趙淵 吳林 劉慶堯 劉子亞 梁燕 陳果

摘要：重合器式饋線自動(dòng)化能有效提高配電網(wǎng)供電可靠性，對(duì)量化分析配電網(wǎng)可靠性的影響具有理論與實(shí)際意義?；谂潆娋W(wǎng)分區(qū)思想重新劃分配電網(wǎng)負(fù)荷區(qū)域類型，結(jié)合重合器式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的概率模型及運(yùn)行邏輯，根據(jù)供電恢復(fù)過程中各個(gè)階段分段器的不同失效情況及其影響后果分析，推導(dǎo)不同類型負(fù)荷點(diǎn)的自動(dòng)恢復(fù)供電概率與期望恢復(fù)供電時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)含重合器式饋線自動(dòng)化的配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)量化評(píng)估。通過對(duì)算例的詳細(xì)評(píng)估分析，驗(yàn)證了筆者所提模型的正確性和有效性。

關(guān)鍵詞：重合器式饋線自動(dòng)化；可靠性評(píng)估；配電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM 921 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-582X（2018）05-001-14

Abstract： Feeder automation （FA） based on recloser could improve the reliability of distribution network effectively. Therefore， its important to quantatively analyze the impact of reclosing FA on the reliability of distribution system. Firstly， all load zone types are re-divided based on distribution network partition in this paper. Then according to the probability model and the control logic of reclosing FA， the probability and the time for automatic load restoration are derived based on detailed analysis of various outage modes and failure effect of sectionalizer in each stage of power service restoration. Finally， the formulas of reliability indices of distribution network with recloser feeder automation are achieved. The correctness and effectiveness of the proposed model are verified by examples.

Keywords： feeder automation of recloser mode； reliability evaluation； distribution network

饋線自動(dòng)化可自動(dòng)隔離故障區(qū)和自動(dòng)恢復(fù)非故障區(qū)，有效提高了配電網(wǎng)供電可靠性[1]。饋線自動(dòng)化主要類型有FTU（feeder terminal unit） 式與重合器式，其中重合器式無需通信網(wǎng)，投資小，見效快，在實(shí)際應(yīng)用中占有重要地位[2]，因此從重合器式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行特性角度[3]，建立可靠性概率模型，對(duì)含重合式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估具有重要意義。

目前，已有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)含F(xiàn)TU式饋線自動(dòng)化的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估進(jìn)行了初步研究。文獻(xiàn)[4]根據(jù)電源的位置和負(fù)荷點(diǎn)上下游的饋線自動(dòng)化終端FTU分類評(píng)估了負(fù)荷點(diǎn)的可靠性；文獻(xiàn)[5]以切負(fù)荷量最小為目標(biāo)，計(jì)及FTU式饋線自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障后的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，計(jì)算配網(wǎng)可靠性指標(biāo)；文獻(xiàn)[6]考慮FTU式饋線自動(dòng)化概率失效特性和運(yùn)行邏輯，實(shí)現(xiàn)了含集中式饋線自動(dòng)化的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估。

計(jì)及重合器式饋線自動(dòng)化的配網(wǎng)可靠性評(píng)估現(xiàn)有研究較少。文獻(xiàn)[7-9]對(duì)重合器/分段器優(yōu)化配置問題進(jìn)行了研究，但僅簡(jiǎn)單地將故障隔離時(shí)間由手動(dòng)隔離時(shí)間改為自動(dòng)隔離時(shí)間，并完全沿用傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性評(píng)估算法。文獻(xiàn)[10-11]指出不同模式饋線自動(dòng)化對(duì)可靠性具有不同的影響，但沒有給出計(jì)及重合器式饋線自動(dòng)化特性的可靠性評(píng)估模型。文獻(xiàn)[12]對(duì)含F(xiàn)TU式和重合器式饋線自動(dòng)化的可靠性評(píng)估算法都進(jìn)行了研究，但該算法適用于只含重合器而無分段器的情形，且該文只對(duì)簡(jiǎn)單的環(huán)形配電網(wǎng)進(jìn)行了分析。

計(jì)及重合器式饋線自動(dòng)化的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估尚有較多研究空白，文中從重合器式饋線自動(dòng)化運(yùn)行機(jī)理和失效模式角度，探討重合器式饋線自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響：

