10 kV配电网接线模式的可靠性评价研究

卜 伟，潘臻钟

(深圳新能电力开发设计院有限公司，广东 深圳 518052)

0 引 言

在10 kV配电网工作中，应分析配电网的接线方式，并给予此方面足够的重视，平衡配电网质量参数，是实现其稳定运行与正确连接的关键途径[1-2]。目前，针对10 kV配电网接线模式的可靠性评价研究并不常见，仍停留在通过专家打分的方式，分析10 kV配电网接线模式的适用性，进而得出可靠性评价结果。但此种评价方法下得出的评价结果置信度低，与实际数值相比存在较大误差，无法保证10 kV配电网接线模式的安全性。因此，针对10 kV配电网接线模式的可靠性评价研究是具有现实意义的。该文通过设计一种新型10 kV配电网接线模式的可靠性评价方法，致力于提高针对10 kV配电网接线模式可靠性评价的置信度，以便更好地指导10 kV配电网接线模式设计工作。

1 10 kV配电网接线模式的可靠性评价方法

1.1 确定10 kV配电网接线模式的可靠性评价指标

在10 kV配电网接线模式可靠性评价中，应持续对配电网运行中的稳定性与可靠性进行全面评价，在此过程中，应掌握执行评价行为的可靠性指标。根据该文研究的10 kV配电网的运行特征，指标的选择与设计应从下述几个层面入手，包括配电网平均停电频率、平均停电持续时间与平均供电可用率。在此基础上，对上述3个评价指标进行量化。

首先，设10 kV配电网接线模式平均停电频率：

(1)

式中：i为10 kV配电网接线模式的点位个数，为实数；P为10 kV配电网接线模式发生故障的概率；N为10 kV配电网中的设备个数。通过式(1)，得出10 kV配电网接线模式平均停电频率。

而后，设10 kV配电网接线模式平均停电持续时间：

(2)

式中：P′为10 kV配电网接线模式故障修复的概率。通过式(2)，得出10 kV配电网接线模式平均停电持续时间。

最后，设10 kV配电网接线模式平均供电可用率：

(3)

通过式(3)，得出10 kV配电网接线模式平均供电可用率。

为了保证设计的评价方法不失一般性，在对10 kV配电网接线模式的可靠性评价指标计算过程中，需要将其作为整体考核[3]。设10 kV配电网接线模式的可靠性评价指标集合为L，可得：

L=[s1,s2,…,sd]

(4)

式中：d为10 kV配电网接线模式的可靠性评价指标s的个数，此次评价中设为3。通过式(4)，确定10 kV配电网接线模式的可靠性评价指标，为下文灰色关联分析10 kV配电网接线模式可靠性指标奠定基础。

1.2 可靠性评价指标灰色关联度

以上述3个评价指标为依据，将10 kV配电网接线模式可靠性评价分为3个维度，计算10 kV配电网接线模式可靠性评价指标灰色关联度[4]。设评价指标灰色关联度为δ，可得：

(5)

式中：n为10 kV配电网接线模式可靠性评价指标数据特征矢量；m为摩擦系数；w为10 kV配电网接线模式可靠性评价指标属性相关程度；g为10 kV配电网接线模式可靠性评价指标特征隶属度函数；k为10 kV配电网接线模式可靠性评价指标特征权值系数；μ为10 kV配电网接线模式可靠性评价指标属性相互依赖度；x,y为从L中选取的任意2个指标。通过模糊聚类计算得出的数据，进而获取更为准确的10 kV配电网接线模式可靠性评价相关本体类。

1.3 构建可靠性评价指标荷载矩阵

在对10 kV配电网接线模式的可靠性评价中，采用灰色关联度方法进行计算，获得重要评价因素[5]。

(6)

式中：In表示多个评价特征组成的矩阵。建立了10 kV配电网接线模式可靠性评价因素的荷载矩阵，完成了对可靠性的综合投影评价。

1.4 可靠性评价函数

在此基础上，采用连续性综合评价的方式，设10 kV配电网接线模式的可靠性评价公式为S，则其归一化处理的计算式如下：

(7)

式中：h为评价指标下评价重要度量值；a为评价维度下评价重要度量值；r为10 kV配电网接线模式质量系数。通过式(7)，可以得出10 kV配电网接线模式的可靠性评价系数，在此基础上，将10 kV配电网接线模式的可靠性评价看作是评价点的一种延伸。针对评价过程内所包含的所有数据，可通过上述算式进行评价。同时，得出的10 kV配电网接线模式的可靠性评价公式能够被计算机识别。在实际综合评价10 kV配电网接线模式的可靠性时，能够根据获得的相关综合评价信息，实时掌握10 kV配电网接线模式的可靠性。

通过以上研究，可以推导出如下结论：所得到的评价算式，在不考虑特殊情况时，可以得到更加准确的10 kV配电网接线方式可靠性评价结果。具体的流程如图1所示。

图1 10 kV配电网接线模式可靠性评价流程图Fig.1 Reliability evaluation flow chart of 10 kV distribution network connection mode

2 实例分析

2.1 实验准备

通过设计实例分析的方式，验证评价方法的实用性与先进性。实验环境选取深圳某10 kV配电网作为实验对象，该10 kV配电网采用的接线模式为三联式接线。实例分析内容为针对10 kV配电网接线模式的可靠性加以评价。选定可靠性指标分别为系统停电频率的均值、平均停电持续时间、平均供电可用率。

首先，使用设计的评价方法评价10 kV配电网接线模式的可靠性，通过计算机软件计算测试评价置信度，作为实验组记录计算结果数据；在同样的环境条件下保持各参数不变，再使用传统评价方法评价10 kV配电网接线模式的可靠性，通过计算机软件计算测试评价置信度，作为对照组记录计算结果数据。对可靠性评价进行标准化处理，即赋值。采用德尔菲数据处理方法，结合专家评价法，对数据结果进行重要性排序，参考基础指标的标准要求，采用核函数方法统计各指标变量，根据重要性排序对数据指标进行权重赋值。分析指标数据的权重占比及深度的关联关系，从评价置信度的角度出发，分档划分指标赋值数据，分别为优(>85分)、良(75～85分)、中(60～75分)、差(0～60分)4档。通过对比实验测试实验组和对照组各自的置信度，统计错误率。实验次数设定为5，实验组与对照组交替进行。

2.2 实验结果分析

将5次实验结果记入表1，根据测得置信度数据计算错误率，结果见表1。

表1 2种方法实验对比结果Table 1 Experimental comparison results of two methods

分析表1数据可知，设计的评价方法置信度均超过99%，大幅高于对照组，同时错误率更低，具有明显的优势，证明设计评价方法具有实用性，对比传统评价方法更为先进。

3 结 语

配电网是关系到人民安居乐业的民生工程，其可靠性直接影响着地区的经济发展和人民的幸福生活，甚至间接制约着地区经济发展的潜力。对配电网接线模式的可靠性评价就是保障配电网的优质、平稳运行。从理论模型出发，结合工作实际，探索了10 kV配电网接线模式的可靠性评价方法，以期为国家电网的基础建设提供一种技术手段。在使用中还需要根据不同地区的环境特点，结合现场实际情况不断完善，与工作实践相结合，以解决问题为目的，实现配电网维护保障的优质推行，保障配电网安全。