閔瓊，譚遞明，王福保，曾小松，陳亮亮

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，云南 紅河 661199)

可靠性定量分析在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用

閔瓊，譚遞明，王福保，曾小松，陳亮亮

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，云南 紅河 661199)

目前配電網(wǎng)規(guī)劃工作中，缺乏對配電網(wǎng)供電可靠性的定量分析手段，采用信息化技術(shù)開發(fā)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使用計(jì)算分析軟件對供電可靠性指標(biāo)進(jìn)行量化計(jì)算，提供詳實(shí)的電網(wǎng)規(guī)劃依據(jù)，同時(shí)根據(jù)可靠性指標(biāo)的定量分析，為規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)性評估提供數(shù)據(jù)支持。

信息化；可靠性；定量分析；配電網(wǎng)規(guī)劃；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

0 前言

供電可靠性是指供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力，是考核供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，供電可靠性可以用如下一系列指標(biāo)加以衡量：供電可靠率、用戶平均停電時(shí)間、用戶平均停電次數(shù)、系統(tǒng)停電等效小時(shí)數(shù)、缺供電量等；對于配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)這一非常復(fù)雜的工作，需要規(guī)劃人員在負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，確定電網(wǎng)中變電站位置、容量，并且設(shè)計(jì)出電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，確定線路、設(shè)備型號、配變?nèi)萘康??；诙鄠€(gè)規(guī)劃方案的可靠性、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)做出評價(jià)和優(yōu)化確定規(guī)劃方案。

1 可靠性分析在配網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)用

我國在配電網(wǎng)規(guī)劃方面起步較晚，目前還存在以下問題：

1)現(xiàn)有電網(wǎng)的基礎(chǔ)太差，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)混亂，給配電網(wǎng)規(guī)劃帶來很多難題；

2)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與市政建設(shè)的不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致配網(wǎng)規(guī)劃的準(zhǔn)確性與適用性大大降低；

3)配電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)收集工作繁復(fù)，需要耗費(fèi)大量的人力物力；

4)缺乏對現(xiàn)狀電網(wǎng)、規(guī)劃電網(wǎng)的量化分析手段，難以保證配網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性與合理性。

在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)用于體現(xiàn)配電網(wǎng)將電力供應(yīng)到用戶的保證程度。通過對配電網(wǎng)可靠性的評估，可以確定出預(yù)安排停電、變電站全停、故障停電，對供電可靠性的影響，并以此來確定提高供電可靠性的技術(shù)措施和尋求提高供電可靠性的管理方法。

2 可靠性計(jì)算方法研究

本次研究應(yīng)用的配電網(wǎng)可靠性計(jì)算是基于電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?，按照給定的典型運(yùn)行方式及其元件的可靠性參數(shù)等條件進(jìn)行計(jì)算。針對全網(wǎng)、饋線以及用戶三個(gè)層次，計(jì)算指標(biāo)包括用戶平均停電時(shí)間、供電可靠率、用戶平均停電缺供電量等。研究通過開發(fā)的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)算數(shù)據(jù)的維護(hù)與處理，可靠性計(jì)算以及結(jié)果驗(yàn)證，并使用可靠性計(jì)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐。

2.1 數(shù)據(jù)收集與分析

為了盡量保證可靠性計(jì)算結(jié)果的科學(xué)性以及準(zhǔn)確性，需要收集并處理詳實(shí)的電網(wǎng)及可靠性相關(guān)數(shù)據(jù)包括：現(xiàn)狀電網(wǎng)和規(guī)劃電網(wǎng)的拓?fù)淠Ｐ蛿?shù)據(jù)、電網(wǎng)相關(guān)元件的參數(shù)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行過程的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)以及配變的負(fù)載率等。詳細(xì)計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)如下表1所示：

表1 可靠性計(jì)算所需數(shù)據(jù)

2.2 可靠性計(jì)算方法研究

配電網(wǎng)可靠性計(jì)算研究過程采用由點(diǎn)到網(wǎng)的思路，用戶負(fù)荷作為可靠性計(jì)算的最小單元，依次分析饋線以及全網(wǎng)的可靠性指標(biāo)。具體指標(biāo)值包括：故障條件下的可靠性指標(biāo)、含預(yù)安排條件下的可靠性指標(biāo)。對可靠性指標(biāo)計(jì)算分析的主要研究過程如下：

2.2.1 計(jì)算用戶可靠性指標(biāo)1) 負(fù)荷點(diǎn)年故障率λload.j：

其中：λi表示與本負(fù)荷點(diǎn)相關(guān)的第i個(gè)線路區(qū)段故障率，Li表示第i個(gè)區(qū)段線路長度。2)負(fù)荷點(diǎn)年平均故障時(shí)間Uload.j：

其中：rload.i表示第i個(gè)區(qū)段發(fā)生故障時(shí)，導(dǎo)致的本負(fù)荷點(diǎn)停電時(shí)間。

3)負(fù)荷點(diǎn)每次故障平均停電時(shí)間γload.j

其中：γload.j表示第i個(gè)區(qū)段發(fā)生故障時(shí)，導(dǎo)致本負(fù)荷點(diǎn)停電時(shí)間。

2.2.2 分析出用戶饋線可靠性指標(biāo)

1)用戶停電持續(xù)時(shí)間：

其中：Nj表示第j個(gè)負(fù)荷點(diǎn)所帶用戶數(shù)。

2)平均供電可靠性指標(biāo)：

其中：常數(shù)8 760表示全年小時(shí)數(shù)。

2.2.3 匯總分析全網(wǎng)的可靠性指標(biāo)

