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电网的可靠性评估,必然要用量化的数据对电网进行评价,这就是可靠性指标。它使可靠性工作得到了实质上的量化,人们通过指标的比较,可以直观地看到电网的可靠程度,可以比较规划方案的优劣,可以评价运行方式的好坏。但可靠性指标也存在不完善的地方,每种指标都有其侧重点,都客观地反映网络某些方面的性能,单凭一种指标难以全面评价电网的可靠性,而要将指标与实际运行分析结合起来。
一、配电网络可靠性评估原理
评估原理是指在给定的可靠性准则的条件下,定量评估配电系统可靠性的模型和方法。比较典型的有故障模式影响分析法和可靠度预测分析法。
(一)故障模式影响分析法
根据选定的可靠性准则,将配电系统划分为完好和故障两类状态,然后根据故障状态计算出相应的可靠性指标的分析方法。通常在配电系统可靠性评估中采用连续性(continuity)作为故障准则,即供电连续性遭破坏(停电)为故障状态,保持连续供电为完好状态。它是用于评估配电系统可靠性的基本方法。具体做法是,建立故障模式影响分析表,查清每一个基本故障事件及其影响,然后加以综合分析,计算出可靠性指标。它适用于放射状网络,而且可以扩展并适用于负荷可转移的复杂网络的全面分析。在放射状网络中的某一部分发生故障后,可通过操作隔离开关,断开故障部分,使系统恢复供电;通过故障模式影响分析法(failuremodeandeffec analysis,FMEA)计算出可靠性指标。
(二)可靠度预测方法
这是一种以裕度为基础的方法。该法中引入联络率和有效运行率的概念。由于配电线路与相邻馈线间的联络而在€%Z=发生故障时可以切换的负荷侧完好区段数€鞣⒐收鲜北环侄慰厍谐蟮牡缭床嗤旰们问?
表示馈电各区段联络程度的指标。当€%Z=1时,表示该馈电线可以切换。€%Z描述了故障时线路的倒送能力。馈线负荷电流芳百世(正常时)+
€%`=所联络的干线区段最大负荷€鞯缌鞫淌奔淙菪淼缌鱻?100%
表示负荷有效切换的指标。€%`以100%为临界值,是馈线发生故障时所有各区段是否都可切换的判据。当€%`在100%以下时,表示有裕度。
图1描述了可靠性定量计算的基本流程。在给定电网拓扑结构、负荷大小以及设备的可靠性参数情况下,计算程序将逐个模拟可能的事故或事故组合,在模拟保护动作或手动打开开关之后,将进行潮流计算以检查设备是否过载。在发生用户用电中断的情况下会进行恢复供电,这样对每个可能出现的事故都可以得出相应的停电用户及停电时间,最后再结合各种事故发生的概率就可以得出用户的供电可靠性。描述供电可靠性的参数有很多,常见的针对用户的参数包括失电频率、失电概率以及失电电量等。
二、提高配电网络可靠性的措施
(一)技术措施
以图2所示电网为例:
1、增加断路器。如图2所示,对于当前电网,为提高其可靠性,可以有下面两种方案。
一是在线路中心开闭所到其他开闭所的出线上安装上断路器(如图2方案1所示),由此把原先较大的继电保护区域分为几小段。网络结构及运行方式基本没有改变。通过安装断路器之后,连接在中心开闭所的负荷不会受该开闭所后面的设备的故障影响而停电。
二是在线路中心开闭所的的所有出线上安装上断路器,母联联络开关正常合上(如图2方案2所示)。正常采用閉环运行方式。这样在一条主变和开闭所之间的输电电缆短路的情况下,供电不受影响。此外,在不满足短路电流要求的情况下还需采用限制短路电流的措施。
若采用方案1,则需要额外使用3个断路器。此外,原电网中主变出线开关上只需安装过流保护,现需安装距离保护。除了连在线路中心开闭所的用户,其它用户的可靠性变化很小。所考虑的出线上用户的停电频率平均可以降低22%,用户的停电概率可以减少17%。