1）由于重合器式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)中元件位置及故障方式的不同導(dǎo)致其有多種失效模式，文中首先建立分段器的可靠性模型，再根據(jù)饋線自動(dòng)化的運(yùn)行機(jī)理推導(dǎo)出各類負(fù)荷點(diǎn)自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間及概率表達(dá)式。

2）通過分析負(fù)荷點(diǎn)相對(duì)于自動(dòng)隔離區(qū)和手動(dòng)隔離區(qū)的拓?fù)潢P(guān)系，文中重新劃分負(fù)荷類型，并依據(jù)供電恢復(fù)策略、分段器動(dòng)作邏輯及失效后果影響，推導(dǎo)出各類負(fù)荷點(diǎn)恢復(fù)供電時(shí)間，再結(jié)合自動(dòng)恢復(fù)供電概率得出負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)計(jì)算公式。

1 重合器式饋線自動(dòng)化的供電恢復(fù)邏輯

重合器式饋線自動(dòng)化主要分為：電壓時(shí)間型[13]、電壓電流型[14-16]和過流脈計(jì)數(shù)型。文中闡述了電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響，在附錄A中分析含電壓電流型或過流計(jì)數(shù)型的配電網(wǎng)可靠性。具體分析如下：

設(shè)配電網(wǎng)含元件R個(gè)（編號(hào)r=1，2，…，R）；負(fù)荷點(diǎn)J個(gè)（編號(hào)j=1，2，…，J）；分段器K個(gè)（編號(hào)k=1，2，…，K），其中分段器k加壓延時(shí)合閘時(shí)間整定為Xk（分段器k一端加上電壓后，延時(shí)Xk后控制開關(guān)合閘），合閘后監(jiān)測(cè)時(shí)間整定為Yk（分段器k加壓合閘后，若在時(shí)間Yk內(nèi)監(jiān)測(cè)到再次失壓，則閉鎖在分閘狀態(tài)）；含自動(dòng)切換的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)H個(gè)（編號(hào)h=1，2，…，H），聯(lián)絡(luò)分段器h延時(shí)合閘整定為Dh（一端失去電壓Dh時(shí)間后聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘），合閘后的失壓分閘閉鎖時(shí)間為Fh；重合器重合間隔時(shí)間為tb。

根據(jù)電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制，將恢復(fù)供電過程分為以下5個(gè)階段，并以圖1為例加以闡明。

1）故障自動(dòng)隔離階段：①元件（31）故障，重合器（S1）跳閘，元件（30， 31，32，…，36）因分段器（S14，S18）失壓分閘而從系統(tǒng)中被自動(dòng)隔離。

2）故障重合階段：②重合器（S1）延時(shí)tb后合閘，分段器（S2，S3，S7，S9，S10，S13，S14）經(jīng)過整定延時(shí)后依次加壓合閘，由于分段器（S14）合閘到故障區(qū)段，重合器將再次跳閘，并因此產(chǎn)生故障殘壓。

3）分閘閉鎖階段：③分段器（S14）在監(jiān)測(cè)時(shí)間Y14內(nèi)再次失壓，因此閉鎖在分閘狀態(tài)；同時(shí)故障元件的下游（逆潮流為上游，反之為下游）分段器（S18）因檢測(cè)到（S14）合閘到故障區(qū)段產(chǎn)生的故障殘壓，也閉鎖在分閘狀態(tài)。

4）自動(dòng)恢復(fù)供電階段：④重合器（S1）延時(shí)tb后再次合閘，分段器（S2，S3，S7，S9，S10，S13）依次加壓合閘，逐段恢復(fù)分段器（S14）上游區(qū)域供電；⑤聯(lián)絡(luò)點(diǎn)2的聯(lián)絡(luò)分段器（S25）延時(shí)D2后合閘，分段器（S24，S23，S20，S19，S27）依次加壓合閘，逐段恢復(fù)分段器（S18）下游區(qū)域供電。

5）人工操作階段：⑥運(yùn)行人員檢查到故障元件（31）后，手動(dòng)拉開隔離開關(guān)（S15）隔離故障，使故障隔離區(qū)域（30，31，32）最小，并手動(dòng)合上分段器開關(guān)（S18），恢復(fù)區(qū)域（33，34，35，36）供電，最后通過修復(fù)故障元件恢復(fù)區(qū)域（30，31，32）供電。

