配电系统可靠性分析

摘 要：配电系统包括架空线路、隔离开关、断路器等元件。元件众多，且进行可靠性分析时除了知道这些元件的可靠性参数外，还要知道这些参数的分布情况，使得可靠性计算变得比较复杂。可靠性分析的基本方法分为解析法和蒙特卡洛模拟法，通过分析它们的优缺点，得出解析法更适合对配电系统进行分析，不便于进行计算复杂配电网络可靠性的问题，学者们进行了各方面的改进，最后对未来的研究方向进行了总结与展望。该文详细阐述了配电系统可靠性的基本概念、特点及常用指标，介绍了配电系统可靠性的常用算法，给出了它们的适用情况和不足之处。该文对各种改进算法进行了比较和分析，指出了各自的优缺点。并对配电系统可靠性的研究工作提出了建议和展望，为今后的研究工作提供了一定的借鉴。

关键词：配电系统 故障模式 可靠性

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（c）-0024-02

1 影响配电网可靠性的因素

（1）网络结构。其结构要根据用电量及用户分布决定，供电网络结构是否合理直接影响供电成效，特别是高载荷供电线路。（2）线路故障率与修复时间。供电线路出现故障很多情况下是线路工作环境复杂，造成线路老化绝缘性降低或破损。人为因素也是影响线路故障率的一大原因。线路的故障率与修复时间与配电网的自动化程度和管理机制有关。（3）系统运营维护与管理。系统的运营与管理大致包括：操作人员的技术水平及供电设备正常运行的能力；电力公司对配电网故障的检修质量水平；部门管理与调动人员的能力等。

2 可靠性分析基本方法

2.1 故障模式后果分析法

在配电网自动化系统中，故障的出现，目前是采用故障定位技术方法。一般是对户外的终端单元的信息源进行筛查甄别，而配电网信息受干扰或丢失的可能性较高，因此在应用配电网故障定位技术时，就需要充分考虑信息处理时的容错能力。选择合理的故障定位方法和技术，还源自于目前配电网网络结构的多样性和复杂性，以及运行工况始终处于动态变化之中，平衡是一种相对的暂态。因此，对于配电网故障的出现，如何实现快速定位，从而判断出故障原因并进行隔离，并没有固定的模式和现成的答案可以对应，而需要人们积累经验并结合实际来处理。通常来讲，在配电网自动化系统中，实现故障的快速定位和隔离，以尽可能短的时间内对其他区间恢复供电，这种性能的提高，在一定程度上也会导致配电网其他性能的弱化。因此，如何权衡其中利弊，就需要大家根据具体情况进行选择。

2.2 蒙特卡罗模拟法

与解析法所不同的是，蒙特卡洛模拟法采用抽样的方法进行状态的选择，即根据不同设备概率分布函数抽样来确定系统的状态，然后对产生的状态进行状态估计。解决了由于大规模配电网中的元件众多而带来巨大计算量的问题，但它的计算精度与计算时间的平方成反比，要提高精度，用模拟法的计算的时间将会显著增加。

2.3 解析法与模拟法的混合

由于蒙特卡洛模拟法与解析法比较各有所长，且各自的优缺点互为补充，所以混合法就应运而生。

2.4 科学优化系统配置与性能

从目前已有的研究及经验来看，针对配网自动化主站系统数据相对集中带来的风险，主要从“软件”和“硬件”两个方面采取措施来进行优化配置，以提高系统的可靠性。首先，可以采取集群化采集、处理、分流分层以及分区数据库管理模式等数据处理方式，从而提高主站系统的数据处理能力，进而提高系统的可靠性与安全性。其次，应从硬件设施方面来加强主站系统的建设，以提高系统的性能。面对近年来我国配电网建设与改造速度的加快，电网结构日趋复杂。在考虑提高配电网自动化系统可靠性时，可以根据实际情况在必要区域，采用带有数据采集处理、存储和故障处理能力的配电子站系统。从局部提高系统故障的隔离能力和隔离速度，从而使整体上配电网系统故障处理能力提高。因此，科学地对配电网自动化系统进行优化配置，是提高系统可靠性的重要手段之一。

3 提高配电网可靠性的措施

提高配电网可靠性的方法一般有提高配电网的硬件设施和软件匹配两种方法。提高配电网的硬件设施通常是对配电线路及组成配电网的体统元件进行更新换代；对软件的升级主要是对配电可靠性的平复算法和控制算法进行改进，同时也包括系统的管理理念和方式的升级。

3.1 硬件措施

（1）改善配电网的电源及其输电方式。通过提高电源的可靠性，减少电源对配电网可靠性的影响。常见的措施有：增加导线的截面，提高线路的输送量；实行分段控制，增加变电站之间的联络线，提高变电站负荷的转供能力，从而达到减少停电提高配电网可靠性的目的；缩短10 kV线的供电半径（常用的方式是增设10 kV开关所或增加10 kV的出线回路）。（2）提高配电网的运行灵活性，改善配电网的网络结构。对重要的线路采用双回路供电，提高其输送能力；增加主干线路开关，架设分支，尽可能减小停电范围；实现供电线路的网络化结构布局。（3）提高电网的装备水平。降低设备的故障发生率，积极采用最新的技术、设备，减少因设备老化、过期、损害等问题造成的不必要停电。（4）加强配电网的防护措施。气候因素是影响配电可靠性的一个重要部分。提高配电网可靠性必须加强配电网应对极端条件（如雷击）的能力。（5）在配电网中加装分布式电源。分布式电源在配电网中可以起到两个作用：一是提高配电网的可靠性；二是作为备用能源。分布式电源对环境的危害小，同时能够很好的完善配电网的不足。分布式电源的推广应该是未来提高配电网可靠性的一种重要手段。

3.2 软件措施

随着配电系统自动化、信息化程度的提高，以及分布式电源的发展，采用传统的评估方式对配电可靠性进行评估就显路后。因此，要提高配电网的可靠性不仅要注重硬件系统的更新，还要注意可靠性评估方式的升级。

（1）贝叶斯网络评估法与安全系统中常用的故障树分析法相似，贝叶斯网络评估法不仅可以计算出配电网单个部件或局部体统对整体可靠性的影响程度，并且能够估算整个电力系统的可靠性指标，对电力企业一个直观、量化的指标，弥补了传统的电力系统评估方法的不足。（2）模糊可靠性评估算法。基于模糊数学的模糊性可靠系统评估法在对配电网记性可靠性评估时可以把诸多的不确定性因素考虑进去，评估结果具有极高的可信度。（3）混合评估法。混合评估法集合了解析法和蒙特卡洛模拟法。混合评估法的思路是：首先，利用模拟法将整个系统的状态转移过程进行模拟，然后将模拟的平均持续时间解析出来。（4）人工智能算法。人工智能算法是在人工神经网络的基础上发展起来的电力系统可靠性的评估算法。不仅在将对配电网的可靠性评估提高到一个很高的精度，同时解决了两个以上的多路器同时跳开和因负荷故障引起的系统结构改变的问题。

4 结语

随着科学技术水平的进步，大量新设备、新技术应用于电力系统之中。一方面这是适应电网建设规模不断扩大的实际需要，另一方面也由此带来了电网运行可靠性、稳定性、安全性问题。配电网自动化系统作为近年来我国电网建设与改造的重要技术成果，如何提高其可靠性与稳定性是值得广大电力工作者探讨的课题。配电网自动化是当前电力系统适应社会发展的要求，实现电网稳定、安全运行的必要手段。针对配电网自动化系统的可靠性，还存在一定的提升空间，有待进一步完善。

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