《電子技術(shù)應用》
您所在的位置:首頁 > 電源技術(shù) > 設(shè)計應用 > 一項對配電網(wǎng)絡(luò)進行可靠性評估的新指標
一項對配電網(wǎng)絡(luò)進行可靠性評估的新指標
張新勇,, 黃群古, 任震
摘要: 電力系統(tǒng)可靠性是電力系統(tǒng)運行的一項重要的衡量指標,。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)可靠性指標反映了電力系統(tǒng)元件或網(wǎng)絡(luò)的可用度,,但是沒有反映出其經(jīng)濟成分。本文提出一種對電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)進行評估的新指標——經(jīng)濟可靠性,,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)濟性。這對于提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益,,具有重要的意義,。
Abstract:
Key words :

0  引言

    電力系統(tǒng)可靠性研究,在許多文獻中都有涉及[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)的一個重要組成部分。配電系統(tǒng)可靠性評估,,是對正在運行的配電網(wǎng)絡(luò),,或者是對新設(shè)計的配電網(wǎng)絡(luò)作出供電可靠性評價,從而確定該配電網(wǎng)絡(luò)供電可靠性的優(yōu)劣,。通過對配電網(wǎng)可靠性評估,,可以確定出計劃停電以及故障停電對供電可靠性的影響,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)可靠性評估時,可靠性高的配電網(wǎng)絡(luò)不一定經(jīng)濟性好,,經(jīng)濟性好的配電系統(tǒng)不一定可靠性高,。本文提出的“經(jīng)濟可靠性”指標高的配電網(wǎng)絡(luò),才同時具有較高的可靠性和經(jīng)濟性,。

1  配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常規(guī)可靠性評估
   
在進行配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性評估時,,在傳統(tǒng)上,較常用的指標有:輸變電設(shè)備的故障率λ,、計檢率,。而故障率λ,,一般用單位“次/年·臺”或“次/年·km”表示,說明一年中平均每臺設(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等:
    (a) 系統(tǒng)平均停電頻率指標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ASUI:
 
    復雜的配電網(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)故障時的停電的范圍確定的,即根據(jù)停電的戶數(shù)×時數(shù)確定的,。
    然而,,用指標“戶數(shù)×時數(shù)/年”或“次數(shù)/km”或“次數(shù)/年”來進行配電系統(tǒng)可靠性評估,僅僅反映一個停電范圍方面,,故障停電所帶來的經(jīng)濟損失卻不能反映出來,。一個大用戶(裝變?nèi)萘亢艽?與一個小用戶(裝變?nèi)萘亢苌?,在同樣的停電時間內(nèi),,對指標“戶數(shù)×時數(shù)/年”或“次數(shù)/km”的貢獻是一樣的,,但顯然,兩者的經(jīng)濟損失相差很大,。下面的“經(jīng)濟可靠性”的指標,,主要是從經(jīng)濟上的角度對配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性進行評估。

2  配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)經(jīng)濟可靠性指標
   
在電力系統(tǒng)中,,與經(jīng)濟直接相關(guān)的是供電量,。系統(tǒng)故障停電時,影響的也是供電量,。在系統(tǒng)故障時,,一是要減少停電時間,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到最小。即說,,我們不僅要考慮“戶數(shù)×時數(shù)”,,還要考慮“千瓦×時數(shù)”,或 “兆伏安×時數(shù)”,。 這里的“兆伏安(時數(shù)”指標,,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)可靠性指標不僅能反映故障停電的范圍,,也能反映停電時經(jīng)濟損失有多大,。
    根據(jù)上面的概念,在進行配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性評估時,,特提出下列的經(jīng)濟可靠性指標如下:
    (a) 故障率指標λ:



    下面用經(jīng)濟可靠性指標對某市區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行可靠性評估,。

3  應用實例
   
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)某市所轄的一個獨立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)計表如表1所示。


    下面的分析中,,原可靠性指標用下標Y標出,,表示經(jīng)濟可靠性指標的用下標W表示。該系統(tǒng)的故障率λ和每次停電平均時間T如表2所示,。


    以該市的某條10kV線路為例(如圖1所示),,進行可靠性評估,并用傳統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟可靠性分別評估,。


    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,,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),,則當線路上任何一點發(fā)生永久性故障時,,都將造成圖1所示的全線停電,其停電時間為故障排除時間,,設(shè)為4h,。根據(jù)表1,可算出變電站全停時,,該網(wǎng)絡(luò)的戶×時數(shù)hY1和hW1,、計劃停電的戶×時數(shù)hY2和hW2,,和故障停電戶×時數(shù)hY3和hW3,考慮全停,、計劃停電和事故停電的ASAI,,以及只考慮故障停電時的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)濟可靠性指標接近。
    當線路上裝有分段開關(guān)和分支開關(guān)時,,如圖2所示結(jié)構(gòu),,分別計算其原可靠性和經(jīng)濟可靠性指標,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)和編號都不變,,只是其部分分支上的裝變?nèi)萘坑凶兓?,相當于部分大用戶和小用戶相互對換,如圖3所示,。


    對圖3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重新計算各可靠性指標,,發(fā)現(xiàn),對換后的網(wǎng)絡(luò),,其原可靠性指標不變,,而經(jīng)濟可靠性指標發(fā)生變化,經(jīng)濟性可用度增加了,。如表5所示,。

 


    再一次對圖2網(wǎng)絡(luò)部分用戶的裝變?nèi)葜匦聦Q,并計算相應的可靠性指標,,結(jié)果見圖4和表6,。


    比較表3和表4可知,當網(wǎng)絡(luò)安裝有分段和分支開關(guān)時,,原可靠性指標和經(jīng)濟可靠性指標均有提高,,即兩種方法的供電可靠率ASAI和ASAIF都提高了??梢?,分段和分支開關(guān)對提高配電網(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,,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,,對可靠率ASAI和ASAIF都是不變的,。然而經(jīng)濟可靠率卻發(fā)生了變化,大用戶越是靠近線路的電源端段,,經(jīng)濟可靠率就越高,。
    比較表4、表5和表6故障停電的MVA(時數(shù)/年得知,,圖2網(wǎng)絡(luò)為95.291 MVA(小時/年,,圖3網(wǎng)絡(luò)為83.22 MVA(小時/年,圖4網(wǎng)絡(luò)為78.286 MVA(小時/年,。從圖2網(wǎng)絡(luò)到圖4網(wǎng)絡(luò),,因故障停電的戶(時數(shù)減少了17.8%,因而經(jīng)濟損失減少了17.8%,。若整個市區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)在中低壓配電改造時,能同時兼顧經(jīng)濟性,,則不僅提高了可靠性,,其經(jīng)濟效益也是非常的可觀的。

4  結(jié)論
   
本文提出對電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)進行評估的新指標——經(jīng)濟可靠性,,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)濟性。這項指標的提高,,對于提高電力系統(tǒng)配電網(wǎng)運行的可靠性和經(jīng)濟性,,都具有重要的意義。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。