上述各階段構(gòu)成了理想的連續(xù)恢復(fù)供電過程，但每個(gè)分段器在每一階段其實(shí)都存在失效可能，并對(duì)整個(gè)恢復(fù)供電過程產(chǎn)生影響，例如故障自動(dòng)隔離階段，若分段器（S14）失壓分閘失敗，則隔離區(qū)域擴(kuò)大為（28，29，…，36）；故障重合階段，若分段器（S2，S3，S7，S9，S10，S13）中任意一個(gè)加壓合閘失敗或分閘閉鎖階段分段器（S18）閉鎖失效，都導(dǎo)致自動(dòng)恢復(fù)供電階段中聯(lián)絡(luò)分段器（S25）合閘后，分段器（S18）加壓合閘到故障區(qū)段，引起聯(lián)絡(luò)點(diǎn)電源所在饋線重合器跳閘，該饋線經(jīng)故障重合階段恢復(fù)供電，而聯(lián)絡(luò)分段器（S25）在監(jiān)測(cè)時(shí)限Fh內(nèi)再次失壓，將閉鎖在分閘狀態(tài)，使得分段器（S25） 和（S18）之間的區(qū)域自動(dòng)恢復(fù)供電失敗。

2 特征區(qū)域定義及分段器失效模式分析

恢復(fù)供電過程中出現(xiàn)的特征區(qū)域如下：

手動(dòng)隔離區(qū)：以開關(guān)（至少有一個(gè)開關(guān)需手動(dòng)操作隔離故障）為界手動(dòng)隔離故障元件的最小區(qū)域。

基本自動(dòng)隔離區(qū)：以重合器或分段器為界自動(dòng)隔離故障元件的最小區(qū)域。

擴(kuò)展自動(dòng)隔離區(qū)：若基本自動(dòng)隔離區(qū)某邊界分段器失壓分閘失敗，則該失效分段器相鄰的上游或下游分段器成為隔離故障區(qū)的邊界分段器，從而形成擴(kuò)展自動(dòng)隔離區(qū)。

基本自動(dòng)隔離區(qū)和擴(kuò)展自動(dòng)隔離區(qū)統(tǒng)稱為自動(dòng)隔離區(qū)。在自動(dòng)隔離區(qū)中，離電源點(diǎn)最近的邊界開關(guān)稱為上游邊界開關(guān)，其余邊界開關(guān)為下游邊界開關(guān)，若上（下）游邊界開關(guān)為分段器，則該分段器為上（下）游邊界分段器。

如圖1中元件（31）故障，基本自動(dòng)隔離區(qū)為（30，31，…，36），上游和下游邊界分段器分別為（S14），（S18）。若（S18）拒分閘，則形成擴(kuò)展自動(dòng)隔離區(qū)（30，31，…，37，59）。運(yùn)行人員手動(dòng)操作開關(guān)（S15）隔離故障元件，形成手動(dòng)隔離區(qū)（30，31，32）。

分段器具備失壓分閘、加壓合閘（僅一端加壓）、殘壓檢測(cè)和閉鎖開關(guān)4種功能，下面從分段器運(yùn)行邏輯出發(fā)對(duì)其控制系統(tǒng)失效模式進(jìn)行分析，并對(duì)相同的失效狀態(tài)進(jìn)行合并以簡(jiǎn)化狀態(tài)空間。

依據(jù)第1節(jié)，各個(gè)分段器按照?qǐng)D2所示運(yùn)行邏輯執(zhí)行其預(yù)期功能。流程1為隔離區(qū)上游邊界斷路器運(yùn)行邏輯，由于閉鎖開關(guān)的條件為監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)再次失壓分閘，因此流程1虛線框中任意一個(gè)步驟失效，都導(dǎo)致閉鎖開關(guān)失敗。流程2為隔離區(qū)下游邊界分段器運(yùn)行邏輯，由于閉鎖開關(guān)的條件為存在殘壓，流程2虛線框中任意一個(gè)步驟失敗都將導(dǎo)致閉鎖失敗。流程3為其余分段器運(yùn)行邏輯。

