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【摘 要】电网规划是电力发展的蓝图和建设依据，合理的县级电网，是保证电网长期安全、稳定、经济运行的前提，也是降低电网技术线损的基础。本文对县级电网闭环设计开环运行的特点，N-1+1准则及可靠指标进行了分析。
【关键词】电网规划；可靠性评估；计算模型
为了有效利用有限的资金优化县级电网结构和改善设备，提高县级电网供电可靠性，应从规划阶段就开始着手可靠性工作。在县级电网规划方案编制完成后，应对规划方案开展可靠性评估工作，分析影响电网可靠性的薄弱环节和规划方案中的不足，从而有针对性地进行修改，使规划的电网在网络结构上更加合理。开展县级电网规划方案的可靠性评估，可以提高县级电网的投资效益以及可靠性的管理和决策水平。
1.电网的可靠性分析
1.1N-1+1准则
可靠性评估准则主要包括确定性准则和概率性准则。前者即输电网中常采用的N-1或多重故障分析，该方法主要分析电力系统N个元件中的1个或多个元件故障后系统能够保持正常供电的情况。在确定性分析的基础上，给出各元件的故障频率和故障持续时间，就可以进行概率可靠性分析，得到系统的概率可靠性指标。
输电网中采用N-1或多重故障准则进行可靠性分析，主要是输电网闭环设计、闭环运行的特点所决定的。而县级电网的主网架主要由110kV及35kV高压配电网络构成，高压配电网通常为闭环设计、开环运行，即实际运行中尽可能呈辐射状分片供电，以解除电磁环网和降低短路容量。因此县级电网在运行中存在备用电源和可切换线路，这使得电网中有1条线路或1台主变故障时，可以通过投入联络线路，或通过开关切换将负荷转移到另1条线路或另1台主变，以保证对负荷的正常供电。
因此，考虑到县级电网的这一特点，在进行县级电网的可靠性分析时，不能采用N-1准则，而应该采用N-1+1准则，即当1条线路或1台主变故障切除时，需要投入相关的联络线路或联络开关，以保证对负荷的正常供电。
在利用N-1+1准则进行可靠性分析时，还要考虑在出现过负荷、过/低电压等不正常运行状态情况下的校正措施。当出现线路或主变过负荷时，应采取缩减相关负荷的措施，以确保线路或主变负荷在允许范围内；当出现过电压或低电压时，通过调整主变分接头或投切电容器等措施保证母线电压在允许范围内。
1.2采用的可靠性指标
电力系统可靠性评估包括充裕性和安全性两方面，前者是指系统维持连续供给用户电力需求和电能量的能力；后者是指系统承受突发扰动的能力。县级电网的可靠性分析主要是进行充裕性评估，参考输电系统的充裕性评估指标，选取以下几个常用的可靠性指标。
（1）电力不足频率LOLF：每年平均故障次数，次/年。
（2）电力不足持续时间LOLE：每年发生切负荷故障的时间，h/a。
（3）电力不足期望值EDNS：每年缺多少电力，MW/a。
（4）电量不足期望值EENS：每年缺多少电量，MWh/a。
（5）系统停电指标BPII：等于电力不足期望与最大负荷之比，MW/MW×a-1。
（6）系统削减电量指标BECI：等于电量不足期望与最大负荷之比，MWh/MW×a-1。
（7）严重性指标SI （系统分）：1个系统分相当于最大负荷时系统全停1min。
1.3可靠性分析软件
TPLAN是由PTI开发的用于电网可靠性评估的分析软件包，是国际上可靠性分析方面较为权威的软件，主要功能包括确定性故障分析、概率可靠性评估、校正策略研究、灵敏度分析等。TPLAN采用解析法进行可靠性评估，即将系统可能出现的运行状态全部列出，TPLAN对全部运行状态按序排列，逐一进行潮流计算，判断是否出现线路过载、电压越限、孤立节点等故障，并计算出各节点的切负荷量和各状态出现的概率，通过累加得到系统的可靠性指标。目前该软件在国内一些电网包括南方电网都有应用。本文利用TPLAN进行县级电网规划的可靠性评估。
2.应用分析
本文对某县级电网（简称A县）的2010年规划方案进行了可靠性评估。A县电网概况，其中2008年电网同2005年相比，网络结构没有变化，仅根据负荷增长改造了1台110kV主变、新增了几台35kV主变，而2010年规划网络新建了多个变电站和多条线路，加强了网络结构。
由于缺乏相关统计数据，在参考有关文献资料的基础上，采用如下线路和主变的可靠性计算参数：
（1）110kV线路故障率取0.14次/100km·a，故障修复时间取4h/次；110kV主变故障率取1.7次/100台·年，故障修复时间取3h/次。
（2）35kV线路故障率取0.14次/100km·a，故障修复时间取6h/次；35kV主变故障率取4次/100台·年，故障修复时间取5h/次。
