基于配网自动化的供电可靠性提升研究

王 瑜

（国网浙江龙游县供电公司，浙江 龙游 324400）

基于配网自动化的供电可靠性提升研究

王 瑜

（国网浙江龙游县供电公司，浙江 龙游 324400）

城市配网实行三遥自动化技术是大势所趋，是提升10kV供电可靠性的技术手段。文章首先阐述了配网供电可靠性的评价指标和配网自动化的技术，然后分析了配网自动化的实施对供电可靠性的影响方面，最后利用IEEERBTSBUS6算法进行仿真验证，从定量的角度更加精确评估配网自动化对配网供电可靠性的提升。

配网自动化；SAIFI；ENS；仿真验证；供电可靠性；电力系统

由于各种自然灾害冰灾、雪灾、地震等和各种人为因素的作用，对电力设备带来很多影响和破坏，使得电能在供应中出现了持续中断、电压不稳定等问题，这些都为广大人民群众的生活、生产带来了不便，而和广大人们生活最相关的是配电网，所以提高配电网供电的可靠性是具有十分重要而切实的课题。配网自动化技术具备故障定位、自动拉合开关等功能可以进行快速抢修和减少停电户数来提高供电性能，尽最大程度来缩短停电时间缩小停电范围，提高配网运行的质量。

1 配网供电可靠性和配网自动化

1.1 配网供电可靠性的量化参数

配网供电可靠性是指电力系统为用电户提供电能的可靠程度，是判断供电系统供电能力及质量的重要依据。配电网的可靠性指标分为负荷点指标和系统指标。负荷点的可靠性指标包括负荷点平均故障率λ（次/年）、负荷点平均停电时间T（小时/次）及负荷点每次故障平均停电持续时间r（r＝T/λ）。

常用的系统的可靠性指标有长时停电频、长时停电持续时间、用户平均停电持续时间、系统总电量不足等。

SAIFI长时停电频率（system average interruption frequency index），单位时间内每个系统供电用户的停电频率，单位为次/（用户·年）。

式中：iλ为负荷点i平均故障率；Ni为负荷点i用户数量。

SAIDI长时停电持续时间（system average interruption duration index），单位时间内每个由系统供电的用户的平均停电持续时间，单位为小时/（用户·年）

式中：Ui为负荷点i的年平均停电时间。

CAIDI用户平均停电持续时间，单位时间内用户平均每场停电时间，单位为小时/次。

式中：Ui、iλ、Ni同上。

ENS系统总电量不足（energy not supplied），系统中停电负荷的总停电量，单位为kWh/年。

式中：Lai为负荷点i的平均负荷大小。

此外还有MAIFI短时停电频率（momentary average interruption frequency index）、ASAI平均供电可用度（average service availability index）、AENS系统平均电量不足（average energy not supplied）指标等。按照国际标准，持续时间大于等于5min的供电中断为长时停电，持续时间小于5min的供电中断为短时停电。

1.2 配网自动化

配网自动化应用最大的两个优势是故障定位功能和馈线自动化模式。在故障定位和馈线自动化的发展基础上，目前较先进的配网自动化模式是调配一体化平台，将配网自动化和调度自动化融为一体，这样可以保证生产经营管理的实效性，调配一体化平台的自动化系统模式具有故障处理功能（故障信息上报和故障处理）、配网正常运行监控功能（遥信、遥测、遥控、对时、事件顺序记录等）、变电站监控等功能，将电网调度、配网自动化和配电地理信息系统等功能融合，可以获取更精准的数据、更精准的故障位置、更优的停供电方案，获得更高的供电可靠性。

2 配网自动化对供电可靠性的影响

配网自动化技术对供电电压的稳定性、服务质量和电网管理水平都有很大的提升，最终提高了供电的可靠性。电压稳定方面：配网自动化系统会对电压进行严格的监控，对于存在的故障能够及时发现，大大降低了由于电压浮动而影响用户用电效果的影响，实现供电企业供电的可靠性。服务质量方面：特别是对电表安装程序的改进，在网络信息与供电方案相结合的方式下，配网自动化能够对客户安装电表的费用进行分析，大大避免了客户过去无表就无电可用的问题了，为广大用电客户提供了方便，更提升了供电的可靠性。电网管理方面：配网自动化的建设实现了对电力设备综合状态的高质量管理，不仅对设备的综合状态进行了动态化检测，更对广大电力用户的用电情况进行了实时监控，从而避免了由于电路超负荷运转和工作出现故障的可能性，很大程度上降低了用电损失，提高了供电的安全可靠性。

3 配网自动化对供电可靠性的定量评估

3.1 模拟微配电网参数

为精确评估配网自动化对供电可靠性的提升，建立以IEEE RBTS Bus6系统为基础，以SAIFI、SAIDI、ENS为目标量的蒙特卡洛模拟算法。配网主要元件包括馈线、变压器、熔断器、隔离开关等，其元件数量多、拓扑复杂，所以需要进行简化，假设一个微配电网包含1条母线、5条馈线，有2条馈线可实现相互环通，50台变压器，55个负荷点。设母线故障率为0.01次/年，修复时间为2.5小时；馈线故障率为0.08次/（km·年），修复时间为2小时；变压器故障率为0.02次/年，修复时间为5小时；断路器和开关元件百分百动作，修复时间为5小时，分别对配网自动化和非配网自动化两种情况下的SAIFI、SAIDI、ENS进行模拟求解。

3.2 对比故障处理流程和消耗时间

根据配网处理故障的流程，可列出假设中的微电网故障处理所需时间，如表1所示：

表1 配网故障处理时间表

由表1可知，非配网自动化条件下的故障处理时间是实行配网自动化下的3.25倍，加上模型中设定的各类元件的故障维修时间，可得配网自动化对提高供电可靠性具有非常重大的意义。

3.3 实验仿真分析

对假设中微电网采用MATLAB对IEEE RBTS Bus6进行仿真，其仿真结果如下表2：

表2 可靠性主要指标影响

从表2中可见采用了配网自动化的可靠性得到了大幅度提升，长时停电频率和长时停电持续时间都大幅缩短，系统电量不足得到充分缓解。配网自动化的实现使得电网故障处理效率提高，很多长时停电转为短时停电。

4 结语

配电网网架是实现配网自动化的前提，但是在计算投资成本时必须与配网自动化成本相区别。网架改造的投资要占总投资的70%～80%，事实上，配网自动化只是在网架优化的基础上增加了10%～20%的投资，若将网架优化的成本计算在配网自动化之中，配网自动化投资费用巨大，所以配网自动化在新建时成本优势明显，因为新建配网时网架本身就是新建内容，不占用配网自动化成本，而改造成配网自动化要考虑网架结构则投资巨大。但从上述的定量分析和提升管理和服务的方面说，配网自动化具有很大的经济效益。本文深入地介绍了配网自动化技术的定位以及馈线自动化等功能，对配网供电可靠性进行了量化指标的介绍，依据MATLAB的仿真功能对微型配电网进行可靠性指标定量分析计算，结果表明配网自动化技术可以大大提高配网的运行可靠性。

[1]盛成玉，孙振权．智能配电网技术方案的应用设计[J]．物联网技术，2012，（10）.

[2]马其燕，秦立军．智能配电网关键技术[J]．现代电力，2010，27（2）.

[3]郭永基．电力系统可靠性分析[M]．北京：清华大学出版社，2003.

（责任编辑：黄银芳）

TM76

1009-2374（2017）12-0036-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.019

王瑜（1991-），男，浙江衢州人，国网浙江龙游县供电公司助理工程师，研究方向：配网自动化、线路。

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