靠性最為傳統(tǒng)的一種方法。這種方法主要是利用科學(xué)的故障判別準(zhǔn)則來將配電系統(tǒng)的狀態(tài)分為故障狀態(tài)和正常狀態(tài)兩種，并對(duì)配電系統(tǒng)中所有可能出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行充分的分析，從而得到一個(gè)所有故障類型的列表，然后利用計(jì)算的方式獲得配電系統(tǒng)可靠性的相關(guān)指標(biāo)。一般這種方法只能在由主線和饋線組成的輻射式簡(jiǎn)單配電系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，在一些多故障模式的復(fù)雜分支系統(tǒng)中很少使用。這種方法在實(shí)際應(yīng)用過程中，并沒有充分考慮線路的傳輸容量問題，所以，利用這種方法獲得的相關(guān)評(píng)估指標(biāo)會(huì)與真實(shí)的數(shù)值之間存在一定的差異，使評(píng)估結(jié)果出現(xiàn)一定的偏差。

隨著現(xiàn)實(shí)中研究工作的不斷深入，相關(guān)學(xué)者通過對(duì)故障后的潮流和電壓約束的考慮，總結(jié)出了一種結(jié)合最小割集法的FMEA法。這種方法可以在一些大型的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估中進(jìn)行應(yīng)用。后來一些研究人員有總結(jié)出了應(yīng)用于帶子饋線的復(fù)雜配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法。這種方法主要是利用了饋線分區(qū)思想，以饋線為基本單位進(jìn)行饋線分區(qū)，然后建立起一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型，這一網(wǎng)絡(luò)模型主要由區(qū)域節(jié)點(diǎn)和開關(guān)弧組成，然后利用前面所說的FMEA方法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估。與前面最早的FMEA方法相比，這種方法使整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)估分析量大大減小，但整個(gè)評(píng)估分析過程更加清晰明了，所獲得的計(jì)算結(jié)果也更加貼近實(shí)際。另外，這種方法還可以根據(jù)配電系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)的運(yùn)行狀況，來對(duì)一些計(jì)劃?rùn)z修、開關(guān)故障、自動(dòng)裝置動(dòng)作可靠性等影響評(píng)估的因素進(jìn)行有效地分析考慮，從而保證計(jì)算得到的評(píng)估結(jié)果與實(shí)際結(jié)果更加接近，使配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估變得更加準(zhǔn)確高效。

2.2 最小路法

這種方法應(yīng)用在配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的基本思路是：第一，從整個(gè)配電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，將配電系統(tǒng)分為最小分路和非最小分路兩種形式；第二，從非最小分路中故障性元件對(duì)用戶可靠性造成的影響進(jìn)行分析，將其等效到最小分路中；最后，根據(jù)不同的用戶計(jì)算出其相應(yīng)的最小分路，并進(jìn)行相應(yīng)的可靠性評(píng)估。這種方法充分考慮了負(fù)荷開關(guān)、分支線保護(hù)、計(jì)劃?rùn)z修等多種情況的影響，而且這種算法有自己相應(yīng)的計(jì)算軟件，可以對(duì)配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，但是這種方法僅僅適用于那些具有開環(huán)運(yùn)行、簡(jiǎn)單輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)，對(duì)于那些帶子饋線的復(fù)雜配電系統(tǒng)，采用這種方法仍然需要進(jìn)行大量的計(jì)算，而且計(jì)算的過程需要花費(fèi)一定的時(shí)間，直接影響了整個(gè)可靠性評(píng)估過程的快速高效。

2.3 網(wǎng)絡(luò)等值法

在配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估中利用這種方法主要的原理就是將較為復(fù)雜的配電系統(tǒng)劃分為幾個(gè)部分，任意一個(gè)部分可以看做是一個(gè)元件，這樣就將這一復(fù)雜配電系統(tǒng)裝換成為一個(gè)沒有子饋線的簡(jiǎn)單輻射狀配電系統(tǒng)，然后利用前面說的FMEA方法進(jìn)行可靠性指標(biāo)計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估。從這種方法的基本原理來看，這種方法比較適合于那些帶子饋線的較為復(fù)雜的配電系統(tǒng)拓?fù)?。在不同的區(qū)域，配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)也不盡相同，其復(fù)雜程度也存在明顯的差異。一般可以分為3、6、9層等，所以，從上下級(jí)的角度進(jìn)行等效時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)兩種等效方法，向上等效和向下等效。在進(jìn)行向上等效時(shí)，就是使用一個(gè)等效元件串接到上一級(jí)的饋線上，從而避免下一級(jí)的分支饋線對(duì)上一級(jí)饋線產(chǎn)生可靠性評(píng)估影響。而向下等效時(shí)，就是將等效元件串接在下一級(jí)饋線上，從而避免上一級(jí)分支饋線對(duì)下一級(jí)饋線的可靠性評(píng)估產(chǎn)生影響。需要說明的是，在同一配電系統(tǒng)中使用等效技術(shù)時(shí)，不能同時(shí)使用向下等效和向上等效，主要是因?yàn)檫@樣會(huì)使整個(gè)方法變得更加復(fù)雜和混亂，容易造成操作者出現(xiàn)錯(cuò)誤。還有就是，具有較復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)，設(shè)備與設(shè)備之間仍然存在著相互間的控制與被控制關(guān)系，所以在進(jìn)行等效操作時(shí)，可以從較低的一級(jí)開始，逐步向著高一級(jí)等效，這樣，即遵循了設(shè)備間的控制關(guān)系，還可以保證配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估更加快速高效。