上述流程中，分段器共表現(xiàn)出4種不同的失效模式，分別為：“拒分閘”“拒合閘”“殘壓檢測(cè)閉鎖失效”及“時(shí)限內(nèi)失壓閉鎖失效”，表1給出了不同位置分段器失效的影響。“拒分閘”表示故障后分段器仍處于合閘狀態(tài)，不能進(jìn)行低壓分閘，概率為Prb；“拒合閘”表示故障后分段器分閘，重合器延時(shí)合閘，而分段器不能加壓合閘，概率為Prc；“殘壓檢測(cè)閉鎖失效”表示下游邊界分段器不能檢測(cè)到上游邊界分段器合閘時(shí)產(chǎn)生的殘壓并閉鎖于分閘狀態(tài)，概率為Plocke；“時(shí)限內(nèi)失壓閉鎖失效”表示分段器不能在監(jiān)測(cè)時(shí)間Yk內(nèi)失壓后閉鎖分段器于分閘狀態(tài)，概率為Plockl；上述概率值可通過對(duì)分段器歷史運(yùn)行或維修記錄數(shù)據(jù)歸納統(tǒng)計(jì)得到。

3 分段器故障后果分析及負(fù)荷點(diǎn)可靠性評(píng)估

第3節(jié)先劃分負(fù)荷類型，再結(jié)合恢復(fù)供電策略以及分段器的運(yùn)行邏輯和可靠性模型，推導(dǎo)各類負(fù)荷點(diǎn)的恢復(fù)供電時(shí)間（停電時(shí)間）。

3.1 負(fù)荷區(qū)域分類

文獻(xiàn)[17]采用分區(qū)思想對(duì)負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行分類評(píng)估，但該文獻(xiàn)的負(fù)荷分類方法未能涵蓋所有負(fù)荷情形。文中在此基礎(chǔ)上根據(jù)元件與自動(dòng)隔離區(qū)的相對(duì)位置關(guān)系，將含重合器式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的配電網(wǎng)分為4類負(fù)荷區(qū)域。①a類區(qū)域位于跳閘重合器或者熔斷器上游；②b類區(qū)域位于跳閘重合器或熔斷器到自動(dòng)隔離區(qū)之間；③c類區(qū)域位于自動(dòng)隔離區(qū)下游。由于c類區(qū)域恢復(fù)供電情形較復(fù)雜，因此依據(jù)c類區(qū)域元件與手動(dòng)隔離區(qū)的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)一步將其細(xì)分為7個(gè)子類區(qū)域，分類條件如表2。條件中“有間接聯(lián)絡(luò)”指：該子類區(qū)域通過自動(dòng)隔離區(qū)中手動(dòng)隔離區(qū)之外的部分與聯(lián)絡(luò)點(diǎn)電源間接連通，當(dāng)手動(dòng)隔離故障元件后，該類區(qū)域可由聯(lián)絡(luò)點(diǎn)電源恢復(fù)供電；“有直接聯(lián)絡(luò)”指該區(qū)域與聯(lián)絡(luò)點(diǎn)電源直接連通。④d類區(qū)域?yàn)樽詣?dòng)隔離區(qū)本身，依據(jù)與手動(dòng)隔離區(qū)相對(duì)位置關(guān)系，細(xì)分為4個(gè)子類區(qū)域，如表3所示。

如元件（42）故障，若分段器（S19）拒分閘，形成圖1虛線框所圍自動(dòng)隔離區(qū)，b類區(qū)域?yàn)樵?，2，…，36），c2類區(qū)域?yàn)樵?9，50，…，58）；c3類區(qū)域?yàn)樵?0，61，62，63）；c5類區(qū)域?yàn)樵?1）。d3類區(qū)域?yàn)樵?7，38，39，40，59）；d4類區(qū)域?yàn)樵?2，43，…，48）。

3.2 負(fù)荷點(diǎn)恢復(fù)供電時(shí)間

負(fù)荷點(diǎn)恢復(fù)供電時(shí)間取決于兩個(gè)重要因素：一是負(fù)荷點(diǎn)所處負(fù)荷區(qū)域類型；二是故障后供電恢復(fù)策略。一般的供電恢復(fù)策略[3-5]是：①饋線自動(dòng)化系統(tǒng)逐段自動(dòng)恢復(fù)b、c1與c2類區(qū)域供電；②運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)查找具體故障元件，若自動(dòng)隔離區(qū)是包含故障元件的最小隔離區(qū)域，則無需手動(dòng)操作隔離故障，否則需手動(dòng)將隔離開關(guān)斷開隔離故障元件，并形成手動(dòng)隔離區(qū)。再由原電源點(diǎn)恢復(fù)c3、c5及d1區(qū)域供電，耗時(shí)為t1（手動(dòng)隔離時(shí)間）；③手動(dòng)切換聯(lián)絡(luò)恢復(fù)c4、c6及d1區(qū)域供電，耗時(shí)為t2（手動(dòng)切換時(shí)間）；④修復(fù)故障元件后，恢復(fù)c7與d2、d4區(qū)域供電，耗時(shí)為t3（故障修復(fù)時(shí)間）。

