配电网供电可靠性薄弱环节分析与改进

万凌云，张　　盈，刘　　真，岳鑫桂，徐江涛

配电网供电可靠性薄弱环节分析与改进

万凌云1，张盈1，刘真2，岳鑫桂1，徐江涛1

（1．国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆401123；2．国网山东省电力公司德州供电公司，山东德州253008）

利用供电网计算分析及辅助决策软件，对山东德州的中压馈线进行可靠性评估。借助软件的可靠性薄弱环节识别功能，找出配电网的供电可靠性薄弱环节，并提出相应的改进措施。对比分析各种改进措施的实施效果，结果表明实施综合改善措施的效果最好，可使系统供电可用率达到99.991 0%。

配电网；可靠性评估；薄弱环节；改善措施

0　　引言

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电可靠性提出了更高的要求，仅仅通过对停电事件的统计进行供电可靠性评价分析已难以适应高供电可靠性的需求，供电可靠性管理由事后统计评价向事前预测评估转变已成为必然趋势。

供电系统可靠性评估能够有效指导供电系统规划、设计、建设、改造、运行及管理，改善系统的供电可靠性，提高电网投资效益［1-4］，国内外越来越多的供电企业正在开展或计划开展此项工作。2013年6月电力行业可靠性管理标准化技术委员会委托国家电网公司开展中压配电网可靠性评估技术规范研究工作，筹备制定《中压配电网可靠性评估导则》［5］。

依据《中压配电网可靠性评估导则》，利用供电网计算分析及辅助决策软件，对山东德州供电公司A类地区13条10 kV中压馈线进行可靠性评估和电网薄弱环节辨识，根据评估结果提出了相应的改善措施，并对改善措施的实施效果进行了定量评估。

1　　区域概况

山东德州供电区（A类）内有各企事业单位、医院、学校、商场、居民等，未来将按照打造商贸服务业集聚区的理念，形成高端购物商贸区。该区域供电面积17.2 km2，2013年全社会用电量达到14.15 亿kWh。截至2013年底，该区拥有110 kV变电站3座，主变容量450 MVA，110 kV线路8条、长度42.14 km；10 kV公用配变454台、容量148.62 MVA，10 kV线路62条、长度224.88km。本次所选13条线路主干总长41.53 km，环网柜56面，分支箱48台，配变381台，容量168.67MVA，配网线路缆化率85.67%，架空线路绝缘化率77.76%，线路联络率100%，线路满足N-1准则比例61.54%，主干线路平均分段数3，主干线与分支线配置带保护分界开关比例100%；所选13条线路全部实现配电自动化 （三遥终端覆盖率100%）；线路典型接线方式为单环网、双环网、多分段适度联络；配网设备状态评价无严重状态，无异常状态，注意状态占0.3%，正常状态占99.7%。

2　区域供电可靠性分析

2.1计算参数

可靠性评估计算分析需要配电网络设施基础参数、配电网设备可靠性参数。基础参数主要是潮流计算需要的参数，包括网络拓扑结构参数、配电线路基础参数、配电变压器基础参数和负荷点参数等，其中，负荷点数据包括负荷容量、用户数、重要级别。可靠性参数包括故障停运率、平均故障修复时间、预安排停运率、平均预安排停运持续时间以及与停电时间有关的时间类参数，如平均故障定位隔离时间、联络开关平均切换时间等［2］。根据区域内的历史停电统计数据得到可靠性评估所需的全部可靠性参数，具体如表1～3所示。

表1　　设施故障率及修复时间

表2　　其他故障停运相关参数　min

表3　　预安排停运相关参数

2.2供电可靠性总体分析

考虑到研究对象的结构，采用优化网络元件遍历法［3］，根据国网德州供电公司A类地区13条10 kV中压馈线实际情况，利用供电网计算分析及辅助决策软件CEES计算得到：区域内供电可靠率为99.9885%，其中仅考虑故障停电为99.997 9%，仅考虑计划停电为99.9906%；系统平均停电时间为1.0075h/（户·a），其中故障停电为0.181 4 h/（户·a），占比18.01%，计划停电为0.826 h/（户·a），占比81.99%。

