etap2015南航培训会chapter30可靠性估计

1、第三十章可靠性评价分析(Reliability Assessmentysis)30.1 概述（Overview）配电系统可靠性关系到电力是否可运送到用户端以及电力质量问题。用户故障分析表明，在电力无法到达用户的故障上，有 90%是因为配电系统故障。这项明了进一步加强配电系统可靠性的必要。更说一般用于衡量配电系统可靠性的基本稳定指标有三个：负荷端平均故障率平均停电时间r年平均无效性U为了更好的描述一个系统停电期间的危害性，用这三个基本指标：系统中每个负荷点所接用户的数量、平均负荷以及用户中断成本可计算扩展出以下两套指标。一套是系统可靠性指标：系统平均中断频率指标系统平均中断时间指标用户平均中断时

2、间指标(SAIFI) (SAIDI)(CAIDI)平均服务有效性指标 (ASAI)平均服务无效性指标 (ASUI)这些指标可用于估计配电系统的整体性能。另一套是可靠性成本指标有：预计不送电 (EENS)预计中断成本 (ECOST)中断能量估算率 (IEAR)EENS、ECOST 和 IEAR 指标可以是每个负荷点的指标也可以是整个系统的指标。所有这些指标都可以用来估计已有配电系统的可靠性并提供对已有系统改进的有用的信息，以及新的配电系统的设计信息。此外，为了分析关于不同设备故障率对可靠性指标 EENS和 ECOST 的灵敏度，所以采用各个设备对指标的贡献和等级。等级可以指一个负荷点或是整个系统

3、。使用ETAP 可靠性分析程序可估计以上所有的指标。该程序是模拟不力系统设备以及它们对配电系统可靠性作用(如通过开关设备的操作进行故障点和负荷恢复)的工具。该程序很适合一般配置的大规模系统的可靠性分析。通过该程序可估计配电系统可靠性，并估算不同加强方案的益处，从而保证有限的资源获得最高的系统可靠性。ETAP 配电系统可靠性分析的一些主要性能如下：通用的&集成的数据库全部集成的三维数据结构，包括无限的图形显示，无限配置和多种数据修正版本环形、辐射型或复合型系统多电源母线系统(发电机/等效电网)带电岛子系统的系统不带电母线&支路系统故障和负荷恢复模拟单和双偶发事件模拟单刀双掷开关模拟常闭/开节点电

4、路连接用户可扩展部分中断成本库每个负荷点的三个基本可靠性指标(l, r, U)整个系统可靠性指标 (SAIFI、SAIDI、CAIDI、ASAI、ASUI)每个负荷点的可靠性成本指标EENS、ECOST 和IEAR整个系统的可靠性成本指标EENS、ECOST 和IEAR 设备对负荷点EENS 和ECOST 的贡献及其等级设备对整个系统的EENS 和ECOST 的贡献及其等级分析结果的单线图图形显示设备对负荷点EENS 和ECOST 的贡献的图形，并可查看和打印 设备对整个系统EENS 和ECOST 的贡献的图形，并可查看和打印输入数据、负荷点可靠性指标、整个系统可靠性指标、设备贡献和等级的列表

5、30.2 可靠性系统分析工具条(Reliability SystemToolbar)ysis处于配电系统可靠性分析模式中时，配电系统可靠性分析工具条会出现在屏幕上，该工具条有六个功能键如下：运 行 配 电 系 统 可 靠 性 分 析 (RunDistributionSystemReliability ysis)处于配电系统可靠性分析模式中时，从项目工具条中选择一个项目。点击运行配电系统可靠性分析按钮来进行配电系统可靠性分析。如果输入列表中将输出文件名定为Prompt，会弹出一个框设定输出的名字。配电系统可靠性分析结果可以以单线图显示也可以通过列表和图形格式查看。显示选项(Distributio