綜合考慮饋線自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行邏輯、供電恢復(fù)策略以及分段器失效模式（表1），推導(dǎo)各類負(fù)荷點(diǎn)的恢復(fù)供電時(shí)間?？紤]到分段器失效概率很小，文中不計(jì)分段器高階故障，即假設(shè)自動(dòng)恢復(fù)供電過程中每一個(gè)階段最多出現(xiàn)一個(gè)分段器故障。設(shè)配電網(wǎng)元件r發(fā)生故障，負(fù)荷點(diǎn)j的恢復(fù)供電時(shí)間具體分析如下：

1）故障自動(dòng)隔離階段：若基本自動(dòng)隔離區(qū)某邊界分段器“拒分閘”，則形成擴(kuò)展自動(dòng)隔離區(qū)。

（1）式中：z為基本自動(dòng)隔離區(qū)的邊界分段器數(shù)量；g=1為基本自動(dòng)隔離區(qū)，g=2，3，…，NUr為擴(kuò)展自動(dòng)隔離區(qū)。依據(jù)負(fù)荷點(diǎn)j所在區(qū)域類型和供電恢復(fù)策略可得出如下結(jié)果：

①若負(fù)荷點(diǎn)j位于a類區(qū)域，由于a類區(qū)域處于跳閘重合器或者熔斷器上游，其區(qū)域內(nèi)負(fù)荷點(diǎn)不受故障影響，Taj=0。

②若負(fù)荷點(diǎn)j位于c3、c5及d3區(qū)域，則在手動(dòng)隔離故障后恢復(fù)供電，負(fù)荷點(diǎn)j恢復(fù)供電時(shí)間為Tc3j=Tc5j=Td3j=t1；

③若負(fù)荷點(diǎn)j位于c4、c6及d1類區(qū)域，手動(dòng)隔離故障后，再手動(dòng)切換聯(lián)絡(luò)恢復(fù)供電，恢復(fù)供電時(shí)間為Tc4j=Tc6j=Td1j=t1+t2；

④若負(fù)荷點(diǎn)j位于c7與d2、d4類區(qū)域，手動(dòng)隔離并修復(fù)故障后恢復(fù)供電。與其他文獻(xiàn)一致[4]，在故障修復(fù)時(shí)間t3中包含手動(dòng)隔離與切換聯(lián)絡(luò)時(shí)間，故負(fù)荷點(diǎn)j恢復(fù)供電時(shí)間為：Tc7j=Td2j=Td4j=t3；

⑤若負(fù)荷點(diǎn)j位于b與c1、c2類區(qū)域。雖存在自動(dòng)恢復(fù)供電條件，但分段器在故障重合階段或自動(dòng)恢復(fù)供電階段可能“拒合閘”，也可能在分閘閉鎖階段閉鎖失效，導(dǎo)致負(fù)荷點(diǎn)j自動(dòng)恢復(fù)供電失敗，所以負(fù)荷點(diǎn)j的恢復(fù)供電時(shí)間需要結(jié)合自動(dòng)恢復(fù)供電的后續(xù)流程做深入分析。

2）故障重合階段：由于成功合閘到故障區(qū)段的條件是：自動(dòng)隔離區(qū)g到重合器的供電路徑上所有分段器不出現(xiàn)“拒合閘”。概率Ploc=（1-Prc）Mng。

（2） MPg表示自動(dòng)隔離區(qū)g到重合器供電路徑上的分段器集合，集合基數(shù)Card（MPg）=Mng。

若沒有重合到自動(dòng)隔離區(qū)，則會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)恢復(fù)供電過程中斷，概率為Plocf=1-Ploc，此時(shí)負(fù)荷點(diǎn)j的恢復(fù)供電時(shí)間分析如下：

①若負(fù)荷點(diǎn)j位于b類區(qū)域，分兩種情況。情況（1）負(fù)荷點(diǎn)j位于“拒合閘”分段器上游，負(fù)荷點(diǎn)j可自動(dòng)恢復(fù)供電，由式（3）計(jì)算其停電時(shí)間Taub.j1；情況（2）負(fù)荷點(diǎn)j位于“拒合閘”分段器下游，則負(fù)荷點(diǎn)j需要手動(dòng)隔離故障后由原電源點(diǎn)恢復(fù)供電，耗時(shí)為t1。設(shè)置標(biāo)志Ibj.1=1，表示負(fù)荷點(diǎn)j符合情況（1），否則Ibj.1=0。Taub.j1=tb+q∈MPjXq，

