《鄉(xiāng)鎮(zhèn)10kV配電網(wǎng)可靠性的分析》17000字（論文）

第1章緒論1.1選題的目的和意義1.1.1選題目的配電網(wǎng)建設(shè)作為電力建設(shè)的關(guān)鍵要素，在我國(guó)電力行業(yè)的進(jìn)步中發(fā)揮著重要作用。10kV配電線作為電力系統(tǒng)的最后一步，直接影響用戶是否良好的用電。配電網(wǎng)將合理分配變壓器處理的電能，以滿足消費(fèi)者的用電需求。隨著社會(huì)的發(fā)展和電力需求的增長(zhǎng)，發(fā)電企業(yè)的供電技術(shù)也在發(fā)展，為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，電力企業(yè)需要解決10kV配電網(wǎng)現(xiàn)有的麻煩，以此提高10KV輸電線路的供電可靠性(朱亞松2019)。根據(jù)大數(shù)據(jù)，所有停電案例中，八成是由于配電網(wǎng)發(fā)生故障所致，對(duì)配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估，是電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的前提要素(高松川等2019)。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的終端，用戶與其相連，包括配電線路、變電站等不同電壓等級(jí)的電力設(shè)施，配電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)供電質(zhì)量和用戶供電可靠性有著重要的影響(葛少云等2016)。1.1.2選題意義10kV配電網(wǎng)是供電單位向用戶供電的重大工程。供電的可靠性反映了供電事業(yè)的可用性和質(zhì)量(彭云豪等2020)。10kV配電網(wǎng)是用戶與電廠之間的通信橋梁。這部分包括許多供電所需的設(shè)備。它是電能轉(zhuǎn)換的一個(gè)重要階段。高壓線經(jīng)高壓線過(guò)渡，再經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)為低壓，為保證用戶安全，檢修階段需停機(jī)處理，鑒于，為避免干擾居民的日常生活，供電企業(yè)必須提高10kV配電線路供電的可靠性；鑒于，為保證供電質(zhì)量和正常運(yùn)行，10kV配電線路的可靠性是供電穩(wěn)定和保障人們正常生活的前提，隨著人們預(yù)期要求的增加，對(duì)電力供應(yīng)的需求迅速增加，對(duì)電力的需求也隨之增加供應(yīng)質(zhì)量越來(lái)越嚴(yán)格。因此，10kV配電線路的可靠性能夠滿足人們的用電需求，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，增加了用戶對(duì)供應(yīng)安全的需求，故配電網(wǎng)的可靠性非常重要(侯愷等2019)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)從1980年就已經(jīng)開始深入地研究配電系統(tǒng)的可靠性,研究開始起步較晚,比發(fā)送輸電系統(tǒng)供應(yīng)的可靠性要好。在中國(guó)電力部安排下,根據(jù)當(dāng)前我國(guó)的國(guó)情和現(xiàn)有生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理實(shí)踐,中國(guó)電力院于1983年提出了“配電系統(tǒng)供電可靠性統(tǒng)計(jì)評(píng)估方法”，在云南省昆明進(jìn)行了10kV系統(tǒng)的檢測(cè)和試驗(yàn)，山東省等許多省份已開始對(duì)部分地方配電網(wǎng)的供應(yīng)和可靠性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。電力院對(duì)于我國(guó)輸送配電網(wǎng)可靠性問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)整。但是,由于城市短缺合理的資料和良好的技術(shù)改善手段,進(jìn)步較慢,城市能源總量增長(zhǎng)迅速,發(fā)電和設(shè)備的功率供不應(yīng)求,電力資源的安全和可靠性扮演者越來(lái)越重要的角色?？茖W(xué)合理的配電系統(tǒng)規(guī)劃,促進(jìn)配電系統(tǒng)的能源供應(yīng)和可靠性評(píng)價(jià)的發(fā)展,已迫在眉睫。配電網(wǎng)的可靠性成為了電力供應(yīng)的難題(YuQiangOuetal.2014)。通過(guò)研究電力供應(yīng)可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)、模型和算法,我國(guó)開展了配電網(wǎng)可靠性研究，同時(shí)開發(fā)了相應(yīng)的軟件，并建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和有效的系統(tǒng)(曹偉2009)。2010年，國(guó)家電網(wǎng)公司通過(guò)了《試行草案可靠性評(píng)估實(shí)施細(xì)則》，明確了輸電系統(tǒng)線路、輸電網(wǎng)、繼電網(wǎng)和母線網(wǎng)三個(gè)線路的可靠性指標(biāo)，輸電能力指標(biāo)納入國(guó)家電網(wǎng)。