6、n System Reliability Options)ysis Display点击配电系统可靠性分析显示选项按钮为配电系统可靠性分析模式下单线图显示的注释定义显示选项，并设定显示的负荷点可靠性指标。信息参见显示选项部分。可靠性分析管理器(View Output File)点击该按钮打开配电系统可靠性分析管理器框，从中选择一个输出文件的格式。选择文件格式后点击确定按钮，则会弹出输出文件。详情参见 27.6.节中的配电系统可靠性分析管理器。运行配电系统可靠性分析运行配电系统可靠性分析的显示选项可靠性分析管理器运行配电系统可靠性分析图形中断当前计算获取数据获取存档数据也可以从输出列表中选择输出文

7、件。配电可靠性分析图形(Distribution Reliability ysis Plots)想要查看EENS/ECOST 图形：点击该图标，弹出一个系统。框从列表中选择负荷点/母线/中断当前计算(Halt Current Calculation)该图标通常情况是灰色的。当启动配电系统可靠性分析时，激活呈红色。点击该按钮会中断当前计算。如果在计算完成前中断计算，单线图无法显示结果，输出获取数据(Get On-Line Data)该按钮只用于的PSMS 实时系统的应用。获取存档数据(Get Archived Data)也不完全。该按钮只用于的PSMS 实时系统的应用。30.3 分析案例编辑器

8、(Study Case Editor)30.3.1分析案例编辑器 (Study Case Editor)配电系统可靠性分析的分析案例编辑器包括精度控制变量、选项、设备/系统图形显示选项。ETAP 中可以创建并保存无穷多个分析案例。在不同的分析案例之间可轻松切换无需每次重新设定选项。该功能可您的时间。分析案例可用于三个主要系统组成部分的任意组合，也就是适用于任何配置状态，单线图图形显示和基本/修正版本数据。创建一个新的配电系统可靠性分析的分析案例：进入项目视图，右击分析案例文件夹中的配电系统可靠性分析子文件夹，选择“新建”。所创建的分析案例添加到配电系统可靠性分析子文件夹中，是默认分析案例的件。

9、当处于配电系统可靠性分析模式中时，点击分析案例工具条中的“分析案例”就可以访问配电系统可靠性分析编辑器了。也可以从项目视图中点击分析案例文件夹中的配电系统可靠性分析子文件夹来该编辑器。配电系统可靠性分析分析案例编辑器由四页组成：30.3.2信息属性页 (Info Page)在该属性页中设定一些一般精度参数和信息。分析案例标识(Study Case ID)显示在输入区。删除旧的标识，输入新的就可以改变分析案例的名字了。分析案例标识不超过 25 个字母，使用编辑器底部的浏览键，可以从一个案例切换到另一个案例。方法（Method）在这部分，您可以指定是否考虑配电系统可靠性分析的双偶发事件。单偶发事件

10、（Single Contingency Level）选择该选项考虑配电系统可靠性分析的单偶发事件。双偶发事件（Double Contingency Level）选择该选项考虑配电系统可靠性分析的单偶发事件和双偶发事件。负荷(Loading)在这部分中设定配电系统可靠性分析的系统负荷条件。类型(Loading Category)在十个负荷类型中选择一个。无论选择哪种类型， ETAP 都会为指定的电和其它负荷使用设定的负荷百分数。注意，您可以从负荷设备编辑器中的铭牌属性页，负荷属性页或额定值属性页中分别为感应电机、同步电、静态负荷、等效负荷、电机驱动阀门、电容器、后备电源、逆变器和充电器设定负荷条

11、件。运行 P，Q&V(Operating P，Q&V)使用在相关编辑器中设定的运行P 和Q。注意，如果选择该选项，要先运行一个潮流计算获取运行负荷 。负荷调整系数（Load Diversity Factor）You can specify the load diversity factors系数。his section. 你可以在这一节里指定负荷调整没有(None)选择该选项时，使用所选负荷类型中输入的负荷百分数，并不考虑到负荷调整系数。母线最大值(Busum)选择该选项时，直接与每条母线相连的电和其它负荷将乘以母线最大调整系数。通过这个选项，可以进行每条母线有不同最大调整系数时的可靠性分析。

