基于可靠性评估的配电网典型运行方式优选

万凌云，何国军，王宏刚，张 盈，王 艳

（1．国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆401123；2．国家电网公司，北京100000；3．重庆师范大学，重庆401331）

电力工程技术

基于可靠性评估的配电网典型运行方式优选

万凌云1，何国军1，王宏刚2，张 盈1，王 艳3

（1．国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆401123；2．国家电网公司，北京100000；3．重庆师范大学，重庆401331）

以年度或季节为时间单位，进行方式调整的配电网典型运行方式安排的工作中，引入可靠性评估环节，依据《中压配电网可靠性评估导则》，利用配电网规划计算分析软件，对各运行方式进行可靠性指标分析，为确定最优典型运行方式提供量化的技术支撑。

可靠性评估；典型运行方式；最优化

配电网运行方式调整，指通过改变网络中开关的开合状态，实现对配电网结构的重构。根据配电网的实际运行情况，将运行方式分为典型运行方式与特殊运行方式。典型运行方式主要指根据电源稳定出力、区域负荷分布、中长期负荷预测值等数据资料制定出的较大区域电网的长期运行方式，通常以年度或季节为时间单位进行方式调整；特殊运行方式主要指针对计划检修、短期工程施工、重点负荷保电等，需要作短期特殊供电安排的局部电网所制定出的短期运行方式，通常以天为时间单位进行方式调整。

近年来，随着我国配电网建设投入的不断加大，电网网架结构日益完善，配电网的运行方式更加灵活多样，如何选择适应当前电网运行需求的最佳运行方式成为调度技术工作的关键环节。据了解，目前配网运行方式的确定一般采用线路潮流估算结合“N－1”事故预想等传统方法，这难以实现停电风险的精确量化和供电可靠性最优。为优化配电网运行方式的安排流程，我们在运行方式制定过程中引入可靠性评估环节，即依据《中压配电网可靠性评估导则》（DL／T 1563—2016）［1］，利用配电网规划计算分析软件，对各运行方式进行可靠性量化评估，为最优运行方式选取提供数据支撑。

典型运行方式与特殊运行方式的可靠性评估具有不同的侧重点，前者侧重于比对供电网络各可行运行方式的系统可靠性指标；后者侧重于分析特定区域电网或负荷点的可靠性指标变化以及对系统供电可靠性造成的影响［2］。

本文仅探讨配电网典型运行方式的可靠性评估方法，特选取两条具有相互联络关系的10 kV线路供电的区域，制定可行的典型运行方式，对各运行方式下的系统供电可靠性作量化评估，从而确定上述两条线路的最佳典型运行方式。

1 评估模型、方法与指标

本文采用的方法是电力行业标准《中压配电网可靠性评估导则》（DL／T 1563—2016）中推荐的故障模式后果分析法。设施停运模型采用计及预安排停运的三状态模型，可靠性指标选取系统平均停电频率期望值（SAIFI）、系统平均停电期望值（SAIDI）、系统平均供电可靠率期望值（ASAI）、系统缺供电量期望值（ENS）等4个基本指标。故障模式后果分析法的主要计算过程如下［1，3］。

1）枚举单个设施故障，计入设施故障后断路器跳闸、故障隔离、恢复供电过程，确定故障对各负荷点的停电影响，进一步确定各负荷点的故障停电率和故障停电时间。

2）对所有设施单独故障后各负荷点的故障停电率和故障停电时间列表进行统计分析，形成故障模式后果分析表。记故障后会造成负荷点LP停电的设施集为N，设施集中第i个设施的故障停运率和故障修复时间分别为λi，ri。该负荷点的故障停电率和故障停电时间期望值分别为λLP－F，uLP－F。则有

3）根据负荷点故障停电率期望值和故障停电时间期望值计算该负荷点的其他可靠性指标。

4）依次计算每个负荷点的可靠性指标，并在此基础上通过加权平均计算系统可靠性指标。

注1：当负荷点可通过开关切换恢复供电时，负荷点停电时间由设施故障修复时间减少为故障停电转供时间，或故障点上游恢复供电时间。

注2：在计算预安排停电的影响时，计算原理和过程与故障停电类似。

2 应用流程

2．1 参数收集

从相关信息系统和文件资料中收集可靠性评估所需的全部基础参数（配电网拓扑结构、配电设施基础参数、负荷值）和可靠性参数，导入或输入计算软件。负荷值采用近年度最大负荷时刻的各馈线负荷值，在确定典型运行方式时，预安排停电及故障停电相关可靠性参数均应纳入计算。

2．2 运行方式制定

根据电网调度运行工作的需要，制定多种可行的运行方式。

2．3 运行方式比选

根据评估的关注重点，选定一个或若干个可靠性评估指标作为比选指标。对不同待选运行方式进行可靠性评估，通过对各运行方式下，系统可靠性指标的计算分析，根据电网运维的实际需求，确定最优运行方式。

3 案例分析

3．1 评估对象

为了确定某地区2条配电线路的最佳典型运行方式，将F1线路（单线图见图1）及F2线路（单线图见图2）作为评估对象。F1线路及F2线路采用单联络接线方式，F1线路中段通过联络开关与F2线路中段相连，互为备用。

图1 F1线路网络结构单线图

3．2 基础资料收集及处理

1）基础参数

配电设施基础参数：各种配电设施规模如表1所示。

负荷点数据：获取该区域近年度最大负荷时刻的各馈线负荷，F1线为2．393 MVA，F2线为2．635 MVA。馈线上各个负荷点的负荷容量依据负荷点所在馈线负荷，以各台配电变压器的装机容量为权重进行负荷容量分配。