若采用方案2,则需要额外使用10个断路器。同样也需在出线上安装距离保护或差动保护。是否在开闭所使用断路器以及究竟采用何种方式取决于供电区域对可靠性的要求。一般来说,连接在中心开闭所用户数比较多,或从中心开闭所有较多出线到其他开闭所或配电所的情况下,可采用方案1,通过较少的投资,取得比较好的效果。若希望进一步提高供电可靠性,则可考虑闭环运行,即方案2。
2、为变压器设置备用。由于变压器维修周期较长,线路不能长时间过载,因此如果为变压器设置备用,则在计算停运时间时,变压器的检修时间可以用切换到备用变压器的时间来替换,可以大大提高系统的可靠性。在进行经济性的比较后,对于重要用户,可以选择增加备用变压器。
3、多分段、多联络。不同的网络结构、不同的元件性能对可靠性都有很大的影响。一般来说,通过多分段、多联络,能将故障限制在较小的范围,尽量扩大完好区段的供电,同时增加备用变压器和断路器的使用,能较大地改善系统可靠性。
(二)管理措施
1、推行目标优化管理。定期召开供电可靠性分析例会,由可靠性专责牵头,单位主持召集相关人员参加供电可靠性分析会,布置下月(季)主要工作任务,编制供电可靠性指标的滚动计划,对供电可靠性指标进行超前预控。
2、加强设备及电网的生产运行管理。调度部门认真开展短期及超短期的负荷预测工作,并根据不同季节特点和时段特点,合理安排运行方式。根据配网的实际情况,通过试验和计算,逐步实现不停电倒负荷。
3、加强施工和检修的计划、组织与管理。加强设备的检修停电计划管理,采取检修综合停电,做好停电指标预控;加强组织协调,做到层层先算后停,严格控制停电"时户数";统筹安排停电计划,最大限度地减少重复性停电,缩短计划停电时间,实现综合作业,提高停电工作效率。
三、结束语
本文在分析配电网可靠性评估原理和方法的基础,总结了提高配电网可靠性的技术措施与管理措施。当然本文的计算仅从可靠性角度出发来考虑网架结构,如果综合考虑经济性指标,则结果会有差别,同时考虑元件的可靠性参数均相同,没有计及其运行的自然环境以及运行工况,因此,如果需要得到更精确的结果,需通过进一步深入的分析。
参考文献:
[1]倪秋龙,黄民翔.基于支路交换的模拟退火算法在配电网规划中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2000,(8).
[2]陈根军,王磊,唐国庆.基于蚁群最优的配电网规划方法[J].电网技术,2003,(3).
[3]区家辉.提高10kV配电网配电可靠性的措施[J].湖北电力,2005,(3).
[4]谢敏,敬东.遗传算法在配电网规划中的应用[J].电站系统工程,2002,(1).
一、配电网络可靠性评估原理
评估原理是指在给定的可靠性准则的条件下,定量评估配电系统可靠性的模型和方法。比较典型的有故障模式影响分析法和可靠度预测分析法。
(一)故障模式影响分析法
根据选定的可靠性准则,将配电系统划分为完好和故障两类状态,然后根据故障状态计算出相应的可靠性指标的分析方法。通常在配电系统可靠性评估中采用连续性(continuity)作为故障准则,即供电连续性遭破坏(停电)为故障状态,保持连续供电为完好状态。它是用于评估配电系统可靠性的基本方法。具体做法是,建立故障模式影响分析表,查清每一个基本故障事件及其影响,然后加以综合分析,计算出可靠性指标。它适用于放射状网络,而且可以扩展并适用于负荷可转移的复杂网络的全面分析。在放射状网络中的某一部分发生故障后,可通过操作隔离开关,断开故障部分,使系统恢复供电;通过故障模式影响分析法(failuremodeandeffec analysis,FMEA)计算出可靠性指标。
(二)可靠度预测方法
这是一种以裕度为基础的方法。该法中引入联络率和有效运行率的概念。由于配电线路与相邻馈线间的联络而在€%Z=发生故障时可以切换的负荷侧完好区段数€鞣⒐收鲜北环侄慰厍谐蟮牡缭床嗤旰们问?