12、当考虑到将来电力系统负荷和每条母线有不同的最大负荷时，该选项有很大作用。母线最小值(Bus Minimum)选择该选项时，直接与每条母线相连的电和其它负荷将乘以母线最小调整系数。通过这个选项，可以进行每条母线有不同最小调整系数时的可靠性分析。在分析一些照明负荷条件的效应时，该选项很有用。整个值(Global)分别输入适用于所有恒定功率和恒定阻抗负荷的调整系数。选择该选项时， ETAP 将把所选负荷类型中所有的电机和静态负荷乘以输入的电和静态负荷调整系数值。使用该选项时可为所有固定调整系数的负荷定义不同的负荷条件。注意：电机负荷调整系数是 125%说明所有母线的电可大于也可小于 100%。充电器

13、负荷(Charger Loading) 负荷类型(Load Category)负荷增加 25%的额定值。该值选择该选项使用在充电器编辑器的负荷属性页中定义的 P 和Q。运行负荷(Operating Load)选择该选项使用在充电器编辑器的运行负荷部门中定义的 P 和Q。注意，如果选择该选项，应先运行一个直流潮流计算来确定充电器负荷。分析注释(Study Remarks)在该注释框中输入不超过 120 个字的信息。这些信息将打印在每页输出行，为每个分析案例提供信息。页眉的第二注意：页眉的第一行是对所有分析案例都适用的信息，在工程信息编辑器中输入。30.3.3系统指标属性页-可靠性分析案例编辑器(

14、SystemIndex Report RA Study Case Editor)在该属性页中定义对系统可靠性作用最大的设备数量，及要ECOST 和它们的等级。的可靠性指标 EENS 和的系统贡献（ SystemContributionRingforReporting）对 EENS 贡献最大的设备数量(No of Most Contributing Elements to EENS)选择对EENS 贡献最大的设备的数量。对 ECOST 贡献最大 的设备数量(No of Most Contributing Elements to ECOST)选择对ECOS 贡献最大的设备数量。30.3.4负荷指标

15、属性页-可靠性分析案例编辑器(Load IndexReport RA Study Case Editor)在该属性页是定义对负荷点EENS 和ECOST 的贡献最大的设备数量，及要的等级。的系统设备等级贡献(Element Contribution Ringfor Reporting)对 EENS 贡献最大的设备数量(No of Most Contributing Elements to EENS)选择对EENS 贡献最大的设备的数量。对 ECOST 贡献最大的设备数量(No of Most Contributing Elements to ECOST)选择对ECOS 贡献最大的设备数量。30

16、.3.5图形属性页 (Plot Page)选择用图形显示的设备。系统指标(System Index) 图形/列表系统可靠性指标(Plot/Tabulate System Reliability Indi选择该复选框对系统可靠性指标进行列表或绘图。)设备指标(Element Index)在这部分中定义将要图形显示的负荷点。设备类型(Element Type)从列表中选择设备或设备的类型。只有与列表中所列的类型相关的设备才能图形/列表显示。图形选项(Plot Options)设备标识(Device ID)该表提供了给定设备类型的设备表，可以选择设备然后在图形/列表栏中点击该设备。图形/列表(Plo

17、t/Tabulate)也可以通过先在图形列表中选择设备再选择该复选框来包含设备。在图形/列表栏中设备的旁边会出现一个X。30.4 显示选项 (Display Options)30.4.1概述（Overview）配电系统可靠性分析显示选项由一页结果属性页和三页注释属性页组成，他们分别是：交流注释、直流注释和交流直流注释。每个分析的注释信息的显示颜色可自己设定。30.4.2结果属性页 (Results Page)选择在单线图中显示的结果信息。颜色(Color)选择在单线图中显示可靠性分析结果注释的颜色。负荷点可靠性指标(Loo Reliability Indi)平均故障率 ( Average Fa

