李艷梅，王青云

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司鄂州供電公司，湖北 鄂州 436000）

0 引 言

在評估配電網(wǎng)可靠性時，有很多可以采用的評估方法，但其中評估流程最簡短、評估結(jié)果最準確的便是網(wǎng)絡(luò)等值評估法。網(wǎng)絡(luò)等值法不僅可以對結(jié)構(gòu)簡單的配電網(wǎng)進行評估，還可以通過簡化的方式評估結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)。本文在詳述網(wǎng)絡(luò)等值法的計算依據(jù)、可靠度參數(shù)以及配電網(wǎng)可靠性指標的基礎(chǔ)上設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)等值法模型，隨后列舉實例并分析實例結(jié)果，完成本文基于配電網(wǎng)可靠性評估的網(wǎng)絡(luò)等值法模型構(gòu)建的研究。

1 基于配電網(wǎng)可靠性評估的網(wǎng)絡(luò)等值法模型設(shè)計

1.1 設(shè)計網(wǎng)絡(luò)等值法計算依據(jù)

在設(shè)計基于配電網(wǎng)可靠性評估的網(wǎng)絡(luò)等值法模型時，首先要考慮配電網(wǎng)的組成部分。配電網(wǎng)通常由兩個部分組成[1]：一部分是發(fā)電機從平衡到不平衡轉(zhuǎn)換之間的主饋線，另一部分是主饋線母線上的分支饋線。其次，要考慮配電網(wǎng)的組成零件。在評估配電網(wǎng)可靠度時，會將配電網(wǎng)的組成零件分成兩類：一類是可以進行修復(fù)工作的零件，一類是不可以進行修復(fù)工作的零件。可以進行修復(fù)工作的零件在配電網(wǎng)中占據(jù)的比例較大，不可以進行修復(fù)工作的零件占據(jù)的比例較小。在配電網(wǎng)中，可以進行修復(fù)工作的零件主要包括6種，即配電網(wǎng)的電纜線路、配電網(wǎng)的電壓器、配電網(wǎng)的架空明線線路、高壓斷路器、低壓斷路器以及熔斷器。

清算配電網(wǎng)內(nèi)所有饋線的數(shù)量總和，以饋線數(shù)量為基礎(chǔ)劃分配電網(wǎng)的層次。每層內(nèi)都包括一條饋線和穿過該條饋線的配電網(wǎng)零件。這些零件屬于可以進行修復(fù)工作的零件類型。實際上，配電網(wǎng)的每一層都是一條分支路線，這些分支路線是等效的，且從最后一層向前一層開始進行等效。只有通過這種方法才能使較復(fù)雜的配電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為便于評估計算的簡單配電網(wǎng)，降低可靠度計算難度，確保計算結(jié)果的準確[2]。

1.2 計算可靠度參數(shù)

當(dāng)配電網(wǎng)的分支線路上有熔斷器且該零件位于路線的前端時，分支路線一旦出現(xiàn)故障，上一層的路線一定會發(fā)生相應(yīng)變化，可能造成配電網(wǎng)的停電[3]。設(shè)定熔斷器的工作概率為PFU，設(shè)定配電網(wǎng)停電的概率為（1-PFU），那么發(fā)生故障的分支路線上的可以進行修復(fù)工作的等效零件的故障率計算為：

根據(jù)式（1）可以知道，當(dāng)配電網(wǎng)上的熔斷器可靠性是100%時，分支路線出現(xiàn)故障時，上一層的路線不會受分支線路的影響。當(dāng)配電網(wǎng)的分支路線上沒有安裝熔斷器或是沒有將熔斷器安裝在路線前段時，意味著PFU值等于0。一旦分支路線出現(xiàn)故障，該路線上的等效零件一定會出現(xiàn)故障。等效零件的故障率計算式為：

該故障線路的年停電時間計算式為：

該故障線路的平均停電時間計算式為：

在分支饋線上的可操作零件主要有兩個，即斷路器和分段開關(guān)。這兩個零件的安置位置和工作狀態(tài)對分支饋線的可靠性有很大影響。一般斷路器一共有7種工作狀態(tài)，所以在評估配電網(wǎng)可靠性時要對斷路器的模型進行簡化，從而確保評估工作的順利實施。

1.3 計算配電網(wǎng)可靠性指標

在評估配電可靠性時，首先要通過網(wǎng)絡(luò)等值法簡化配電網(wǎng)，將較復(fù)雜的配電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為較簡單的配電網(wǎng)，而轉(zhuǎn)換后的配電網(wǎng)呈輻射狀。其次，根據(jù)上述方程分別計算故障路線上可以進行修復(fù)工作的零件的故障率、等效零件的故障率、故障路線的年停電時間以及故障路線的平均停電時間，并以計算結(jié)果為計算配電網(wǎng)分支路線可靠性的指標：

然后，通過方程式計算位于分支饋線前段結(jié)構(gòu)上的等效零件的可靠性。計算出可靠性參數(shù)后，將該參數(shù)作為與上一層路線相串聯(lián)的下一層路線的起始點參數(shù)，并將上一層路線當(dāng)作電源，通過迭代運算形成一個呈輻射狀的簡單配電網(wǎng)。最后，根據(jù)計算簡單配電網(wǎng)的方程式進行計算，進而確保網(wǎng)絡(luò)等值法可以準確計算出配電網(wǎng)分支饋線的可靠性指標。

