科技・探索・争Ｉ毫 Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ＃ｑ Ｖｉｓｉｏｎ － 基于故障后果分析法的配电网可靠性研究 张磊 （山东电力集团公司菏泽供电公司，山东菏泽２７４０００） 【摘要】本文通过分析供电可靠性的影响因素，采用故障后果分析法，对简单辐射式配电网评估可靠性指标，并在不同情况下进行对比研 究。研究表明，有备用电源和自动分段开关情况下平均可用度最高，停电次数最少，很大程度上提高了系统的可靠性。 【关键词】配电网；可靠性；故障后果分析法 Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆａｉｌｕｒｅ—Ｍｏｄｅ—ａｎｄ—Ｅｆｆｅｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ＺＨＡＮＧＬｅｉ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｅｚｅ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｅｚｅ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２７４０００，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｓｉｍｐｌｅ ｒａｄｉｌａ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｖｅｒａｇｅ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｈａｖｅ ａ ｓｐａｒｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｅｅｔｉｏｎ ｓｗｉｔｃｈ，ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｂｌａｃｋｏｕｔ，ｔｏ ａ ｇｒｅａｔ ｅｘｔｅｎｔ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；Ｆａｉｌｕｒｅ—Ｍｏｄｅ—ａｎｄ—Ｅｆｉｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ０引言 Ａ：∑（Ａ：＋Ａ：） （１） 配电网从输电网或地区发电厂接受电能．通过配电设施就地分配 ２）平均停运持续时间 或按电压逐级分配给不同电压等级的各类用户．与用户利益密切相 当配电网负荷侧装设备用设备时．如果发生故障，负荷点的平均 关 随着电力系统规模增大和系统事故导致停电将会造成很大的社会 停运持续时间就是备用设备切换时间，大大缩短停运时间，保障配电 影响。如果发生大面积、长时间停电，不仅影响供电部门的经济效益， 网可靠性。 而且危及社会秩序，造成不良的社会影响。据不完全统计，配电系统故 障引起的用户停电事件占总停电事件的８０％以上【】１．因此，提高配电网 的可靠性对改善电能质量具有重要意义．同时．促进电力工业生产技 术和管理．提高经济效益和社会效益．对城市建设和规划有着重要作 用 １ 影响可靠性因素 配电网可靠性衡量了电力系统是否向用户持续提供充足、合格的 电量 影响中压配电网供电可靠性的主要因素主要有以下几个方面。 １．１线路故障率及故障修复时间 配电线路长期处于露天运行．发生跳闸事故的频率十分高．严重 影响配电网供电可靠性 线路故障率和故障修复时间直接影响用户 停电时间．如果故障率降至０．０５次／ｋｍ．年．用户年平均停电时间可由 ３．４小时／户降至２．７小时／户．大大提高供电可靠性｝引 １．２网架结构不合理 ３）平均停运时间Ｕ 平均停运时间ｕ大小决定了负荷点故障排除时间，平均停运时 间ｕ值越大，故障排除时间越长。 ｕ：∑（Ａ ＋Ａ： ） 式中：Ａ——故障停运率： Ａ——故障检修停运率： ｒ——（３） 故障修复时间： 故障检修持续时间。 配电网结构大多采用放射状辐射式结构．这种结构容易造成供电 ２．２系统的可靠性指标 通过以上分析．明确负荷点可靠性指标．但由于配电网结掏复杂、 半径大，线路转供能力、可靠性差，特别是设备故障或线路故障导致停 元件众多．