基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估

刘立运，郑 潇，丁 磊

（镇江供电分公司，江苏 镇江 212000）

0 引 言

当前时代下，人们对于电力系统的要求逐渐提升。作为电力系统中与电源及用户直接进行联系的配电系统，其供电可靠性水平高低也直接联系着用户。若是有不稳定电流出现在供电过程中，将会对人们的日常生活构成一定程度的影响。所以，要想确保电流输出的稳定性，就必须对配电系统可靠性展开研究。

1 配电自动化技术概述

配电自动化发展与智能电网之间存在密切联系，如有故障出现在配电网中，配电自动化系统可将故障单元自动识别出来并实施隔离处理，以系统内设置的自动修复模块为依据自动处理设备线路的故障，可将故障停电范围大幅度缩减，为电网供电可靠性提供有效保障[1]。配电自动化系统能够实时监控配电网运行参数，将可靠的数据支持供于配网线路的优化改进，有利于供电质量的提升，能够帮助供电单位实现用电负荷的科学控制，并促进供电设备利用率的提高。

十余年之前，配电自动化技术的发展受限于我国电网有关的政策因素及技术发展，一段时间内停滞不前，未能将其应有的促进供电可靠性提升的作用发挥。20世纪90年代的配电自动化及相关技术不够成熟，配电网架设计欠缺合理性，计算机及通信技术发展落后，这一系列技术层面的因素都对配电自动化的发展造成了阻碍。而电网规划建设标准缺乏规范性、没有及时优化早期配网系统自动化技术等政策、管理方面的因素，同样阻碍了配电自动化的发展。

2 配电系统供电可靠性影响因素及其评估研究的必要性

就配电系统供电可靠性影响因素而言，主要包含如下四方面。第一，配电设备本身可靠性，如供电回路、环网或多电源等；设备安装、质量，供电容量，自动装置动作正确性等；第二，配电网自动化系统、电网结构等整个系统设备可靠性。配电网供电半径大，导线截面小，网架结构薄弱，线路互代能力欠缺，一旦出现停电的情况，基本都一停一片或一停一线。同时，配电网对事故自动处理的能力有所欠缺，耗费较长时间，短时间内很难再次供电。第三，人员自身可靠性。工作人员自身工作能力也密切关联着供电可靠性，如工作人员的操作能力、检测维修能力、事故处理能力及设备运行能力等。第四，地理条件的限制。环境的影响亦或是自然灾害，皆会对配电系统可靠性造成影响。

而因配电系统供电会受到上述一系列因素影响，通过研究供电可靠性，可在一定程度上优化供电的质量，帮助电力工业改善生产技术及管理，达成现代化电力工业的目标，并获取更高的社会及经济效益，同时也有利于城市电网建设及改造，使得人们逐渐对配电系统供电可靠性问题予以了更高的关注[2]。就其研究的必要性而言，主要包含如下4点。第一，电力系统的发展方向逐渐转化为大容量、超高压、大机组及远距离，不但对系统提出了经济性的要求，同时也将更高的要求带给了系统的安全可靠性。第二，为了避免电力系统多项优越性如大容量、远距离、大机组等受不利因素的限制，应当深入研究可靠性。第三，快速发展的国民经济背景下，人们日常工作中已离不开自动化办公设备，对于电力也产生了更深厚的依赖。瞬时电压下降亦或是短暂停电，皆会影响人们的生产生活，政府针对电力行业供电质量及安全性，在行政及立法上也陆续提出严格要求。第四，国民经济发展中，电力是一种重要能源，国外近年来在电力行业中引入了市场竞争机制，电力经济性与可靠性被当作竞争焦点，各国电力公司为迎合市场需要，也逐渐对供电可靠性展开了研究。

3 配电自动化条件下配电系统供电可靠性评估方法

3.1 解析法

该方法主要是依托可靠性模型逐一分析各个元件的故障，同时针对各元件对配电网线路的影响，沿用配电网故障处理模式展开分析，随后计算配电网供电可靠性指标。解析法主要包含状态空间法、网络等值法及故障模式影响分析法3种方法。

状态空间法具体是指通过构建状态空间图，在完成了马尔科夫状态方程的解析并将状态空间转移概率获取后，结合转移模式逐一解析配电网各状态的转移概率，同时计算平稳概率。配电网处于某种状态中的频率计算，主要是分析出该状态持续的时间，并对配电网供电可靠性指标进行计算。该方法具有较高的计算精确度，然而也存在相当繁琐的计算过程。

网络等值法是以配电网各分支结构为对象，进行供电可靠性的计算。配电网接线本身具有极高的复杂性，而在分支线路逐层被近似于供电可靠性的元件替换之后，能够被最大限度简化[3]。该方法的实际应用中，对供电可靠性指标进行计算时，需从配电网最末端分支线开始，同时该分支线替换为等效元件，按照上述步骤不断重复，直至全部分支线被等效元件完全替换，此时获取的网络最为简单。而配电网供电可靠性指标在逐一综合了各个节点供电可靠性之后，便可顺利获取。使用该方法时，仅需单次计算每个元件可靠性，计算效率极高。然而，该方法却不能用于计算用户侧供电可靠性。