统计各条馈线的可靠性指标结果如图1所示，统计结果表明平均停电时间最长的馈线为2号东柴线，达到3.738 5 h/（户·a）。其中，故障停电0.372 8 h/（户·a），占9.972%，预安排停电3.365 7 h/（户·a），占90.028%。

图1　　各条馈线SAIDI柱状图

总体上看，馈线平均停电时间在0～0.5 h之间有5条，占总馈线条数的38.5%，这些线路均为纯电缆线路，网络结构合理，可靠性较高；馈线平均停电时间在0.5～2 h之间有7条，占总馈线条数的53.8%；馈线平均停电时间超过2 h的线路只有1条（2号东柴线），占总馈线条数的7.7%。可见馈线平均停电时间总体情况较好，仅2号东柴线停电时间远大于其他线路。主要原因是2号东柴线为架空线，分段不合理，主干线路故障，将会影响到支线用户供电。

2.3可靠性薄弱环节分析

2.3.1系统薄弱环节

从网架结构及元件角度分析，由各馈线的SAIDI指标可知2号东柴线对系统SAIDI影响较大。主要原因是其网络结构不合理，分段数不足，无法充分发挥联络线路的转供功能，属于系统网架薄弱环节，建议增加分段或增加联络线。

从停电类型方面分析，计划停电超过全年停电时间的80%，计划停电时间应为薄弱环节，需加强计划停电管理工作，提高配网带电作业率，减少线路计划检修时间，杜绝重复停电。

由于该地区馈线均已实现配网自动化，故障定位隔离时间、故障切换时间、计划隔离时间、计划切换时间大大缩短。主要为故障矫正时间和计划作业时间，计划作业占较大比重，主要因为是架空线、电缆的计划检修率比故障率要高，计划检修时间比故障修复时间长。

2.3.2重要用户薄弱环节

试点区域重要用户可靠性最差的为市公安局，对其停电时间影响最大的元件为帝景支线，主要原因为市公安局是单电源供电，电源进线故障将感受到线路修复时间。可以对重要用户进行双电源改造，或者在下游装设开关，减小下游停电对其造成的影响。

3　改善措施及其效果分析

影响供电可靠性的因素包括网络、设备、管理、技术4个方面。针对德州试点区域的实际情况，提出以下几种配网可靠性改善措施，并对其效果进行对比。

3.1改造网络结构

有系统薄弱环节分析可知，2号东柴线为系统薄弱环节，从网络结构方面提出3个改善方案：方案1在加装分段开关，提高分段数；方案2为德建支线末端增加电缆线路联络；方案3采用“方案1+方案2”。这3种方案的效果对比如表4所示。

表4　　改善前后供电可靠率对比

从效果上看方案1和方案2效果基本相等，方案3提升最高，但是方案3的成本也最高。因此，为最大程度提升可靠性，方案3为优选方案；若考虑经济成本，可以选择方案1或方案2。

3.2重要用户改造措施

对于重要用户，应特殊对待。由之前的分析可知德州市公安局在所有重要用户中可靠性最差，主要是由于单电源供电，无备用电源造成。因此将其配电变压器改造为双电源双进线供电，并在下游装设分段开关，用户预计投入9万元 （安装断路器，架空线）。实施双电源后，德州市公安局年平均停电频率1.66次/a，每次平均停电时间0.253 h，年停电时间0.42 h/a，年停电时间减少1.852 h/a，下降81.52%。