（3）式中：MPj表示負(fù)荷點(diǎn)j到重合器供電路徑上的分段器集合；Xq為分段器q加壓延時(shí)合閘整定時(shí)間。

②若負(fù)荷點(diǎn)j位于c1類區(qū)域，由于未合閘到故障區(qū)段，導(dǎo)致無故障殘壓，自動(dòng)隔離區(qū)下游邊界分段器殘壓檢測(cè)失敗而未閉鎖在分閘狀態(tài)，當(dāng)聯(lián)絡(luò)分段器合閘后，此下游邊界分段器會(huì)加壓合閘到故障區(qū)段，此時(shí)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)電源所在饋線的重合器（或斷路器）跳閘，聯(lián)絡(luò)分段器在監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)失壓分閘后將閉鎖在分閘狀態(tài)，故負(fù)荷點(diǎn)j可手動(dòng)隔離故障后由原電源點(diǎn)恢復(fù)供電，停電時(shí)間為t1。而對(duì)于聯(lián)絡(luò)點(diǎn)電源所在饋線，經(jīng)故障重合階段恢復(fù)供電，為避免可靠性評(píng)估模型過于復(fù)雜，文中不考慮此過程中分段器“拒合閘”，故各饋線段負(fù)荷點(diǎn)依次恢復(fù)供電，負(fù)荷點(diǎn)停電時(shí)間可由式（3）計(jì)算。

③若負(fù)荷點(diǎn)j位于c2類區(qū)域，其分析與c1類區(qū)域一致，負(fù)荷點(diǎn)j可手動(dòng)隔離故障后并手動(dòng)切換聯(lián)絡(luò)后恢復(fù)供電，停電時(shí)間為t1+t2。

若成功重合到自動(dòng)隔離區(qū)，由于故障自動(dòng)隔離階段已驗(yàn)證分段器是否“拒分閘”，故此時(shí)不再考慮分段器“拒分閘”，此后將進(jìn)入分閘閉鎖階段。

3）分閘閉鎖階段：當(dāng)自動(dòng)隔離區(qū)上下游邊界分段器閉鎖開關(guān)失效時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)j恢復(fù)供電時(shí)間如下：

①負(fù)荷點(diǎn)j位于b類區(qū)域。若自動(dòng)隔離區(qū)上游邊界分段器發(fā)生“時(shí)限內(nèi)失壓閉鎖失效”，則重合器再次跳閘，包括負(fù)荷點(diǎn)j的區(qū)域自動(dòng)恢復(fù)供電失敗。其概率為Plockl=Ploc·Plockl，在手動(dòng)隔離故障后可由原電源點(diǎn)恢復(fù)供電，耗時(shí)為t1；若閉鎖成功，則順利進(jìn)入自動(dòng)恢復(fù)供電階段。

②負(fù)荷點(diǎn)j位于c1類區(qū)域。若與負(fù)荷點(diǎn)j對(duì)應(yīng)的自動(dòng)隔離區(qū)下游邊界分段器發(fā)生“殘壓檢測(cè)閉鎖失效”，將導(dǎo)致自動(dòng)恢復(fù)供電階段聯(lián)絡(luò)分段器重合到故障區(qū)段，使得自動(dòng)切換失敗。負(fù)荷點(diǎn)j可手動(dòng)隔離故障后由原電源點(diǎn)恢復(fù)供電，概率為Plocke=PlocPlocke，停電時(shí)間為t1；若閉鎖成功，則順利進(jìn)入自動(dòng)恢復(fù)供電階段。

③負(fù)荷點(diǎn)j位于c2類區(qū)域。分析與c1類區(qū)域一致，負(fù)荷點(diǎn)j手動(dòng)恢復(fù)供電的概率為Pmac2.j1=PlocPlocke，負(fù)荷點(diǎn)j可手動(dòng)隔離故障后并手動(dòng)切換聯(lián)絡(luò)后恢復(fù)供電，停電時(shí)間為t1+t2；若閉鎖成功，則順利進(jìn)入自動(dòng)恢復(fù)供電階段。