a.2008年电网由于增加了主变数量，减少了只有单台主变的变电站数量，因而同2005年相比电力不足频率和持续时间指标有所降低，但由于网络结构并没有增强，因此电力不足和电量不足指标有所上升。这表明，随着负荷增长，要保持或提高电网可靠性水平，仅通过增加主变来满足负荷增长的容量需求是不够的，还需要进一步加强电网结构。
b.35kV网络的可靠性对整体可靠性指标中电力不足频率LOLF和电力不足持续时间LOLE两个指标影响较大，这主要是由于35kV网络元件数量多，而网络结构相对较薄弱，因此发生故障的频率和时间也较多。要提高这两个指标，应优先加强35kV网络结构。
c.110kV网络的可靠性对整体可靠性指标中电力不足期望值EDNS和电量不足期望值EENS指标影响较大，这主要是由于110kV网络中元件故障的影响面更大，容易造成更多的负荷和电量损失。
d.由于系统停电指标BPII、系统削减电量指标BECI和严重性指标SI三个指标和电力不足期望值EDNS和电量不足期望值EENS两个指标密切相关，要提高这3个指标，应优先加强110kV网络结构。
e.与2005年和2008年相比，2010年规划网络的可靠性指标有了很大改善，表明规划方案很好地提高了电网的可靠性水平。
需要说明的是，由于缺乏统计数据，在计算中选取的元件可靠性参数不一定符合A县电网的实际情况，因此结果仅适用于A县电网可靠性变化趋势的纵向比较，而不适用于不同县级电网的横向对比分析。由于元件可靠性参数会对可靠性分析结果造成很大影响，因此应重视县级电网可靠性参数的统计工作，这样既得到更准确的可靠性计算和分析结果，还可以开展不同县级电网可靠性的对比分析工作，从而进一步提高电网的可靠性水平。
3.结束语
综上所述，配电网规划是一个覆盖面很广的课题，将可靠性评估方法应用到县级电网规划中，首先分析了县级电网闭环设计、开环运行的特点，指出可靠性分析时应采用N-1+1准则，然后给出了县级电网可靠性评估中采用的可靠性指标，最后利用可靠性评估软件TPLAN对一个实际的县级电网2010年规划进行了可靠性评估，并与该县2005和2008年电网可靠性评估的结果进行了对比分析。算例表明，开展县级电网规划可靠性评估工作有利于提高县级电网可靠性的管理和决策水平。
参考文献：
[1]左新南.龚里，县级电网规划负荷预测方法的探讨[J].红水河，2006.02
[2]徐勇.滕传钢，聂崇峡，县级电网规划中电气计算软件的应用[J].贵州电力技术，2009.4
【关键词】电网规划；可靠性评估；计算模型
为了有效利用有限的资金优化县级电网结构和改善设备，提高县级电网供电可靠性，应从规划阶段就开始着手可靠性工作。在县级电网规划方案编制完成后，应对规划方案开展可靠性评估工作，分析影响电网可靠性的薄弱环节和规划方案中的不足，从而有针对性地进行修改，使规划的电网在网络结构上更加合理。开展县级电网规划方案的可靠性评估，可以提高县级电网的投资效益以及可靠性的管理和决策水平。
1.电网的可靠性分析
1.1N-1+1准则
可靠性评估准则主要包括确定性准则和概率性准则。前者即输电网中常采用的N-1或多重故障分析，该方法主要分析电力系统N个元件中的1个或多个元件故障后系统能够保持正常供电的情况。在确定性分析的基础上，给出各元件的故障频率和故障持续时间，就可以进行概率可靠性分析，得到系统的概率可靠性指标。
输电网中采用N-1或多重故障准则进行可靠性分析，主要是输电网闭环设计、闭环运行的特点所决定的。而县级电网的主网架主要由110kV及35kV高压配电网络构成，高压配电网通常为闭环设计、开环运行，即实际运行中尽可能呈辐射状分片供电，以解除电磁环网和降低短路容量。因此县级电网在运行中存在备用电源和可切换线路，这使得电网中有1条线路或1台主变故障时，可以通过投入联络线路，或通过开关切换将负荷转移到另1条线路或另1台主变，以保证对负荷的正常供电。
因此，考虑到县级电网的这一特点，在进行县级电网的可靠性分析时，不能采用N-1准则，而应该采用N-1+1准则，即当1条线路或1台主变故障切除时，需要投入相关的联络线路或联络开关，以保证对负荷的正常供电。
在利用N-1+1准则进行可靠性分析时，还要考虑在出现过负荷、过/低电压等不正常运行状态情况下的校正措施。当出现线路或主变过负荷时，应采取缩减相关负荷的措施，以确保线路或主变负荷在允许范围内；当出现过电压或低电压时，通过调整主变分接头或投切电容器等措施保证母线电压在允许范围内。
1.2采用的可靠性指标
