配电网可靠性评估及提高方法的研究

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[摘 要]本文在传统配电网可靠性分析的基础之上，考虑了元件老化这一不确定因素，分析出了元件老化不可用率与时间和元件服役年龄的关系，然后应用故障模式后果分析法评估系统的各项可靠性指标，最后应用等级评价方法确定配电系统可靠性等级。并对提高配电网可靠性的方法进行了分类和说明，为进一步加强配电网可靠性工作的探索和实践应用指出了方向。

[关键词]配电系统；可靠性评估；元件老化；故障模式后果分析法

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0079-02

配电网供电可靠性是指配电系统对用户连续供电能力的程度。配电网的可靠性指标实际上是整个电力系统结构及运行特性的集中反映，因此，对配电网进行精确的可靠性评估，分析其薄弱环节并加以提高对配电系统规划、改造、运行和维护具有十分重要的现实意义。

常用的负荷点指标有平均故障率、平均故障持续时间、年平均停电时间。常用的基于用户的指标有系统平均停电频率SAIFI、系统平均停电持续时间SAIDI、用户平均停电持续时间CAIDI、平均供电可用率ASAI、用户全年总停电次数ACI、用户全年总停电持续时间CID和总电量不足AENS等。

目前配电网供电可靠性评估方法主要有模拟法和解析法，本文在考虑元件老化因素的基础上，提出一种考虑元件老化的故障模式后果分析法，该方法能够科学、合理地评价出配电网可靠性等级。

1.考虑元件老化的故障模式后果分析法

1.1 元件的不可用率

元件的不可用率由可修复不可用率和老化不可用率组成，元件的可修复不可用率为：

式中为失效率（失效次数/年），为修复率（修复次数/年）。

元件老化失效引起的不可用率被定义为，给定元件已服役年的条件下在时间期间内不可用的概率[3]。

如图1，首先把考察的后续时间t按时间长度等分成个时段，元件在第时段内的失效概率为：

元件在第个时段内失效时，在时间内元件的平均不可用持续时间为：

元件在给定的后续时间期间内的不可用率为：

元件的服役年龄T分别为0.1年、0.5年、1年和5年时，元件的不可用率与时间的关系的MATLAB仿真图如图2所示。

仿真图中的实线、虚线、双划线和点划线分别对应服役年龄T=0.1、0.5、1和5。

元件的不可用率为：

1.2 考虑元件老化因素的故障模式后果分析法

本文在考虑元件老化因素的基础上应用故障模式后果分析法对简单辐射状配电网的可靠性进行评估，其评估流程如图3所示。

1.3 配电网可靠性的等级化

应用等级评判方法来综合评价配电网的可靠性，其评判的步骤如下：

（1）计算配电网的各项可靠性指标的隶属度。

（2）确定可靠性指标评判矩阵。

（3）结合实际情况确定可靠性指标的权重向量。

（4）计算可靠性评估结果。

（5）对评判结果向量进行加权平均。

2.实例分析

本文以图4所示简单配电网为例，应用考虑元件老化的故障模式后果分析法对其进行可靠性评估计算。

图4中，MS为主电源，AS为备用电源。备用电源侧隔离开关倒闸操作时间为1h，系统其他元件的可靠性指标及参数如表1所示。配电网的评估结果见表2和表3。

根据V值即可确定配电系统的可靠性等级在2级和3级之间，并且十分接近2级。

3.配电网可靠性提高方法

通过分析可得出提高配电网可靠性的方法主要有：改善电网结构，建立双回路供电、环形回路供电及多分割多联络的网络结构；确保设备裕度，加强配电线路之间的联络，增强切换能力，增大导线和设备短时间的容许电流，安装故障切换开关和备用线路，提高地区或网络间功率交换的能力；提高对重要用户的供电能力，对有条件的重要用户，要求安装能够紧急启动的自备发电设备或恒压恒频设备装置；除合理地安排检修和施工计划，减少重复停电外，还应尽可能地采用带电作业法及各种形式的临时送电工作法。

4.结论

本文在分析元件老化因素对配电系统可靠性的影响基础上，对故障模式后果分析法进行改进，取得很好效果，并提出配电系统可靠性等级化方法以及配电网可靠性提高的方法。主要得出如下结论：

（1）考虑元件老化因素后，配电网可靠性评估结果更为客观真实；

（2）配电网可靠性的等级化使得可靠性评估结果更为直观全面。

参考文献

[1] 程浩忠等编著.电能质量[M].北京：清华大学出版社，2006

[2] T.A.Short著.配电可靠性与电能质量[M].北京：机械工业出版社，2008

[3] 李文沅著.电力系统风险评估模型、方法和应用[M].北京：科学出版社，2006

[4] 国家电网公司.供电可靠性管理实用技术[M].北京：中国电力出版社，2008