0 引言
電力系統(tǒng)可靠性研究,，在許多文獻(xiàn)中都有涉及[1-3],，所研究的內(nèi)容也非常廣泛：高壓電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性,、高壓直流輸電可靠性、高壓開關(guān)設(shè)備的可靠性,，等等,。
配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估,，是對(duì)正在運(yùn)行的配電網(wǎng)絡(luò),，或者是對(duì)新設(shè)計(jì)的配電網(wǎng)絡(luò)作出供電可靠性評(píng)價(jià)，從而確定該配電網(wǎng)絡(luò)供電可靠性的優(yōu)劣,。通過對(duì)配電網(wǎng)可靠性評(píng)估,，可以確定出計(jì)劃停電以及故障停電對(duì)供電可靠性的影響，由此確定提高供電可靠性的技術(shù)措施和尋求提高供電可靠性的管理方法,。
一般說來，在常規(guī)可靠性評(píng)估時(shí),，可靠性高的配電網(wǎng)絡(luò)不一定經(jīng)濟(jì)性好,，經(jīng)濟(jì)性好的配電系統(tǒng)不一定可靠性高。本文提出的“經(jīng)濟(jì)可靠性”指標(biāo)高的配電網(wǎng)絡(luò),，才同時(shí)具有較高的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,。
1 配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常規(guī)可靠性評(píng)估
在進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性評(píng)估時(shí)，在傳統(tǒng)上,，較常用的指標(biāo)有：輸變電設(shè)備的故障率λ,、計(jì)檢率。而故障率λ,，一般用單位“次/年·臺(tái)”或“次/年·km”表示,，說明一年中平均每臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障的次數(shù)，或一年中平均每公里線路發(fā)生故障的次數(shù),。此外,，還通常使用下列的可靠性指標(biāo)等：
(a) 系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)SAIFI(System Average Interruption Frequency Index)：
上式也稱供電可用度或供電可靠率。
(f)平均不可用度指標(biāo)ASUI：
復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)都是由放射型網(wǎng)絡(luò)和環(huán)型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的,。顯然在可靠性方面,，環(huán)型網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)于形放射型網(wǎng)絡(luò)，帶有分段或分支開關(guān)的要優(yōu)于不帶開關(guān)的網(wǎng)絡(luò),。這主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)的停電的范圍確定的,，即根據(jù)停電的戶數(shù)×時(shí)數(shù)確定的。
然而,，用指標(biāo)“戶數(shù)×時(shí)數(shù)/年”或“次數(shù)/km”或“次數(shù)/年”來進(jìn)行配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估,，僅僅反映一個(gè)停電范圍方面，故障停電所帶來的經(jīng)濟(jì)損失卻不能反映出來,。一個(gè)大用戶(裝變?nèi)萘亢艽?與一個(gè)小用戶(裝變?nèi)萘亢苌?,，在同樣的停電時(shí)間內(nèi),，對(duì)指標(biāo)“戶數(shù)×時(shí)數(shù)/年”或“次數(shù)/km”的貢獻(xiàn)是一樣的，但顯然,，兩者的經(jīng)濟(jì)損失相差很大,。下面的“經(jīng)濟(jì)可靠性”的指標(biāo)，主要是從經(jīng)濟(jì)上的角度對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行評(píng)估,。
2 配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo)
在電力系統(tǒng)中,，與經(jīng)濟(jì)直接相關(guān)的是供電量。系統(tǒng)故障停電時(shí),，影響的也是供電量,。在系統(tǒng)故障時(shí)，一是要減少停電時(shí)間,，二是要減少停電范圍,，即停電的戶數(shù)，三是(也是更重要的)要使因停電而損失的供電量達(dá)到最小,。即說,，我們不僅要考慮“戶數(shù)×時(shí)數(shù)”，還要考慮“千瓦×時(shí)數(shù)”,，或 “兆伏安×時(shí)數(shù)”,。 這里的“兆伏安(時(shí)數(shù)”指標(biāo)，突出了大用戶權(quán)重,，而減輕了小用戶的地位,，從而使得配電網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)不僅能反映故障停電的范圍，也能反映停電時(shí)經(jīng)濟(jì)損失有多大,。
根據(jù)上面的概念,，在進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性評(píng)估時(shí)，特提出下列的經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo)如下：
(a) 故障率指標(biāo)λ：
下面用經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo)對(duì)某市區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估,。
3 應(yīng)用實(shí)例
為了清晰起見,，這里例子僅限于放射型配電網(wǎng)絡(luò)，環(huán)型配電網(wǎng)絡(luò)可同樣分析,。