电力系统可靠性评估包括充裕性和安全性两方面，前者是指系统维持连续供给用户电力需求和电能量的能力；后者是指系统承受突发扰动的能力。县级电网的可靠性分析主要是进行充裕性评估，参考输电系统的充裕性评估指标，选取以下几个常用的可靠性指标。
（1）电力不足频率LOLF：每年平均故障次数，次/年。
（2）电力不足持续时间LOLE：每年发生切负荷故障的时间，h/a。
（3）电力不足期望值EDNS：每年缺多少电力，MW/a。
（4）电量不足期望值EENS：每年缺多少电量，MWh/a。
（5）系统停电指标BPII：等于电力不足期望与最大负荷之比，MW/MW×a-1。
（6）系统削减电量指标BECI：等于电量不足期望与最大负荷之比，MWh/MW×a-1。
（7）严重性指标SI （系统分）：1个系统分相当于最大负荷时系统全停1min。
1.3可靠性分析软件
TPLAN是由PTI开发的用于电网可靠性评估的分析软件包，是国际上可靠性分析方面较为权威的软件，主要功能包括确定性故障分析、概率可靠性评估、校正策略研究、灵敏度分析等。TPLAN采用解析法进行可靠性评估，即将系统可能出现的运行状态全部列出，TPLAN对全部运行状态按序排列，逐一进行潮流计算，判断是否出现线路过载、电压越限、孤立节点等故障，并计算出各节点的切负荷量和各状态出现的概率，通过累加得到系统的可靠性指标。目前该软件在国内一些电网包括南方电网都有应用。本文利用TPLAN进行县级电网规划的可靠性评估。
2.应用分析
本文对某县级电网（简称A县）的2010年规划方案进行了可靠性评估。A县电网概况，其中2008年电网同2005年相比，网络结构没有变化，仅根据负荷增长改造了1台110kV主变、新增了几台35kV主变，而2010年规划网络新建了多个变电站和多条线路，加强了网络结构。
由于缺乏相关统计数据，在参考有关文献资料的基础上，采用如下线路和主变的可靠性计算参数：
（1）110kV线路故障率取0.14次/100km·a，故障修复时间取4h/次；110kV主变故障率取1.7次/100台·年，故障修复时间取3h/次。
（2）35kV线路故障率取0.14次/100km·a，故障修复时间取6h/次；35kV主变故障率取4次/100台·年，故障修复时间取5h/次。
a.2008年电网由于增加了主变数量，减少了只有单台主变的变电站数量，因而同2005年相比电力不足频率和持续时间指标有所降低，但由于网络结构并没有增强，因此电力不足和电量不足指标有所上升。这表明，随着负荷增长，要保持或提高电网可靠性水平，仅通过增加主变来满足负荷增长的容量需求是不够的，还需要进一步加强电网结构。
b.35kV网络的可靠性对整体可靠性指标中电力不足频率LOLF和电力不足持续时间LOLE两个指标影响较大，这主要是由于35kV网络元件数量多，而网络结构相对较薄弱，因此发生故障的频率和时间也较多。要提高这两个指标，应优先加强35kV网络结构。
c.110kV网络的可靠性对整体可靠性指标中电力不足期望值EDNS和电量不足期望值EENS指标影响较大，这主要是由于110kV网络中元件故障的影响面更大，容易造成更多的负荷和电量损失。
d.由于系统停电指标BPII、系统削减电量指标BECI和严重性指标SI三个指标和电力不足期望值EDNS和电量不足期望值EENS两个指标密切相关，要提高这3个指标，应优先加强110kV网络结构。
e.与2005年和2008年相比，2010年规划网络的可靠性指标有了很大改善，表明规划方案很好地提高了电网的可靠性水平。
需要说明的是，由于缺乏统计数据，在计算中选取的元件可靠性参数不一定符合A县电网的实际情况，因此结果仅适用于A县电网可靠性变化趋势的纵向比较，而不适用于不同县级电网的横向对比分析。由于元件可靠性参数会对可靠性分析结果造成很大影响，因此应重视县级电网可靠性参数的统计工作，这样既得到更准确的可靠性计算和分析结果，还可以开展不同县级电网可靠性的对比分析工作，从而进一步提高电网的可靠性水平。
3.结束语
综上所述，配电网规划是一个覆盖面很广的课题，将可靠性评估方法应用到县级电网规划中，首先分析了县级电网闭环设计、开环运行的特点，指出可靠性分析时应采用N-1+1准则，然后给出了县级电网可靠性评估中采用的可靠性指标，最后利用可靠性评估软件TPLAN对一个实际的县级电网2010年规划进行了可靠性评估，并与该县2005和2008年电网可靠性评估的结果进行了对比分析。算例表明，开展县级电网规划可靠性评估工作有利于提高县级电网可靠性的管理和决策水平。
参考文献：
[1]左新南.龚里，县级电网规划负荷预测方法的探讨[J].红水河，2006.02
[2]徐勇.滕传钢，聂崇峡，县级电网规划中电气计算软件的应用[J].贵州电力技术，2009.4