1)用戶持續(xù)停電時(shí)間：

其中：ωk表示第k條線路上的負(fù)荷容量占系統(tǒng)總負(fù)荷量的比例。

2.3 驗(yàn)證可靠性計(jì)算結(jié)果

通過規(guī)劃計(jì)算程序設(shè)計(jì)種典型算例對可靠性計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。主要包括接線模式調(diào)整、負(fù)荷分布調(diào)整、修改可靠性相關(guān)計(jì)算參數(shù)等方式。下面圖1為研究設(shè)計(jì)的單輻射線路算例，圖2為線路1進(jìn)行單聯(lián)絡(luò)后的算例。

圖1 單輻射無分段線路示例

圖2 單聯(lián)絡(luò)多分段線路示例

通過對圖1和圖2中 “線路1”進(jìn)行不同接線模式設(shè)計(jì)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并對幾種典型接線模式算例的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，初步斷定結(jié)果可信度較高。記錄的輸出計(jì)算結(jié)果如下表2所示：

表2 多種接線方式下可靠性計(jì)算結(jié)果 (故障停電)

另外通過調(diào)整負(fù)荷的分布情況以及配變負(fù)載率、設(shè)備故障率、修復(fù)時(shí)間等計(jì)算參數(shù)，發(fā)現(xiàn)可靠性的上升或下降趨勢均在預(yù)期范圍內(nèi)，由此可以確定本次研究的可靠性算法及其結(jié)果相對合理，具備應(yīng)用研究的條件。

2.4 計(jì)算結(jié)果在規(guī)劃中的應(yīng)用

通過對現(xiàn)狀電網(wǎng)可靠性結(jié)果中的薄弱點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合規(guī)劃網(wǎng)架得到造成可靠性偏低的原因，比如通過薄弱點(diǎn)定位，發(fā)現(xiàn)部分線或者路供電距離過長，導(dǎo)線型號不滿足要求，或者聯(lián)絡(luò)數(shù)和分段數(shù)過低等情況，從而指導(dǎo)規(guī)劃電網(wǎng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

通過對不同投資方案設(shè)計(jì)的規(guī)劃電網(wǎng)進(jìn)行可靠性計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對規(guī)劃方案進(jìn)行多輪優(yōu)化調(diào)整，形成最終的多套規(guī)劃電網(wǎng)方案。

經(jīng)過綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與可靠性的效益情況，評選出兼顧經(jīng)濟(jì)性與高可靠性的規(guī)劃電網(wǎng)方案。下圖中即為紅河供電局試點(diǎn)應(yīng)用研究的規(guī)劃電網(wǎng)之一以及計(jì)算輸出的可靠性計(jì)算的結(jié)果列表。

3 結(jié)束語

綜上所述，基于可靠性定量分析方法，以信息化手段為支撐，實(shí)現(xiàn)專業(yè)計(jì)算軟件開發(fā)，并應(yīng)用到實(shí)際規(guī)劃工作中，不僅解決配電網(wǎng)規(guī)劃工作數(shù)據(jù)量大、缺乏量化分析手段的難題，也將提升配電網(wǎng)規(guī)劃工作的效率與科學(xué)性，提高規(guī)劃工作的管理水平，同時(shí)基于更高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的配電網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行中，可以為給電力公司帶來更高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 黃蘇南，邵惠鶴，張鐘俊.智能控制的理論和方法 [J].控制理論與應(yīng)用，1994(4).

[2] 周樂榮.電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)中面向?qū)ο竽：龜?shù)據(jù)庫的研究 [D].廣州：華南理工大學(xué)電力學(xué)院，1998.

[3] 吳潮輝.城市配電網(wǎng)規(guī)劃探討 [J].廣東電力，2002，4：19-21

[4] 王天華，范明天.基于地理信息系統(tǒng)平臺(tái)的配電網(wǎng)空間負(fù)荷預(yù)測 [J].電網(wǎng)技術(shù)，1999，23(5)：42-47.

Application of Reliability Quantitative Analysis in Power Distribution Network Planning

MIN Qiong，TAN Diming，WANG Fubao，ZENG Xiaosong，CHEN Liangliang
(Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid Co.，LTD，Honghe，Yunnan 661199，China)

Reliability in power distribution network planning business，the same as the important basis to measure the performance of network frame.But in the current distribution network planning is still lack of the quantitative analysis method of the power supply reliability distribution network.So through the study of the analysis method，and uses the information technology development distribution network planning and design system，validate the rationality of the method and application benefits.Using analysis software to quantify the power supply reliability index calculation，on the basis of power grid planning to provide detailed planning personnel more scientific and more efficient distribution network planning and design work.

informatization；reliability；quantitative analysis；distribution network planning；network optimization

TM74

B

1006-7345(2015)05-0050-03

2015-05-19

閔瓊 (1977)，女，助理工程師，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，主要從事配網(wǎng)信息化規(guī)劃與建設(shè)、信息化項(xiàng)目實(shí)施與管理等工作 (e-mail)314302056＠qq.com。

譚遞明 (1983)，男，助理工程師，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，主要從事配電、輸電、信息化規(guī)劃與建設(shè)、信息化項(xiàng)目實(shí)施與管理等工作 (e-mail)wlcwfh＠163.com。

王福保 (1982)，男，工程師，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、信息化等工作 (e-mail) 94185830＠qq.com。