2）可靠性参数

典型运行方式可靠性评估需要设备故障停电及预安排停电相关可靠性参数。采用设备典型可靠性参数作为评估软件的输入参数。具体参数如表2～4所示。

表1 配电设施规模

图2 F2线路网络结构单线图

表2 设备故障停运率及故障修复时间

表3 故障定位隔离时间、开关操作时间类参数h

表4 预安排停电相关参数

3．3 运行方式制定及分析

采用线路潮流估算并结合“N－1”事故预想等传统方法筛选出两种相对较优的运行方式：原运行方式和新运行方式。

1）原运行方式

F1和F2线采用单联络接线模式，为变电站站内联络结构。具体联络方式为F1线路末段通过联络开关与F2线路中段相连，网络接线清晰。

其中，F1线路负荷为2．393 MVA，负载率为35．103%；F2线路负荷为2．635 MVA，负载率为38．65%。两条馈线互为备用，且备用容量均大于50%。当故障发生时，故障段下游非故障区域可通过方式倒换由对侧馈线进行供电，电网供电可靠性较高。在原运行方式下，联络开关断开，F1与F2线路的其余开关元件均处于闭合状态。

2）新运行方式

F1线路较F2线路长1．492 km，负荷值较F2线路低0．242 MVA。在原运行方式下，联络开关至F1线路主电源间仅有1台断路器（图1中DL5）可作为新运行方式下的联络点，且断路器距离联络开关较远。若合上原联络开关，断开F1线路DL5断路器，会造成配电网结构较大变化，因而不采取这种方式；联络开关至F2线路主电源间有3台断路器可作为新运行方式下的联络点。合上原联络开关，断开距离原联络开关最近的F2线断路器DL5，记为新运行方式。

在新运行方式下，F1线路总长11．058 km，其中架空线路长6．49 km，电缆线路长4．568 km，含有负荷点49个（包括原F1线路LP1～LP38和原F2线路LP4～LP14），开关设备15台，负荷3．190 1 MVA，负载率46．80%；F2线路总长4．158 km，其中架空线路2．799 km，电缆线路1．359 km，有负荷点10个（LP1～LP3和LP15～LP21），开关设备6台，负荷1．837 9 MVA，负载率26．96%。

3．4 不同运行方式对供电可靠性的影响分析

选取系统平均停电频率期望值（SAIFI）、系统平均停电时间期望值（SAIDI）、平均供电可靠率期望值（ASAI）以及系统缺供电量期望值（ENS）等指标作为比选指标，在2种运行方式下各系统可靠性指标如表5所示。从表5数据可知，在新运行方式下，系统平均停电频率期望值（SAIFI）、系统平均停电时间期望值（SAIDI）、平均供电可靠率期望值（ASAI）以及系统缺供电量期望值（ENS）等指标均有一定的改善。因此，建议采用新运行方式。

表5 系统改变运行方式前后可靠性指标对比

4 结束语

本文主要介绍了典型运行方式的可靠性评估方法及流程，即依据《中压配电网可靠性评估导则》中的配电网可靠性评估方法，利用配电网规划计算分析软件，对各运行方式进行可靠性指标分析，为最优运行方式的确定提供量化技术支撑。评估流程是：收集基础参数及可靠性参数——制订可行的运行方式——计算分析各待选运行方式下的系统可靠性指标——根据电网实际运维需求，确定最优典型运行方式。

文中案例按照上述流程，对两种运行方式下的系统可靠性指标进行计算分析，在新运行方式下，系统平均停电频率期望值（SAIFI）、系统平均停电时间期望值（SAIDI）、平均供电可靠率期望值（ASAI）以及系统缺供电量期望值（ENS）等指标均有一定的改善。因此，新运行方式为最优典型运行方式。

另外，对于各可靠性指标比对结果的不一致，如系统运行方式A对于运行方式B的系统平均停电频率期望值（SAIFI）、系统平均停电时间期望值（SAIDI）、平均供电可靠率期望值（ASAI）均较高。同时，在缺供电量期望值（ENS）也较高的情况下，应根据供电企业的侧重点进行运行方式选取。若供电企业侧重于供电可靠性，则运行方式A为最优方式；若运维单位侧重于注重缺供电量指标时，则运行方式B为最优。

［1］ 国家能源局．中压配电网可靠性评估导则：DL／T 1563—2016［S］．北京：中国电力出版社，2016．

［2］ 张盈，杨群英，黄江晨，等．配电网特殊运行方式的可靠性评估［J］．重庆电力高等专科学校学报，2016，21（4）：45－48．

［3］ 万凌云，王宏刚，王艳，等．基于我国配电网现状的供电可靠性评估模型与方法研究及应用［J］．重庆电力高等专科学校学报，2016，21（4）：39－44．

A Study on the Optim al Selection for Typical M odes of Operation of the Distribution Network Based on the Reliability Assessment

WAN Lingyun1，HE Guojun1，WANG Honggang2，ZHANG Ying1，WANG Yan3
（1．Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401123，P．R．China；2．State Grid Corporation of China，Beijing 100000，P．R．China；3．Chongqing Normal University，Chongqing 401331，P．R．China；）

This paper studies the introduction of the reliability assessment into typicalmodes of operation of the distribution network which are adjusted by year or season．According to Guidelines of the Reliability Assessment for Medium-Voltage Distribution Network，bymeans of the computation and analysis software for distribution network planning，it also introduces the reliability index analysis of differentmodes of operation，which can provide quantitative technical support for the determination of the optimal one．

reliability assessment；typicalmodes of operation；optimization

TM732

A

1008-8032（2017）02-0027-05

2016－10－12

万凌云（1983－），高级工程师，研究方向为电力系统可靠性及配电网技术。