郭海云(呼和浩特供电局,内蒙古呼和浩特 010050)
评估中压配电网可靠性的方法研究
郭海云
(呼和浩特供电局,内蒙古呼和浩特 010050)
【摘 要】在复杂配电网的背景下,本文首先对中压配电网可靠性的特性进行了阐述,主要包括可靠性的评估指标及指标特点,重点对现有配电网的可靠性评估方法进行了介绍,对比和研究了现有中压配电网可靠性评估的方法,包括网络等值法和分块算法,分析了配电网的自愈控制对提高配电网可靠性的重要作用,最后展望了未来配电网的发展方向。
【关键词】配电网 可靠性评估 网络等值法 分块算法 失负荷分析 自愈控制
对配电网可靠性分析主要有模拟法和解析法两大类。包括了面向开关设备、负荷点以及面向某些特定原件的混合算法。基于网络等值法和分块算法的混合算法，虽然在计算速度上有很大的提升，但其对复杂配电网进行等值或者分块是都需要进行网络拓扑分析，需要耗费大量时间，因此在实际的配电网评估中大多应用解析法中的故障模式与故障后果分析法。现有配电网可靠性方法在拥有各自优势的同时都存在一定的技术难题和缺陷。
1 配电网可靠性评估的指标和各个指标的特点
对配电网可靠性的研究即是研究配电网系统本身和它向用户提供用电的能力的可靠性研究。配电系统的可靠性主要通过平均故障率、每次故障的平均停电持续时间以及年平均停电持续时间来体现。随着配电网技术的发展，一般配电网都规模较大，且其中包含开环和闭环的环网，其中还有联络断路器或开关，线路的长短也有长有短，且经各种开关或隔离刀闸进行了分段。但是配电网可靠性指标并不会因为高阶失效事件而受到太大影响，其辐射式或者弱环网的性质，使其单个的配电原件故障率和停电时间大大降低。
2 常用的配电网可靠性评估研究方法
2.1 网络等值法
2.1.1 网络等值法的实现
结构复杂的配电网由大量的馈线组成，馈线可分为主馈线和分支馈线，分支馈线又包含下一级分支馈线，每个分支馈线还包括不同的原件以及其连接的负荷支路，利用配电网的这个特点，可以将配电网进行分层。可以将每一条馈线以及它所包含的原件和负荷支路分在同一级，再将此馈线的分支馈线分在下一级，但是也要保证分支馈线分在同一层。区域网络由以馈线为单位的不同区域组成，而且区域中的原件及负荷点具有相同的故障停电时间和可靠性指标，这样就可以减少可靠性评估时的网络节点数和负荷点数，从而减少配电网可靠性评估时的计算量。
2.1.2 网络等值法的缺点
复杂的配电网通过馈线分层可以得到简化，但是简化的过程计算量也很大，需要对子系统完成多次连续的等效，节点需要进行合并与分解，而且得到的结果是等效的系统和负荷的可靠性，并非每个负荷的可靠性指标，要得到每个负荷的指标还要对等效系统和负荷继续用FMEA，这个过程需要进行大量的计算。
2.2 分块计算
2.2.1 分块计算的实现
将系统分为包含多个元素的块，故障节点可以通过对每个块采用故障扩散的方法进行搜索，进而得到负荷点以及馈线和系统的可靠性指标。块的形成基于邻接矩阵，且运用稀疏技术进行存储，这样可以节省对块中所有元素一一枚举的时间，从而可以降低对配电系统的评估时间。分块算法的缺点也很明显，当节点和开关数目较大的复杂网络时，分块需要耗费较长的时间。这对实际应用造成很大的阻碍。
2.2.2 分块计算的缺点
用稀疏技术进行存储节省了对块中所有元素一一枚举的时间，但当节点和开关数目较大的复杂网络时，分块需要耗费较长的时间，这对实际应用造成很大的阻碍。
2.3 失负荷分析
2.3.1 失负荷分析的实现
失负荷分为全部失负荷和部分失负荷。当发生故障的原件位于供电的最小割集中时，负荷供电完全失效，为全部失负荷。当故障发生在有容量约束的电力原件时，会使其余的原件负载过大从而使部分负荷被切除，为部分失负荷。实际的配电网中多含有环状网和有容量约束的原件，所以对配电系统的可靠性进行评估，要注意部分失负荷对可靠性评估的影响。对于辐射型配电网，若其中包含可以实施负荷转移的联络开关，也要考虑容量约束的影响。采用树状网二次潮流估计的方法来分析失负荷，且只估算潮流变化较大的节点和线路，可以简化大量的计算。
2.3.2 失负荷分析的缺点
采用树状网二次潮流估计的方法来分析失负荷，且只估算潮流变化较大的节点和线路，虽然可以简化大量的计算，但是分别对相关故障的潮流计算需要耗费大量时间。
3 未来研究方向展望
对配电网评估的方法的研究终其目的在于如何增强配电网的可靠性，智能配电网自愈控制技术已成为提高配电网供电可靠性和安全性，抵御连锁故障与大面积停电事故发生，解决大量DG 接入的主要技术手段。配电网可靠度得提升依赖于采用智能配电网自愈控制技术，可以使电网故障时非故障段的停电时间减少。配电系统的快速仿真与模拟、智能分析与决策等能力制约了配电网自愈控制功能的实现，今后应大力发展配电系统的保护装置的协调与自适应整定、分布式计算等技术，自愈控制技术的发展对配电网可靠性的提高有着至关重要的作用。
4 结语
配电系统的可靠性指标主要有平均故障率、每次故障的平均停电持续时间以及年平均停电持续时间，通过对各指标的控制产生了各种对现有配电网的可靠性评估方法。网络等值法通过馈线分层可以使配电网得到简化，但是简化的过程计算量也很大；分块计算用稀疏技术进行存储，但当复杂网络时分块需要耗费较长的时间；失负荷分析采用树状网二次潮流估计，可以简化大量的计算，但分别对相关故障的潮流计算需要耗费大量时间。通过对各种方法对比，每种方法都各有利弊。对于如何提高配电网的可靠性，智能配电网自愈控制技术成为了一个解决方向。
参考文献:
[1]Billinton R,Billinton J E．Distribution system reliability indices[J].IEEE Trans on Power Delivery,1989,4(1):561-568．
[2]陈文高.配电系统可靠性实用基础[M].北京:中国电力出版社, 1998:54-77．
[3]邓立华,陈星莺.配电网可靠性分析综述[J].电力系统自动化设备, 2004(4).
作者简介:郭海云(1976—),男,内蒙自治区呼和浩特人,本科,主管,配电网专业。