18、ilure Rate )选择该复选框显示显示结果中选择的母线/发电机/负荷点的平均故障率。平均停电时间 r(Average Outage Duration r)选择该复选框来显示显示结果中选择的母线/发电机/负荷点的平均停电时间。年平均停电期 U(Annual Outage U)选择该复选框来显示显示结果中选择的母线/发电机/负荷点的平均停电期。预计停电损失电量 EENS(Expected Energy Notd EENS)选择该复选框来显示显示结果中选择的母线/发电机/负荷点的EENS，注意，母线的 EENS 就是直接与母线相连的造成该母线中断的负荷的EENS。预计中断成本 ECOST(Ex

19、pectederruption Cost ECOST)选择该复选框来显示显示结果中选择的母线/发电机/负荷点的 ECOST，注意，母线的 ECOST 就是直接与母线相连的造成该母线中断的负荷的ECOST。中断能量估计率 IEAR(erruption Energy Assessment Rate IEAR)选择该复选框来显示显示结果中选择的母线/发电机/负荷点的 IEAR。显示结果(Display Results)母线(Buses)选择该复选框显示负荷点可靠性指标部分中所选的母线的可靠性指标。发电机(Generators)选择该复选框显示负荷点可靠性指标部分中所选的发电机的可靠性指标。负荷点(L

20、oos)选择该复选框显示负荷点可靠性指标部分中所选的负荷点的可靠性指标。30.4.3交流信息页（AC information page）该属性页包含显示交流设备注释信息的选项。ID选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流设备的标示。额定值（Rating）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流设备的额定值。电压（kV）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流设备的额定电压或者标称电压。对于电缆/线路而言，点击 复选框用于在单线图上显示电缆/线路的尺寸、长度和类型。电流（A）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流设备的电流额定值(持续电流或者满负荷电流)。设备类型额定值发电机kW/MW

21、等效电网MVAsc电HP/kW负荷/配电板kVA/MVA/连接类型 (相数 线数)母线kA 容限值节点母线容限值 (kA)断路器额定开断值 (kA)熔断器开断值 (ka)开关PT 和CT变压器额定变比仪表继电器50/51 对于过电流继电器支路阻抗基准 MVA变压器kVA/MVA线路线路数-导体数/尺寸电缆/线路电缆数 每根电缆的导体数-规格对于电缆/线路而言，点击复选框用于在单线图上显示电缆/线路的尺寸，长度和类型。阻抗（Z）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流设备的额定阻抗值。D-Y选择该题头下的复选框来显示单线图上所选设备的接地方式的连接类型。线路/电缆：点击适当的复选框显示线路/电

22、缆的尺寸、类型、和长度。负荷电机（Comite Motor）选择该复选框可以在单线图上显示复合电机的标识，然后选择 ID 显示的颜色。负荷网络（Comite Network）选择该复选框可以在单线图上显示复合网络的标识，然后选择 ID 显示的颜色。使用默认选项（Use Default Options）选择该复选框可以使用ETAP 的默认显示选项。显示等效电缆（Show Eq Cable）选择该复选框可以显示等效电缆。30.4.4交流直流信息页（AC-DC Info Page）颜色选择单线图上信息注释的颜色交流/直流ID选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流-直流设备的标识。额定值（Rati

23、ng）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流-直流设备的额定阻抗值。电压（kV）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选设备的额定电压或者标称电压。电流（A）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选设备的电流额定值。阻抗（Z）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流设备的额定阻抗值线路/电缆：点击适当的复选框显示线路/电缆的尺寸、类型、和长度。负荷网络（Comite Network）点击该复选框用于在单线图上显示交流复合网络的标示，然后选择要显示的标示的颜色。使用默认选项（Use Default Options）选择该复选框可以使用ETAP 的默认显示选项。直流设备类型额定值整流器AC kV

24、A 和DC kW (或 MVA/MW)逆变器DC kW 和 AC kVA (或 MW/MVA)UPSkVAVFDHP/kW选择在这个标题下的复选框显示选中的一次接线图中的直流元件设备类型电池电机负荷复合 CSD转换器母线节点 断路器熔断器开关 支路 电缆电压（kV）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选设备的额定电压或者标称电压。电流（A）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选设备的电流额定值。阻抗（Z）选择该题头下的复选框来显示单线图上所选交流设备的额定阻抗值负荷电机（Comite Motor）选择该复选框可以在单线图上显示复合电机的标识，然后选择 ID 显示的颜色。使用默认选项（Use D