設(shè)某市所轄的一個(gè)獨(dú)立10千伏中壓配電網(wǎng)絡(luò)小系統(tǒng),，總戶數(shù)620戶，總裝變?nèi)萘?59MVA,，線路總長度245.53公里,，10千伏線路55條，其停電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表如表1所示,。
下面的分析中,，原可靠性指標(biāo)用下標(biāo)Y標(biāo)出，表示經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo)的用下標(biāo)W表示,。該系統(tǒng)的故障率λ和每次停電平均時(shí)間T如表2所示,。
以該市的某條10kV線路為例(如圖1所示),，進(jìn)行可靠性評(píng)估，并用傳統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)可靠性分別評(píng)估,。
為方便起見,，將所有的支線都等效為一段帶箭頭的線段表示，分支線上所帶的所有容量都等效為其總?cè)萘?。圖1中的大寫字母A,、B、C等為用戶編號(hào),，箭頭指向的為該支線所有用戶用戶的裝變?nèi)萘?MVA),，線段旁邊的數(shù)字為該線段長度(km)，圓圈內(nèi)的數(shù)字為該支線上所有用戶數(shù),。
設(shè)變電站全停一次時(shí)為8h,，這樣圖1網(wǎng)絡(luò)上的所有39戶用戶均受影響；由于線路上沒有裝設(shè)開關(guān),，則當(dāng)線路上任何一點(diǎn)發(fā)生永久性故障時(shí),，都將造成圖1所示的全線停電，其停電時(shí)間為故障排除時(shí)間,，設(shè)為4h。根據(jù)表1,，可算出變電站全停時(shí),，該網(wǎng)絡(luò)的戶×時(shí)數(shù)hY1和hW1、計(jì)劃停電的戶×時(shí)數(shù)hY2和hW2,，和故障停電戶×時(shí)數(shù)hY3和hW3,，考慮全停、計(jì)劃停電和事故停電的ASAI,，以及只考慮故障停電時(shí)的ASAIF,，結(jié)果如下表3。
從表3可以看出,，圖1系統(tǒng)的原可靠性和經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo)接近,。
當(dāng)線路上裝有分段開關(guān)和分支開關(guān)時(shí)，如圖2所示結(jié)構(gòu),，分別計(jì)算其原可靠性和經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo),，結(jié)果如表4中。
從表2可以看出,，在有分段開關(guān)和分支開關(guān)的情況下,，圖2所示網(wǎng)絡(luò)的原供電可用度較高，而經(jīng)濟(jì)供電可用度較低,。
設(shè)圖2中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),、各分支線上用戶數(shù)和編號(hào)都不變,，只是其部分分支上的裝變?nèi)萘坑凶兓喈?dāng)于部分大用戶和小用戶相互對(duì)換,，如圖3所示,。
對(duì)圖3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重新計(jì)算各可靠性指標(biāo)，發(fā)現(xiàn),，對(duì)換后的網(wǎng)絡(luò),，其原可靠性指標(biāo)不變，而經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo)發(fā)生變化,，經(jīng)濟(jì)性可用度增加了,。如表5所示。
再一次對(duì)圖2網(wǎng)絡(luò)部分用戶的裝變?nèi)葜匦聦?duì)換,，并計(jì)算相應(yīng)的可靠性指標(biāo),，結(jié)果見圖4和表6。
比較表3和表4可知,，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)安裝有分段和分支開關(guān)時(shí),，原可靠性指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo)均有提高，即兩種方法的供電可靠率ASAI和ASAIF都提高了,?？梢姡侄魏头种ч_關(guān)對(duì)提高配電網(wǎng)絡(luò)可靠性具有重要作用,。
比較表4,、表5和表6，可以看出,，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和用戶數(shù)不變,，僅僅是支線上的用戶裝變?nèi)萘堪l(fā)生變化時(shí)，原可靠率ASAI和ASAIF均不變,，即網(wǎng)絡(luò)上,，連接的是大用戶還是小用戶，對(duì)可靠率ASAI和ASAIF都是不變的,。然而經(jīng)濟(jì)可靠率卻發(fā)生了變化,，大用戶越是靠近線路的電源端段，經(jīng)濟(jì)可靠率就越高,。
比較表4,、表5和表6故障停電的MVA(時(shí)數(shù)/年得知，圖2網(wǎng)絡(luò)為95.291 MVA(小時(shí)/年,，圖3網(wǎng)絡(luò)為83.22 MVA(小時(shí)/年,，圖4網(wǎng)絡(luò)為78.286 MVA(小時(shí)/年。從圖2網(wǎng)絡(luò)到圖4網(wǎng)絡(luò),，因故障停電的戶(時(shí)數(shù)減少了17.8%,，因而經(jīng)濟(jì)損失減少了17.8%,。若整個(gè)市區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)在中低壓配電改造時(shí)，能同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性,，則不僅提高了可靠性,，其經(jīng)濟(jì)效益也是非常的可觀的。
4 結(jié)論
本文提出對(duì)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)估的新指標(biāo)——經(jīng)濟(jì)可靠性,，不僅反映了電力系統(tǒng)的可靠性,，也反映了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。這項(xiàng)指標(biāo)的提高,，對(duì)于提高電力系統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,，都具有重要的意義。