4.1 重合器式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)可靠性的影響

由于目前尚無文獻(xiàn)針對(duì)含重合器式饋線自動(dòng)化的配電網(wǎng)進(jìn)行深入可靠性評(píng)估，鑒于文獻(xiàn)[4]對(duì)含F(xiàn)TU式饋線自動(dòng)化的配電網(wǎng)進(jìn)行了可靠性評(píng)估分析，因此以文獻(xiàn)[4]算例分析中的配電網(wǎng)及計(jì)算結(jié)果作為比較對(duì)象，以映證文中模型的正確性。具體做法是：將文獻(xiàn)[4]配電網(wǎng)的FTU式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)更換為重合器式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)。其中遠(yuǎn)程控制開關(guān)更換為分段器，斷路器替換為重合器，其余類型開關(guān)保持不變，各元件的電氣和可靠性參數(shù)詳見文獻(xiàn)[4]。為體現(xiàn)比較效果，文中考慮5種情況：①含電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化（但不計(jì)及概率失效特性）；②含電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化（計(jì)及概率失效特性）；③含電壓電流型饋線自動(dòng)化（計(jì)及概率失效特性）；④含過流計(jì)數(shù)型饋線自動(dòng)化（計(jì)及概率失效特性）；⑤無饋線自動(dòng)化。最后，采用文中所提模型對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，計(jì)算結(jié)果見表5。

從表5可知：①情況1～4的可靠性優(yōu)于情況5，可見饋線自動(dòng)化系統(tǒng)可有效改善配電網(wǎng)供電可靠性；②文獻(xiàn)[4]假定遙控開關(guān)100%可靠，這與表5情況1類似，即都沒有考慮饋線自動(dòng)化系統(tǒng)概率失效特性。情況1可靠性評(píng)估結(jié)果略微優(yōu)于文獻(xiàn)[4]，因?yàn)槲墨I(xiàn)[4]中，F(xiàn)TU式饋線自動(dòng)化的故障自動(dòng)隔離時(shí)間和自動(dòng)切換時(shí)間之和取固定值（6 min），而文中模型利用重合器式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯和各分段器的整定延時(shí)計(jì)算各負(fù)荷點(diǎn)自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間，負(fù)荷點(diǎn)的自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間小于文獻(xiàn)[4]的固定取值。③表5中情況2相比情況1可靠性有所降低，可見考慮饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的概率失效特性會(huì)使自動(dòng)隔離區(qū)擴(kuò)大，導(dǎo)致可靠性改善效果降低。

文獻(xiàn)[4]的配電網(wǎng)算例為典型的輻射狀無聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且可安裝分段器的位置很少，因此饋線自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)可靠性的改善作用并不明顯，此外由于該配電網(wǎng)沒有聯(lián)絡(luò)電源，因此電壓時(shí)間型、電壓電流型及過流計(jì)數(shù)型3種不同類型對(duì)配電網(wǎng)可靠性的改善程度也難以進(jìn)行比較而得出客觀結(jié)論。因此，文中使用圖1作為算例進(jìn)行擴(kuò)展分析。

圖1所示配電網(wǎng)的可靠性參數(shù)見表6。由于過流計(jì)數(shù)型分段器無法作為聯(lián)絡(luò)分段器，因此當(dāng)采用過流計(jì)數(shù)型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)都為手動(dòng)切換開關(guān)，且假設(shè)重合器能夠滿足過流計(jì)數(shù)型饋線自動(dòng)化對(duì)重合次數(shù)的要求?？煽啃栽u(píng)估結(jié)果見表7。

從表7可知：①情況1的可靠性好于情況2，計(jì)及電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)概率失效特性與不計(jì)入時(shí)的SAIDI改善百分比有5.38%的差異。在自動(dòng)恢復(fù)供電過程中，電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)需要各分段器按照?qǐng)D2流程執(zhí)行預(yù)期功能，并相互配合才能完成故障自動(dòng)隔離、故障重合、分閘閉鎖及自動(dòng)恢復(fù)供電，任一分段器故障都可能導(dǎo)致自動(dòng)供電恢復(fù)失敗，因此不考慮饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的概率失效特性會(huì)高估其對(duì)可靠性的改善程度。②對(duì)比情況2～4，情況3的可靠性優(yōu)于情況2。因?yàn)椋阂环矫骐妷弘娏餍宛伨€自動(dòng)化系統(tǒng)在自動(dòng)重合的同時(shí)自動(dòng)恢復(fù)非故障區(qū)供電，縮短了自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間；另一方面電壓電流型分段器無需檢測(cè)殘壓閉鎖分段器，提高了自動(dòng)恢復(fù)供電成功率。③過流計(jì)數(shù)型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)只能根據(jù)流過的故障電流次數(shù)控制分段器開關(guān)的分合閘，不能作為聯(lián)絡(luò)分段器使用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換聯(lián)絡(luò)，因此其對(duì)供電可靠性的改善程度最低。由上述分析可知：不可忽略饋線自動(dòng)化系統(tǒng)概率特性及運(yùn)行邏輯（不同類型的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)具有不同的運(yùn)行邏輯）對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響。

