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配电系统可靠性的评估和分析作者：佚名 文章来源：不详更新时间：2006年05月18日 我要评论(0) -内容预览配电系统可靠性的评估和分析 苏小倩，吴重民，林晓东（广东省广电集团公司广州供电分公司东区供电局，广东广州510600）摘要：作为电力系统可靠性评估的重要组成部分，配电系统可靠性评估可以为城市电网规划、运行和改造提供依据。针对广州东区供电局10 kV配电系统典型网络结构和运行方式，在可靠性模型和方法、综合分析、增强性措施等方面进行了深入的分析和研究，认为影响配电系统可靠性水平的主要因素是配电系统的接线方式、备用电源的位置和设备元件的可靠性水平等。关键词：配电系统；可靠性；评估配电系统作为电力部门与用户联系的系统，是整个电力系统向用户供电的重要环节，一旦配电系统发生故障或需进行检修，必然造成系统对用户供电的中断。配电系统多采用放射网状结构，对单故障比较敏感，用户停电故障中大多数是由配电系统故障引起的，加之用户对配电系统供电可靠性的要求越来越高，因此对配电系统可靠性的研究在城市电网建设和改造、供电品质等方面具有重要的意义1。国内外对配电系统可靠性的研究已取得了重要的成果23，但由于配电系统本身的复杂性、发展的不平衡，以及不同地区配电系统的网络结构、运行方式、设备水平和用户需求等具有不同的特点和差异，对可靠性评价的侧重点也不同，因此还需针对具体配电系统开展大量的研究工作。广州供电分公司东区供电局配电网络地处广州市中心地带，担负着极为繁重的供电任务。该配电网具有重要负荷多、线路潮流重、电缆线路多、网络结构复杂、设备品牌繁多、运行方式变化较大等特点。这给配电系统的可靠性评估带来了很大的困难。本文针对东区供电局配电网络结构和运行方式，在可靠性模型和方法、综合分析、增强性措施等方面进行了深入的研究。1配电系统设备可靠性评估的原始参数在可靠性评估中，元件可分为可修复元件（repairable co mponent）和不可修复元件（nonrepairable component）两类。电力系统中的大部分元件属于可修复元件。在配电系统中，可修复元件主要包括断路器、母线、架空线路、电缆线路、隔离开关、负荷开关和配电变压器等。 根据元件状态的划分，确定其基本指标如表1所示。2配电系统可靠性评估的模型和算法对于配电变压器、架空线路、电缆线路等元件，一般采用三状态模型，如图1（a）所示，将计划检修状态和强迫停运状态合并成故障状态，得到元件的两状态等效模型，如图1（b）所示。N运行状态；N正常运行状态；F故障状态；F强迫停运状态；R计划检修状态；故障率；强迫停运率；计划检修率；修复率；强迫停运修复率；计划检修修复率根据Markov过程的基本原理和等效转移率的概念，状态之间的等效转移率和修复率的计算关系分别为：配电系统运行时，其设备元件的故障率受外界气候条件的影响很大，在建立元件可靠性评估模型时，还应考虑气候条件因素的影响。考虑气候条件影响的元件故障率为：式中N正常天气的期望持续时间； S恶劣天气的期望持续时间； e恶劣天气时元件的故障率； z正常天气时元件的故障率。310 kV配电系统可靠性评估选例说明目前，广州供电分公司东区供电局配电网络共包含配电变压器3 868台，10 k V馈线180多条，线路累计长达942 k m，其中电缆线路792 k m。本文选取其中一条典型馈线燕塘F28加以研究。该馈线的接线图如图2所示。笔者对广州地区10 kV配电系统元件的可靠性参数进行了广泛的搜集、整理和深入的分析，同时结合国内外部分文献所提供的可靠性原始参数，确定了该配电系统可靠性评估的原始参数，如表2所示4。利用配电系统可靠性评估软件对该馈线进行计算，得到系统可靠性指标：系统每户平均停电频率fSAIFI为20192 7次a，系统每户平均停电持续时间tSAIDI为62568 9 h；用户平均停电频率fCAIFI为20192 7次a，用户平均停电持续时间tCAIFI为3098 6 h，平均供电可用率（ASAI）为0992 857，平均供电不可用率（ASUI）为0007 142 57。负荷点可靠性指标数据如表3所示。4可靠性评估综合分析和增强性措施研究配电系统的可靠性水平与系统的接线方式密切相关。在各种不同的接线方式下，配电系统的可靠时间，使系统和用户的平均停电持续时间均减少了近一半，同时也使系统的平均供电可靠率提高了034。 与方式2相比，方式3在主干线路的两侧加装了负荷开关。当元件故障时，负荷开关无法带电切除负荷；但当对元件进行计划检修时，负荷开关可带电切除故障，实现检修点与负荷点之间的有效隔离，进一步缩短了系统和负荷点的停电时间和频率，提高了供电的可用率。与方式1相比，方式4和方式5分别在分支线路上加装了隔离开关和负荷开关。由于主干线路上没有分段隔离装置，在故障时，仍需通过线路首端的断路器才能实现电源端和负荷点之间的有效隔离，因此，对系统可靠性指标的改善不是很大。负荷开关和隔离开关自身的故障率和故障时间的影响，有时还将导致系统可靠性水平下降。与方式2相比，方式6在主干线路两侧加装隔离开关的基础上，又在分支线路首端增加了隔离开关。分支线路首端隔离开关的投入，实现了故障点和负荷点之间的隔离，缩短了负荷点恢复供电的时间，提高了系统的可靠性水平。与方式3相比，方式8在主干线路两侧加装负荷开关的基础上，又在分支线路首端增加了负荷开关。在这种接线方式下，系统和负荷点的可靠性指标已比较理想。与方式1相比，fSAIFI下降了3078，tSAIDI下降了4944，tCAIDI下降了2697，平均供电可用率（ASAI）也提高了037。与方式8相比，方式7在分支线路的首端装设了熔断器，减少了分支线路故障对其它负荷点可靠性指标的影响，使用户和系统的各项可靠性指标均得到了进一步的改善。方式8和方式9分别计算了有、无转供备用电源情况下系统的可靠性指标。从计算结果可以看出，备用电源的投入可缩短用户和系统的平均故障时间。其主要原因是：当元件发生故障时，通过分段设备隔离和备用电源转供，极大地缩短负荷点恢复供电的时间，从而提高了系统的可靠性水平。5结论在对典型馈线进行可靠性评估计算和综合分析的基础上，得出以下结论：a）配电系统的可靠性水平与配电系统的接线方式密切相关。在经济条件允许的情况下，可增设断路器、熔断器、负荷开关或隔离开关等分段装置来提高配电系统的可靠性水平。由于这种方法将增加投资，在实际应用中应考虑经济性和可靠性的协调问题。b）备用电源的位置也是影响配电系统可靠性水平的重要因素。适当增加电源转供点，可缩短故障后负荷点的恢复供电时间，从而提高配电系统的可靠性水平。c）设备元件的可靠性水平也将直接影响到系统整体的可靠性水平。降低元件故障率和故障时间，可有效改善系统的可靠性指标。参考文献1郭永基电力系统可靠性原理和应用（上、下册）M北京：清华大学出版社，19862BILLINTONR，ALLAN RNReliability evaluation of powersystemsMBoston：Pitsman，198