同時(shí)，數(shù)據(jù)整合和可靠性指標(biāo)被改進(jìn)。因此,運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)可靠性的評(píng)估統(tǒng)計(jì)和評(píng)估體系已從單一的設(shè)施評(píng)估逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)不同層次的設(shè)施、回路和系統(tǒng)的綜合評(píng)估,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和考核要求,輸變電裝置和系統(tǒng)現(xiàn)有可靠性考核問(wèn)題,逐步暴露在考核問(wèn)題中,這已成為電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理人員的一個(gè)重要課題(夏寶亮2017)。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外針對(duì)配電網(wǎng)的供電可靠性評(píng)價(jià)比較早,且它們?cè)缙诘难芯恐饕性诮y(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)據(jù)分析兩方面。加拿大早在1950年就已經(jīng)開始深入地研究供電可靠性這個(gè)重要方面,并建立了相關(guān)的部門,提出一些能夠評(píng)價(jià)供電運(yùn)行程度的具體指標(biāo)。目前,供電系統(tǒng)的可靠性測(cè)試已經(jīng)逐漸成為許多地區(qū)和國(guó)家進(jìn)行配電系統(tǒng)的規(guī)劃與決策時(shí)的一種常規(guī)方式。在英、美、日等國(guó)家設(shè)置有專門的學(xué)術(shù)研究單位。為了確保電能資料供應(yīng)的安全和可靠,收集并整理匯編了很多原始資料。根據(jù)評(píng)估模型和所要求的計(jì)算領(lǐng)域,得出了安全和可靠性的評(píng)估結(jié)果,為我國(guó)配電網(wǎng)建立提供了安全和可靠的評(píng)估基礎(chǔ),以有效地提高我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)的安全和盈利能力。自2003年美加大停電后，發(fā)達(dá)國(guó)家開始重視電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性。2006年，北美電力安全理事會(huì)(NERC)首次啟動(dòng)了輸電可用性數(shù)據(jù)系統(tǒng)(TADS)草案。傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性性能分為兩部分：傳輸和處理設(shè)施的可靠性性能和傳輸系統(tǒng)的可靠性性能；運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性性能仍分為運(yùn)輸能力和運(yùn)輸服務(wù)能力。傳輸服務(wù)能力應(yīng)用于衡量連續(xù)提供傳輸節(jié)點(diǎn)服務(wù)的能力，而傳輸和處理設(shè)施的可靠性能以及傳輸容量可用于表征傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，以將能量從供電點(diǎn)傳輸?shù)絺鬏敼?jié)點(diǎn)。2006年，美國(guó)電力研究院發(fā)表了輸電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)報(bào)告，將輸電網(wǎng)的可靠性性能分為輸電能力和輸電服務(wù)能力兩類，為了定量特性化輸電系統(tǒng)，將輸電系統(tǒng)從供給點(diǎn)向輸電節(jié)點(diǎn)輸電的傳輸能力、輸電能力。圖1-1示出了功率傳送、服務(wù)能力和可靠性等之間的關(guān)系。圖1-1關(guān)系圖輸電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性是系統(tǒng)外部環(huán)境和裝置的設(shè)計(jì)容量和可靠性、網(wǎng)絡(luò)靈活運(yùn)行等多種因素綜合作用的結(jié)果。建立一個(gè)有效的輸電網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)與設(shè)施、線路的運(yùn)行情況以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度相結(jié)合。1.3研究?jī)?nèi)容1.3.1配電網(wǎng)供電可靠性可靠性的內(nèi)涵可認(rèn)為是某一元件、設(shè)備或系統(tǒng)在一定條件和時(shí)間區(qū)間內(nèi)能實(shí)現(xiàn)其特定功能的概率。在20世紀(jì)60年代末，國(guó)際公認(rèn)的科學(xué)家比靈頓首次成為第一個(gè)分析能源系統(tǒng)可靠性的單位。從那時(shí)起，越來(lái)越多的研究者活躍在這一領(lǐng)域，進(jìn)行了大量的研究，使其不僅在模型、指標(biāo)等方面得到了完善，而且在計(jì)算工具和方法上也取得了一定的進(jìn)展(蘆晶晶2017)。