表示馈电各区段联络程度的指标。当€%Z=1时,表示该馈电线可以切换。€%Z描述了故障时线路的倒送能力。馈线负荷电流芳百世(正常时)+
€%`=所联络的干线区段最大负荷€鞯缌鞫淌奔淙菪淼缌鱻?100%
表示负荷有效切换的指标。€%`以100%为临界值,是馈线发生故障时所有各区段是否都可切换的判据。当€%`在100%以下时,表示有裕度。
图1描述了可靠性定量计算的基本流程。在给定电网拓扑结构、负荷大小以及设备的可靠性参数情况下,计算程序将逐个模拟可能的事故或事故组合,在模拟保护动作或手动打开开关之后,将进行潮流计算以检查设备是否过载。在发生用户用电中断的情况下会进行恢复供电,这样对每个可能出现的事故都可以得出相应的停电用户及停电时间,最后再结合各种事故发生的概率就可以得出用户的供电可靠性。描述供电可靠性的参数有很多,常见的针对用户的参数包括失电频率、失电概率以及失电电量等。
二、提高配电网络可靠性的措施
(一)技术措施
以图2所示电网为例:
1、增加断路器。如图2所示,对于当前电网,为提高其可靠性,可以有下面两种方案。
一是在线路中心开闭所到其他开闭所的出线上安装上断路器(如图2方案1所示),由此把原先较大的继电保护区域分为几小段。网络结构及运行方式基本没有改变。通过安装断路器之后,连接在中心开闭所的负荷不会受该开闭所后面的设备的故障影响而停电。
二是在线路中心开闭所的的所有出线上安装上断路器,母联联络开关正常合上(如图2方案2所示)。正常采用閉环运行方式。这样在一条主变和开闭所之间的输电电缆短路的情况下,供电不受影响。此外,在不满足短路电流要求的情况下还需采用限制短路电流的措施。
若采用方案1,则需要额外使用3个断路器。此外,原电网中主变出线开关上只需安装过流保护,现需安装距离保护。除了连在线路中心开闭所的用户,其它用户的可靠性变化很小。所考虑的出线上用户的停电频率平均可以降低22%,用户的停电概率可以减少17%。
若采用方案2,则需要额外使用10个断路器。同样也需在出线上安装距离保护或差动保护。是否在开闭所使用断路器以及究竟采用何种方式取决于供电区域对可靠性的要求。一般来说,连接在中心开闭所用户数比较多,或从中心开闭所有较多出线到其他开闭所或配电所的情况下,可采用方案1,通过较少的投资,取得比较好的效果。若希望进一步提高供电可靠性,则可考虑闭环运行,即方案2。
2、为变压器设置备用。由于变压器维修周期较长,线路不能长时间过载,因此如果为变压器设置备用,则在计算停运时间时,变压器的检修时间可以用切换到备用变压器的时间来替换,可以大大提高系统的可靠性。在进行经济性的比较后,对于重要用户,可以选择增加备用变压器。
3、多分段、多联络。不同的网络结构、不同的元件性能对可靠性都有很大的影响。一般来说,通过多分段、多联络,能将故障限制在较小的范围,尽量扩大完好区段的供电,同时增加备用变压器和断路器的使用,能较大地改善系统可靠性。
(二)管理措施
1、推行目标优化管理。定期召开供电可靠性分析例会,由可靠性专责牵头,单位主持召集相关人员参加供电可靠性分析会,布置下月(季)主要工作任务,编制供电可靠性指标的滚动计划,对供电可靠性指标进行超前预控。
2、加强设备及电网的生产运行管理。调度部门认真开展短期及超短期的负荷预测工作,并根据不同季节特点和时段特点,合理安排运行方式。根据配网的实际情况,通过试验和计算,逐步实现不停电倒负荷。
3、加强施工和检修的计划、组织与管理。加强设备的检修停电计划管理,采取检修综合停电,做好停电指标预控;加强组织协调,做到层层先算后停,严格控制停电"时户数";统筹安排停电计划,最大限度地减少重复性停电,缩短计划停电时间,实现综合作业,提高停电工作效率。
三、结束语
本文在分析配电网可靠性评估原理和方法的基础,总结了提高配电网可靠性的技术措施与管理措施。当然本文的计算仅从可靠性角度出发来考虑网架结构,如果综合考虑经济性指标,则结果会有差别,同时考虑元件的可靠性参数均相同,没有计及其运行的自然环境以及运行工况,因此,如果需要得到更精确的结果,需通过进一步深入的分析。
参考文献:
[1]倪秋龙,黄民翔.基于支路交换的模拟退火算法在配电网规划中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2000,(8).
[2]陈根军,王磊,唐国庆.基于蚁群最优的配电网规划方法[J].电网技术,2003,(3).
[3]区家辉.提高10kV配电网配电可靠性的措施[J].湖北电力,2005,(3).
[4]谢敏,敬东.遗传算法在配电网规划中的应用[J].电站系统工程,2002,(1).