單純的從理論來看，網(wǎng)絡(luò)等值法適合于處理那些具有子饋線的復(fù)雜配電系統(tǒng)。但是，在實(shí)際當(dāng)中，如果配電系統(tǒng)包含的層次過多，那么相應(yīng)的等效次數(shù)也會(huì)隨之增加，每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的可靠性數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)也會(huì)出現(xiàn)問題，最終導(dǎo)致可靠性計(jì)算結(jié)果無法準(zhǔn)確找出相應(yīng)的配電系統(tǒng)故障，為了解決這一問題，相關(guān)的研究人員對(duì)這一方法進(jìn)行了如下的改進(jìn)。

對(duì)于那些帶有子饋線的復(fù)雜配電系統(tǒng)而言，可以利用全新的分層結(jié)構(gòu)的等值算法來進(jìn)行可靠性評(píng)估。這種方法的原理是通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法思想的引進(jìn)，并從現(xiàn)實(shí)配電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，將整個(gè)配電系統(tǒng)按照設(shè)備和分支饋線進(jìn)行分類，將其分為節(jié)點(diǎn)和線路兩種集合元件。隨后，通過分層結(jié)構(gòu)的方式來對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行描述。最后，利用寬度有限搜索法對(duì)上述的集合元件進(jìn)行分層搜索，并在這一過程中對(duì)各種可靠性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，并最終完成整個(gè)配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估。這種方法可以將設(shè)備之間的拓?fù)潢P(guān)系描述進(jìn)行有效的簡(jiǎn)化，對(duì)于那些子饋線和設(shè)備數(shù)量較多的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估有著明顯的作用。

2.4 其它改進(jìn)方法

隨著對(duì)配電網(wǎng)可靠件研究的深入，提出了一些較為實(shí)用的可靠性評(píng)估方法。采用FMEA結(jié)合網(wǎng)絡(luò)等值的原理對(duì)帶有分支子饋線的復(fù)雜配電系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性評(píng)估，該算法避免了FMEA法評(píng)估帶分支饋線的配電系統(tǒng)所帶來的復(fù)雜性，極大地提高了計(jì)算效率。還有學(xué)者提出了一種將最小路法和等值法結(jié)合的復(fù)雜配電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估算法。該改進(jìn)方法簡(jiǎn)化了計(jì)算，提高了評(píng)估效率。

牛東曉等將物元分析方法應(yīng)用到電力系統(tǒng)來解決電力系統(tǒng)的問題，運(yùn)用物元的發(fā)散性思維。對(duì)配電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)，是一種新的嘗試。

張鵬等提出將區(qū)間數(shù)學(xué)思想引入可靠性評(píng)估。以對(duì)大量不確定信息加以科學(xué)的處理。在此的基礎(chǔ)上，又建立了配電系統(tǒng)區(qū)間可靠性分析模型，提出了配電系統(tǒng)區(qū)間可靠性評(píng)估的實(shí)用算法。首次提出大規(guī)模配電系統(tǒng)區(qū)間可靠性分析方法。

陶鵬等提出以GIS作為數(shù)據(jù)和管理的開發(fā)平臺(tái)，使系統(tǒng)具備了更高的靈活性，方便了配電網(wǎng)供電叮靠性評(píng)估結(jié)果的分析和管理，也符合目前在配電網(wǎng)管理中各系統(tǒng)相互融合與實(shí)現(xiàn)信息共享的趨勢(shì)。

總之，現(xiàn)有的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法基本上都是在故障模式與后果分析法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，考慮了斷路器、分段開關(guān)、隔離開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)以及運(yùn)行模式的影響，并且加入了元件故障時(shí)的潮流計(jì)算，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模配電系統(tǒng)的?？啃栽u(píng)估。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等各種智能算法的引入，有利于促進(jìn)配電系統(tǒng)可靠性研究的進(jìn)一步發(fā)展。隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)在配電網(wǎng)重構(gòu)基礎(chǔ)上的配電系統(tǒng)可靠性動(dòng)態(tài)評(píng)估需要進(jìn)一步的深入研究。

[1]李翔，配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法綜述，四川水力發(fā)電，2011，30（5)

[2]范明天，基于可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃思路和方法講座五配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法，供用電，2011，28（5)

[3]李月英，配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法綜述，科技信息，2010（27)