仅用负荷点可靠性指标不足以完全体现整个配电系统的可 电时．往往影响面较大 １．３非故障停电 靠性。 非故障停电原因包括中压配电网上级电源的输变电线路或变电 １）系统平均停电持续时间ＳＡＩＤＩ（Ｓｙｓｔｅｍ Ａｖｅｒａｇｅ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ 站改造、检修及配电网检修、改造等造成的停电目。尤其是近些年的城 Ｄｕｒａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ） 农网改造，配电网非故障停电的次数增多，线路停电频繁，影响配电网 ｓ一 ㈩ 供电可靠性 式中：Ｕ，——负荷点ｉ的年平均停运时间；Ｎｉ——负荷点ｉ的用户 ｒ——２可靠性分析的指标 数 配电系统可靠性指标包括对配电系统中负荷点可靠性指标和系 ２）系统平均停电频率ＳＡＩＦＩ（Ｓｙｓｔｅｍ Ａｖｅｒａｇｅ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ 统可靠性指标 系统可靠性指标是在确定负荷点可靠性指标的基础 Ｉｎｄｅｘ） 上．对整个电力配电网可靠性水平的定量评估 通过可靠性计算的分 ｓ删＝ ㈤ 析．找到系统中可靠性薄弱环节．从而提出行之有效的改进措施。 ２．１负荷点可靠性指标 式中：Ａ．——负荷点ｉ的故障率； 负荷点可靠性指标通常由平均故障率 、平均停电时间ｕ和平均 Ｎ负荷点ｉ的用户数 停运持续时间 来描述各负荷点持续供电能力。负荷点经线路、断路 ３）用户平均停电持续时间ＣＡＩＤＩ（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ａｖｅｒａｇｅ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ 器等电力元件与电源点串联．因此．串联系统中．任何一元件发生故障 Ｄｕｒａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ） 都无法满足负荷正常供电 负荷点可靠性指标计算式如下： １）平均故障率 ｃ一 ㈤ 平均故障率 反应了负荷点停电频率，它的值越大．说明负荷点 式中：ｕ．——负荷点ｉ的年平均停运时间； 停电越频繁．可靠性不高 一．作者简介：张磊（１９７６．【１７一），山东工业大学电力系统及其自动化专业，山东电力集团公司菏泽供电公司发展策划部副主任，工程师。 ’５４ １科技视界ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。 。ｇｙ Ｖｉｓｉ。ｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技视界 Ａ．——负荷点ｉ的故障率： Ｎ．——负荷点ｉ的用户数。 ４）平均供电可用率ＡＳＡＩ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ） 科技・探索・争鸣 ＡｓＡＩ＝＿Ｎｚｘ ８７６ ０－Ｙ￣ＵｉＮｉ ４ 式中：Ｕ．——负荷点ｉ的年平均停运时间； Ｎ．——负荷点ｉ的用户数。 ５）不可靠率ＡＳＵＩ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｕｎａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ） ＥＵｉＮ ＳＡＩＤＩ＝上｝一＝５３（小时／户） ∑Ｎ ｉ＝１ ４ 一 删ｋ ＡｉＮ。 ＣＡＩＦＩ＝上 一＝１５（次／户・年） 。 式中：Ｕ，——负荷点ｉ的年平均停运时间； Ｎ——负荷点ｉ的用户数。 ６）电量不足指标ＥＮＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｎｏｔ Ｓｕｐｐｌｉｅｄ Ｉｎｄｅｘ） ＥＮＳ＝ＥＬ（ｉ）Ｕ． 式中：Ｌ（ｉ）——连接在每个负荷点ｉ上的平均负荷。 Ｎ３可靠性算例分析 通过分析配电系统拓扑结构、配电线路及配电设备情况．利用故 障后分析方法衡量电力系统运行状况．判定配电网供电可靠性的优 劣。 ㈤ 本文中用故障模式后果分析法评估辐射状配电网的可靠性．接线 方式如图ｌ所示。图中由四条线路，断路器及４２户用户组成（每户分 Ｃ 布如图１所示，ｌ节点接带７户，２节点接带１０户，３节点接带２０户， ４节点接带５户），其中线路设备参数，Ａ。