4.2 分段器配置方式對(duì)可靠性的影響分析

為了驗(yàn)證不同分段器配置方式對(duì)配網(wǎng)可靠性的影響，文中首先減少圖1中分段器的數(shù)量，設(shè)置以下2種分段器配置方案：①圖1中開關(guān)（S7，S9，S14， S19，S23，S12，S25）為分段器，其余為普通開關(guān)；②圖1中開關(guān)（S3，S10，S19，S24，S27，S12，S25）為分段器，其余為普通開關(guān)。兩種方案的分段器數(shù)量相同但安裝位置相異，可靠性評(píng)估結(jié)果見表8。

從表8可知：①對(duì)比表7和表8，可見表7中可靠性指標(biāo)優(yōu)于表8。配電網(wǎng)的可靠性隨著分段器的減少而降低，因?yàn)榉侄纹鲾?shù)量的減少會(huì)使d類負(fù)荷區(qū)域范圍擴(kuò)大，整體上延長(zhǎng)了恢復(fù)供電時(shí)間；②對(duì)比表8中兩種配置，方案1的可靠性指標(biāo)好于方案2。因?yàn)榕潆娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)以及負(fù)荷分布特點(diǎn)決定了分段器的不同安裝位置對(duì)系統(tǒng)可靠性影響也不同，故通過分段器的安裝位置優(yōu)化，使饋線自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)的可靠性改善程度最大化。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，可通過不同分段器配置方案下的可靠性成本效益分析，擇優(yōu)確定分段器配置方案。

為觀察分段器數(shù)量不斷增加對(duì)配網(wǎng)可靠性的影響規(guī)律，以開關(guān)（S2，S13，S18，S19，S24，S12，S25）作為分段器初始配置，每次增加一個(gè)分段器，順序?yàn)椋⊿9，S10，S20，S27，S7，S14，S23，S3，S6，S15，S21，S4，S5，S8，S16，S28），由此得到配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)SAIDI的變化曲線，見圖3。其中當(dāng)分段器數(shù)為15時(shí)，對(duì)應(yīng)圖1所示配電網(wǎng)。

從圖3可見：增加分段器將提高供電可靠性，當(dāng)分段器數(shù)量增加到18以后，曲線趨于平穩(wěn)，即進(jìn)入飽和區(qū)。當(dāng)分段器數(shù)為13、15、16與17時(shí)，增加分段器反而使供電可靠性降低。因?yàn)椋弘妷簳r(shí)間型與電壓電流型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)采用逐段重合的運(yùn)行邏輯，各分段器需相互配合才能完成故障自動(dòng)隔離、故障重合、分閘閉鎖及自動(dòng)恢復(fù)供電，任何分段器失效都可能導(dǎo)致自動(dòng)恢復(fù)供電失敗。增加分段器，意味自動(dòng)恢復(fù)供電過程需要相互配合的分段器數(shù)量相應(yīng)增加，而分段器本身具有概率失效特性，增加分段器的同時(shí)也增加了自動(dòng)恢復(fù)供電失敗的概率。當(dāng)增加分段器引起的配電網(wǎng)可靠性改善不足以抵消其引入的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，則配電網(wǎng)可靠性可能反而降低。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過重新劃分配電網(wǎng)區(qū)域類型和建立分段器可靠性模型，依據(jù)重合器式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行邏輯推導(dǎo)了各類負(fù)荷點(diǎn)恢復(fù)供電時(shí)間，建立了含重合器式饋線自動(dòng)化的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估模型。由于計(jì)及了饋線自動(dòng)化系統(tǒng)特性（運(yùn)行邏輯與概率失效特性）對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響，可準(zhǔn)確評(píng)估含電壓時(shí)間型、電壓電流型或過流計(jì)數(shù)型饋線自動(dòng)化的復(fù)雜配網(wǎng)可靠性。

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