25、efault Options）选择该复选框可以使用ETAP 的默认显示选项。30.4.5颜色页（Colors Page）颜色（Color Theme）你可以从下拉条中选择已定义的颜色题。只要选择了颜色按钮就可以应用颜色主注释（Annoions）在这一区域可以指定 AC 和 DC 元件，复合元件以及计算结果的颜色。30.5 计算方法（Calculation Method）30.5.1建模和计算方法（Ming and Calculation Method）电力配电系统可靠性分析包括模拟配电系统中的不同设备，计算负荷点和整个交流系统的可靠性指标和对负荷点/母线/系统指标 EENS 和ECOST 有贡

26、献的设备组。这部分简要介绍一些ETAP 配电系统可靠性分析程序的基本和指导用。，重点在于在 ETAP 中的应以下组成该部分：30.5.2交流设备和系统建模（AC Component and System Ming）可用一种两个状态上/下标记（挂牌）来表现一个设备（如线路，电缆，变压器，断路器，熔断器，开关，负荷和母线）的运行或。要考虑到常开（联接）开关电路连接形式。当前，ETAP 将常开（联接）开关电路连接定义为：1)连接两个带电母线 2)只由保护设备组成 3)连接被使用 4)包括至少一个常开保护设备。用部分中断成本库中的一个故障选项和标准工业分类将用户分为七种：用户，工业用户，商业用户，农业

27、用户，居民用户，变该库。&机构用户和用户。用户可改部分中断成本库给出了部门用户损失函数(SCDF)，如几个离散的停电期的中断成本。在两个单独时间段中的中断期中使用一个阶段成本插补。当中断时间比最大时间长时，用第二大时间段和最大时间段之间坡度相同的线性插值来计算中断成本。开关设备如断路器，熔断器，接触器和开关都有故障备如断路器和熔断器可中断故障电流。的功能。只有过流保护设辐射型子系统中的故障被位于电源边最近的过流保护设备所中断；子系统中的故障被它周围最近的过流保护设备所中断。相关中断负荷点叫做故障设备的“中断负荷点区”。辐射型子系统的故障被电源最近的保护设备所；子系统中的故障被它周围最近的开关设

28、备所一个设备负荷点区内和负荷开关时间。相关故障点叫做故障设备的“负荷点区“。负荷点区所影响的负荷点在故障设备修复后仍连接上。而包含在中断负荷点区之外的负荷点将在短暂的切换时间后得以恢复供电。设定为离负荷最近的设备的开关时间。这个设备可以是一个等价电缆，开关设备或母线。母线的 EENS 和 ECOST 分别定义为直接与母线相连的造成母线中断的负荷的预计不供电和预计中断成本。30.5.3交流-直流变换器模型（AC-DC Converter Ms）在当前版本的 ETAP 中，配电系统可靠性分析只包括交流系统。交流-直流变换器如下：充电器&后备电源(Charger & UPS)在当前版本的ETAP 运

29、行交流可靠性分析时，充电器和后备电源被认为是与它们所连接的交流输入母线的负荷。逆变器(Inverter)逆变器和发电机或等效电网一样作为电源。变频器(Variable Frequency Drive (VFD)变频器只能放置于电路。/等效负荷和终端母线之间，作为终端母线和电之间的支30.5.4建模假设/限制（Ming Amptions/Limiions）当前配电系统可靠性分析作以下假设：只考虑交流系统所有开关设备在必要时都正常运行在故障时，开关设备能够打开。使用相应的开关操作和转换供应，电源足以为足够多的负荷供电。所有故障在统计上是独立的，忽略二次故障。30.5.5配电系统可靠性指标(Dist