＝２次／年，Ａ ＝１次／年，ｒ ＝３ｌ１／ ｌＩ 这里仅讲述一种情况的具体计算．因为其他情况与此情况计算步 骤相同，在此不再一一赘述。不同之处在于，当有无备用电源或增加手 动（自动）分段开关的不同情况下，如果线路故障，由于备用电源或分 段开关的存在．导致故障前后影响用户数不同。致使停电时间减少．影 响范围缩小，提高了配电网可靠性，对比结果如表１所示。 表１不同情况下配电网可靠性指标对比 Ｔａｂ．１ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ 指标 无备用电源 无备用电源 有备用电源 有备用电源 首端一台断 手动分段开 手动分段开 自动分段开 路器 关 关 关 ９９．３９ ｌ５ ｌ５ ９９．５４ ｌ３．５４ １３．５４ ９９．７３ ｌ２．１２ １２．１２ ９９．７９ ５．２６ ５．２６ ＡＳＡＩ（％） ＣＡＩＦＩ（￣／户年１ ＳＡＩＦＩ（次／户年１ 次，ｒ。＝５ｈ／￣；Ｘ２＝３移洱，Ａ２＝１次／年，ｒ：＝３ｈ／￣，ｒ２＝５｝ｌ欣；Ａ，＝５移’√年，Ａ ： ＝ｊ＿一 ／１ 年，ｒ３＝３ｈ次，ｒ３＝５ｈ／次；Ａ ＝１ 年，Ａ ＝１次／年，ｒ４＝３ｈ／次，ｒ４＝５ｈ／ ∑ ∑ ＝ 次 — Ｊ ＣＡＩＤＩ（／Ｊ＇，时／户） ３．５ ２．９５ １．９４ ３．４２ ５ 小 时 ／ 户 ４总结 通过分析配电网在不同情况下的可靠性指标对比可知．双电源系 统和自动化程度高的系统可靠性最高，停电次数最少，停电持续时间 最短，因此，为电力系统提供连续供电的能力增强，系统可靠性得到提 图１辐射状配电系统图 时 高。ｅ 一 【参考文献】 Ｆｉｇ．１ Ｒａｄｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｄｉａｇｒａｍ ［１］汪穗峰，张勇军，任倩，等．配电网可靠性定量分析研究综述［Ｊ］．继电器，２００８（３）： 当配电网系统没有备用电源，仅在系统首端装配一台断路器时． ７９—８３．影响供电可靠性的因素及其提高措施『Ｊ】ｌ中小企业管理与科技（上旬 无论线路１、２、３、４哪条线路故障，只能跳开首端断路器，此时，影响系 ［２］刘淑华．刊１。２０１０（１２）：２７９． 统所有的用户数。此时，图１中配电网各可靠性指标参数计算如下。 ［３］邹荫荣．影响中压配电网供电可靠性因素的分析叨．农村电气化，２００３（８）：１０— 用户停电总户时数Ｕｘ＝ＵＩ＋Ｕ２＋Ｕ３＋Ｕ４＝４６２＋５８８＋８４０＋３３６＝２２２６ １１． （户时） ４ ［４］李宇．浅谈影响配网供电可靠性的因素及措施叨．中国新技术新产品，２０１３ Ｎ ｘ８７６０一 ＵｉＮｉ （１０）：１１５－１１６． ３ ％ ［５］肖杨明．安吉县ｌＯｋＶ配电网的供电可靠性评估与研究ｆＤ】．北京：华北电力大 学．２０１２． ［责任编辑：王静］ （上接第１５１页）预防措施：装卸、运输过程中采取保护措施，可 能与导线接触处必须垫草垫等软物隔离。严格操作工艺，在牵张机压 接操作现场地面应用彩条布隔离。展放线时各塔位和跨越点加强监 视。改进接续管护管胶皮套。紧线前将导线错开，紧线后及时安装附 件。 ３．７接地工程 采用专用工具制做接地引下线，防止破坏镀锌层。 的高度重视。输电线路工程施工环境复杂、条件差，这对于工程施工 质量管控而言是十分严峻的考验 要通过质量管控确保输电线路工 程施工的质量．就必须在工程施工过程中，结合工程施工实际条件． 采取切实可行的控制措施．科学地加以管理和控制才能实现．也只有 这样．才能够促进电力行业健康发展．从而为民众生产生活提供电力 支持和保障。 ４结语 【参考文献】 ［１］韦恒－输电线路施工中注意事顶及质量控制探析［ＪＪ．电源技术应用，２０１２（１Ｏ） ２］史建平．电力工程输电线路施工质量控制措施叨．科技创新与应用，２ｏ１３（８）． 输电线路是电力系统重要的组成部分之一。伴随着电力行业的 ［飞速发展．输电线路工程施工的质量问题越来越得到社会各界人士 ［责任编辑：曹明明］ ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。ｌ。ｇｙ Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界ｌ １ ５５