故障模式影响分析法具体指的是将主要元件故障发生率获取之后，以配电网各元件为对象分析故障处理模式，待影响配电网构成的故障逐一列出后，并在计算配电线路供电可靠性指标时，将故障影响事件当作关键性依据。该方法原理简单且相当准确，而网络连接较复杂或配电网元件偏多的情况下，采用该方法就会大大增加计算量。

3.2 最小路法

两节点间一条路指的是与任意两节点连接的无向或有向弧相，移除了任意一条路中的单条弧会阻碍路的构成，而最小路就是该条路。最小路法具体表示求取各负荷点最小路，在与网络实际情况相结合的基础上，将负荷点可靠性受非最小路上元件故障的影响折算至对应最小路节点上，如此一来对应负荷点可靠性指标的获取就仅需对每个负荷点最小路上元件及节点进行计算。最小路评估方法主要是对各负荷点最小路进行求取，因而系统元件主要由最小路及非最小路上元件两类组成。

在处理最小路上元件时沿用的原则是：无备用电源的系统，一旦有故障出现在最小路元件上，负荷点的运转就会被迫终止。在计算中，需要将元件停运率、停运时间考虑在内。非最小路上元件，在参照系统结构的基础上，在对应的最小路节点上进行负荷点可靠性指标影响的折算，同时采取上述方法进行处理。此时涉及的原则是：分支线首端如果配备了烙断器，当分支线上元件有故障出现后，烙断器熔断，其他支线并不会受到故障的影响；若有分段断路器、隔离开关安置在主馈线内，一旦有故障出现在元件上，迫使前段负荷点运转终止，分段断路器或隔离开关的操作时间是停运时间，此时后段元件检修与前段负荷点停运并无联系存在。

3.3 递归算法

该方法具有与配电网络树状基本结构一致的特点，配电系统可靠性等效后会有形式简单的网络形成，遍历过程中通过可靠性计算公式的递归调用，即可获取系统可靠性指标、配电系统负荷点[4]。因配电系统结构近似于树形结构的缘故，该方法将配电系统馈线当作树节点，以树型结构的形式完成配电系统的储存，在对树后序遍历的基础上，朝着等效分支逐层等效下层馈线对上层馈线的影响，配电网内包含主馈线与多条子馈线，相当负责，将其简化为简单馈线连接负荷点，并依托可靠性计算公式展开计算，在完成了树的前序遍历之后，以不同层馈线为对象，逐层进行与其相连接的负荷点可靠性指标的计算，将上层馈线影响下层馈线负荷点可靠性的等效串联元件找出，递归遍历，并在获取系统负荷点可靠性指标后，最终即可将整个系统供电可靠性指标求出。

4 配电系统供电可靠性的提升策略

配电自动化系统供电可靠性不单单可以通过创新可靠性评估计算方法实现提升，同时也可立足于基础管理水平、技术管理水平等方面，合理评估配电自动化系统供电可靠性，通过多角度全面评估供电可靠性，逐步优化系统运行。具体而言，可通过下述策略提升配电系统供电可靠性。

4.1 深入分析供电可靠性故障

为促进供电可靠性的提升，对配电网系统展开深入分析十分必要。可靠性分析的内容并非仅是统计汇总数据并报告，也包含上个月及上季度供电可靠性的情况。工作人员应当将存在于工作中的不足及时发现，并以此为根据合理进行改进计划与建议的制定，同时也要全面总结可靠性。为提高停电计划的合理性，工程竣工时相应的调整计划必不可少。此外，供电可靠性分析内容也将相关性指标、故障检修停电方案包含在内，在此基础上也需要对故障具体原因进行分析，以便确保其指导性作用能够发挥在供电过程中。

4.2 重视运行维护管理工作

当前，城乡电网改造已经全面实施，供电网络中的旧设备基本上都被淘汰，现今的设备设施已投入使用。以往的10 kV开关基本替换为真空开关，线路主开关的每个部分也被单独开关取代，且融入了双回路线路，大幅度消除了潜在的安全隐患[5]。现今的供电设备具有良好的质量、极高的可靠性，加之无需检修的优势，可将开关设备维护、维修过程中引发的停电规避。供电可靠性管理工作开展过程，也需要严格、仔细地检查区域内设备及线路，以便将问题及时发现并解决，为供电可靠性提供保障。

4.3 改进和完善停电管理制度

结合相关资料得知，电力企业计划停电在停电类型中占据了极高的比例，因此需要对停电管理制度进行完善、改进，确保停电工作开展的科学性与合理性。同时，也要着重关注维护检修工作，围绕具体情况合理决策。例如，能带电作业的项目坚决不停电，多项目同时操作时单项目不停电。停电计划中，要想保障合理与科学，就需要对停电时间充分利用并大幅度缩短，规避重复性停电，严格考核各项检修指标，以此促进供电可靠性的提升。

5 结 论

供电可靠性能将电力工业对国民经济电能需求的满足程度反映，同时也能将供电系统持续为用户供电的能力直接反映出来。供电可靠性管理是与现代化电力行业特点相符合的一种科学化管理方法，是电力系统及设施的全面质量管理，是组成电力工业现代化管理的关键性成分之一，与电力企业管理的各方各面皆有联系，综合体现了供电系统的规划、设计、施工、生产运行及服务等质量管理水平。因此，评估配电系统供电可靠性极具意义，且必须保障评估结果的精准与精确。