30、ribution System ReliabilityIndi)通常用来衡量配电系统可靠性的指标定义如下：负荷点 I 平均故障率 li(f/yr)( Average Failure Rate at LoadPo I,li(f/yr)其中e,j是设备j 的平均故障率；Ne 是导致负荷点I 中断的设备总数。负荷点年平均停电时间 Ui(hr/yr)( Annual Outage Durationoo i, Ui(hr/yr)负荷点 i 平均停电期 ri(hr)( Average Outage Duration atLoo i, ri(hr)系统预计停供电量指标， EENS(MWhr/yr)(Syst

31、emExpected Energy Not d Index, EENS(MWhr/yr)EENS = Total energy notd by the system =30.6 需求数据-可靠性分析(Required Data - Reliability ysis)运行一个配电系统可靠性分析，需要提供一些与可靠性相关的数据，如故障率，修复时间和设备的开关时间。在这部分中给出了不同类型设备所需数据的总结。注意，停电时间率和停电时间不用在当前版本的可靠性计算中。母线数据(Bus Data)自行故障率修复时间 开关时间替换设备时间支路数据(Branch Data)2绕 组 或 3绕 组 变 压 器

32、(2-Winding&3-WindingTransformers)自行故障率故障率修复时间 开关时间替换设备时间电缆/传输线(Cable/Transmis Line)长度自行故障率故障率修复时间 开关时间替换设备时间阻抗& 电流限制电抗器(Impedance&Current-LimitingReactor)自行故障率故障率修复时间 开关时间替换设备时间等效电网& 同步发电机数据(Synchronous Generator Data)erGrid(Utility)&自行故障率修复时间 开关时间替换设备时间同步电数据(Synchronous Motor Data)自行故障率修复时间替换设备时间负荷

33、使用部门负荷数量感应电机数据(Induction Machine Data)自行故障率修复时间替换设备时间负荷使用部门负荷数量静态负荷数据(Sic Load Data)自行故障率修复时间替换设备时间负荷使用部门负荷数量等效负荷数据(Lumped Load Data)自行故障率修复时间替换设备时间负荷使用部门负荷数量后备电源数据(UPS Data)自行故障率故障率修复时间 开关时间替换设备时间负荷使用部门变频器数据(Vata)自行故障率故障率修复时间 开关时间替换设备时间充电器数据(Charger Data)自行故障率修复时间 开关时间替换设备时间负荷使用部门逆变器数据(Inverter Dat

34、a)自行故障率修复时间 开关时间替换设备时间分析案例(Study Case Parameters)分析案例标识选项(图形和Crystal)30.7 输出(Output Report)30.7.1输出（Output Reports）配电系统可靠性分析输出有两种形式：crystal 输出和单线图显示。30.7.2管理器（Report Manager）配电系统可靠性管理器(Distribution System Reliabilityysis Report Manager)点击配电系统可靠性分析工具条中的查看输出文件按钮打开配电系统可靠性分析管理器。配电系统可靠性分析管理器共四页以不同的格式。完整属

35、性页(Complete Page)从该属性页中选择完整输出的格式。输入属性页(Input Page)该属性页提供输入数据的格式。结果属性页(Result Page)该属性页提供计算结果的格式。总结属性页(Summary Page)该属性页提供 计算结果总结的格式。30.7.3水晶（Crystal Reports）配电系统可靠性 Crystal( Distribution System ReliabilityCrystal Report)如果上次已运行配电系统可靠性分析，点击分析案例工具条中的管理器按钮或从可靠性分析工具条中选择 Crystal格式就可打开并查看配电系统可靠性分析的 Crystal输出。配电系统可靠性分析Crystal包括以下几个部分：概述属性页(Covage)这是配电系统可靠性分析 Crystal的第一页。它包括不同类型母线的数量，支路，项目文件名，输出文件名和它的路径等信息。母线输入数据(Bus Input Data)该部分与系统母线相关的输入数据，包括它们的标识、额定电压故障率，修复时间、开关时间和替换设备时间等。负荷输入数据(Load Input Data)这部分与系统负荷相关的输入数据，包括同步电、感应电机、静态负荷、后备电源、等效负荷、充电器、电容器和滤波器。的输入数据有：负荷标识和类型、所连母线标识、平均负荷、用户部分标识、负