2 配電網(wǎng)可靠性實例計算

2.1 實例計算數(shù)據(jù)

為完成本文的配電網(wǎng)可靠性評估實驗，將選擇IEEE-RITY母線8的6號主饋線作為實驗對象。6號主饋線是一個較為復(fù)雜的配電網(wǎng)，是由若干條分支饋線組合而成?，F(xiàn)使用網(wǎng)絡(luò)等值法來評估該配電網(wǎng)的可靠性。

6號主饋線（即配電網(wǎng)）的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括20條線路、15個熔斷器、15個線路負荷點、15個變壓器、3個斷路器和2個分段開關(guān)。因為該配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以在計算該配電網(wǎng)可靠性指標時，要考慮不同情況下配電網(wǎng)的可靠性強弱。該配電網(wǎng)的路線數(shù)據(jù)和負荷點數(shù)據(jù)如表1所示。該路線的故障率為0.06 f/yr，修復(fù)單條路線的時間為3 h；斷路器的有效工作率為75%，斷路器的故障率為0.003 f/yr，修復(fù)單個斷路器的時間為3 h，斷離開關(guān)的有效工作時間為15 min；變壓器的故障率為0.010 f/yr，修復(fù)單個變壓器的時間為150 h，從現(xiàn)用變壓器切換到備用變壓器所需時間為1.5 h；分段開關(guān)的有效工作時間為25 min；熔斷器的可靠熔斷比率為100%。

表1 配電網(wǎng)路線數(shù)據(jù)

2.2 可靠性指標計算

在計算6號主饋線（即配電網(wǎng)）的可靠性指標時，要進行前提假設(shè)。首先，假設(shè)在此次實驗中配電網(wǎng)的發(fā)電、輸電系統(tǒng)都在正常工作中，即這兩個系統(tǒng)的可靠性都較高，且要假設(shè)配電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)的負荷承載量能夠滿足本次實驗負荷點的需求。在計算6號主饋線的可靠性時，將對下述4種不同的零件配置情況進行依次計算。情況1，配電網(wǎng)的分支路線上不安裝熔斷器和分段開關(guān)，且不安裝備用的變壓器；情況2，配電網(wǎng)的分支路線上安裝熔斷器，但是不安裝分段開關(guān)，也不安裝備用的變壓器；情況3，配電網(wǎng)的分支路線上安裝熔斷器和分段開關(guān)，但是不安裝備用的變壓器；情況4，配電網(wǎng)的分支路線上安裝熔斷器和分段開關(guān)，且安裝備用的變壓器。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)等值法對上述4種情況下的配電網(wǎng)可靠性進行分別計算，計算的路線可靠性指標和路線負荷點可靠性指標如表2所示。

表2 路線負荷點可靠性指標

2.3 分析實驗結(jié)果

根據(jù)表2的實驗結(jié)果可以看出，當(dāng)配電網(wǎng)的零件配置處于情況1時，配電網(wǎng)的可靠性是最低的。此種情況下，分支線路上沒有安裝任何零件，致使配電網(wǎng)的可靠性未能得到增強。若想提高配電網(wǎng)的可靠性，需要采取相應(yīng)的補救措施確保配電系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)配電網(wǎng)的零件配置處于情況2時，由于分支線路上安裝了熔斷器，所以一旦分支路線出現(xiàn)故障，熔斷器將馬上進入工作狀態(tài)，通過自身熔斷來對尚未發(fā)生故障的分支線路進行隔離，使得只有發(fā)生故障的分支路線出現(xiàn)停電，其他分支路線依然正常工作，從而提高配電網(wǎng)的可靠性。可見，情況2下的配電網(wǎng)可靠性高于情況1下的配電網(wǎng)可靠性。當(dāng)配電網(wǎng)的零件配置處于情況3時，分支路線上除了熔斷器還有分段開關(guān)。分段開關(guān)可以將發(fā)生故障的路線從配電網(wǎng)中切除，從而縮短分支路線負荷點的故障時間，縮小出現(xiàn)故障時配電網(wǎng)的停電區(qū)域，即情況3下的配電網(wǎng)可靠性高于情況2下的配電網(wǎng)可靠性。當(dāng)配電網(wǎng)的零件配置處于情況4時，分支路線上不僅有熔斷器、分段開關(guān)，還安裝了備用的變壓器，配電網(wǎng)中的變壓器修復(fù)時間較長。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，一定會導(dǎo)致斷電網(wǎng)出現(xiàn)長時間停電的情況。

3 結(jié) 論

綜上所述，使用網(wǎng)絡(luò)等值法來評估配電網(wǎng)的可靠性，不僅可以減少計算量，還能確保計算結(jié)果的準確度。為了探討基于配電網(wǎng)可靠性的網(wǎng)絡(luò)等值法的模型構(gòu)建，首先設(shè)計了模型，隨后列舉實例來檢驗該計算模型的有效性，以期可以為評估配電網(wǎng)可靠性的相關(guān)研究提供幫助。