3.3设备升级

将中向线6号分支箱改造成环网柜，投资38万元，供电可靠率可达99.988 8%，实施该方案的具体效果见表5。

表5　　设备升级方案效果

该方案对供电可靠性的提高并不显著，从追求可靠性提升的角度可在原有的分支箱的生命周期完结时实施改造。

3.4优化管理

加强计划刚性管理。提高电网综合检修计划编制水平，按月召开生产计划平衡会，多部门综合考虑电网检修计划，优化施工方案，减少线路计划检修时间，杜绝重复停电。

提高配网带电作业率。增强带电作业施工队伍，以“能带不停”为依据严格施工方案审批，积极推广地电位绝缘杆作业法和电缆不停电作业。

加强电网设备质量把关。减少因设备本体质量问题导致故障停电；提高新投运设备验收质量，对发现问题实现闭环管理；设备运维人员加强巡视力度和深度，降低外力破坏故障率。

优化管理措施实施后，每公里电缆故障停电次数减少至0.035次/a，计划停电时间降低至5 h。优化管理前后系统可靠性指标对比如表6所示，系统平均停电时间降至0.961 7 h/（户·a），供电可靠率达到99.989 0%。

表6　　管理措施可靠性指标比较

3.5配网改造与管理综合措施

为最大限度地提高区域供电可靠性，同时实施网架改造、设备改造以及管理措施后，系统平均停电时间为0.786 7 h/（户·a），下降21.92%，供电可靠率达99.991 0%，上升0.002 5%。

3.6方案比较

提出的提高系统供电可靠性5种措施可分为两大类措施。前两种为第1类，后3种为第2类。第1类为局部措施，提高了局部线路的供电可靠性；第2类为全局措施，可以提高整个系统的供电可靠性，如表7所示。

表7　　各类措施实施后指标对比

从表7可以看出，对于整个区域的供电可靠性，采用综合措施效果最好，因此，如果要提高整个区域的供电可靠性，建议实施综合措施。

4　结语

通过对德州A类区域配电网进行可靠性分析，对区域内的薄弱环节的可靠性指标进行分析计算，并从局部和整体两大方面提出了架空线增加分段开关、重要用户公用配变双接入、分支箱改环网柜、优化停电管理和综合措施等5种方法以提供该区域的供电可靠性，对各种措施的效果进行详细比较。其中前两种方法能够大大提高局部供电可靠性，后三种方法可以提高全局供电可靠性，且通过对比分析得到了采用综合措施对提高整个系统的可靠性效果最好的结论，为德州市配电网的改造提供了指导。

［1]谢开贵，杨群英.电力可靠性理论基础［M］.北京：中国电力出版社，2012.

［2]万凌云，吴高林，宋伟.高可靠性配电网关键技术及应用［M］.北京：中国电力出版社，2015.

［3]赵华，王主丁，谢开贵，等.中压配电网可靠性评估方法的比较研究［J］.电网技术，2013，37（11）：3 295-3 302.

［4]王成山，罗凤章.配电系统综合评价理论与方法［M］.北京：科学出版社，2011.

［5]万凌云，王主丁，伏进，等.中压配电网可靠性评估技术规范研究［J］.电网技术，2015，39（4）：1 096-1 100.

Analysis and Improvement of Weak Link of Distribution Network Reliability

WAN Lingyun1，ZHANG Ying1，LIU Zhen2，YUE Xingui1，XU Jiangtao1
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401123，China；2.State Grid Dezhou Power Supply Company，Dezhou 253008，China）

The reliability of distribution system in Dezhou is evaluated using the grid calculation analysis and decision support software.Through the software，some weaknesses of the power supply reliability in the region are identified and corresponding suggestions are given.Compared among implementation effects of various improvement measures，it is found that the comprehensive measure shows the best performance and it makes the reliability of power supply in the region up to 99.991 0%.

distribution network；reliability evaluation；weak links；improvement measures

TM726

A

1007－9904（2016）06－0039－04

2015-12-12

万凌云（1983），男，高级工程师，主要研究方向为电力可靠性，电能质量。