所謂可靠性是指設(shè)備的能力，系統(tǒng)和組件，在一定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)成功地完成了預(yù)期的功能，因此，能源安全是指用戶的能源供應(yīng)系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)為用戶提供能源的能力。能夠直接、客觀地反映性能的優(yōu)劣，使持續(xù)向電網(wǎng)供電的能力成為衡量配電網(wǎng)能源安全的重要依據(jù)，它可以間接反映能源供應(yīng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，可以反映用戶的經(jīng)濟(jì)用電需求水平和供電事業(yè)的可靠性程度(盧磊2020)。智能配電網(wǎng)的影響因素有很多，包含電力一、二次設(shè)備的影響(夏勇軍和肖繁2020)。1.3.2配電網(wǎng)可靠性評(píng)估配電系統(tǒng)可靠性研究的最終目的是為用戶提供優(yōu)質(zhì)、連續(xù)的供電來(lái)源，采用概率的研究方法進(jìn)行評(píng)估(EhabM.Esmailetal.2021)。保證供電質(zhì)量，包含兩個(gè)層面，電能的頻率和電壓等級(jí)必須始終保持在規(guī)定的范圍，與此同時(shí)要保證供電的連續(xù)性，配電網(wǎng)可靠巧評(píng)估研究從系統(tǒng)的各個(gè)層面、現(xiàn)有的軟硬件條件和環(huán)節(jié)來(lái)研究配電網(wǎng)系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，給出定性和定量的評(píng)估指標(biāo)，具體地來(lái)說(shuō)配電網(wǎng)可靠性評(píng)估研究的主要任務(wù)如下：(1)調(diào)查了由配電網(wǎng)的單個(gè)元件和這些要素構(gòu)成的配電系統(tǒng)整體的可靠性計(jì)算模型，并研究了如何通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)法求出要素可靠性參數(shù)指標(biāo)。并在此基礎(chǔ)上提出了一種新的計(jì)算方法。不同的信息元件或元件故障率對(duì)于系統(tǒng)可靠性的影響也不同，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注影響較高的元件(徐登輝等2020)。一般而言．對(duì)配電系統(tǒng)可靠性的評(píng)估包括評(píng)估分析某個(gè)元件設(shè)備、部分或完整系統(tǒng)在過(guò)去運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)的可靠性數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)其在將來(lái)某個(gè)時(shí)段內(nèi)的可靠性水平。而進(jìn)行電力系統(tǒng)可靠性研究的最終目的是為了給未來(lái)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維修提供指導(dǎo)性意見。只有在充分的了解配電網(wǎng)元件的可靠性參數(shù)基礎(chǔ)上才可能準(zhǔn)確的分析配電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。(2)對(duì)配電系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)和如何提高配電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了研究，采用統(tǒng)計(jì)分析和定量計(jì)算的方法對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行建模和計(jì)算，通過(guò)對(duì)參數(shù)和可靠性指標(biāo)的重新比較分析，我們發(fā)現(xiàn)了影響系統(tǒng)可靠性的弱點(diǎn)，并提出了一個(gè)有效的改進(jìn)方案。最后，提高配電系統(tǒng)可靠性的目的是降低故障頻率，停電的范圍和成本。(3)如果系統(tǒng)可靠性較高，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須使用高可靠性部件，但這將增加項(xiàng)目的投資和運(yùn)營(yíng)成本，會(huì)造成資源的浪費(fèi)，降低企業(yè)的效率和競(jìng)爭(zhēng)力，但如果片面追求經(jīng)濟(jì)性，采用低可靠性的元器件，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)維護(hù)成本的增加，延緩網(wǎng)絡(luò)的更新，為了提高配電系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)將經(jīng)濟(jì)性作為影響評(píng)價(jià)的一個(gè)方面。有必要研究如何評(píng)估和優(yōu)化配電系統(tǒng)的功能，以實(shí)現(xiàn)某一投資水平的最高可靠性，或者如果滿足某一可靠性水平的要求，如何實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)性(宋劍白2015)。同時(shí)，電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性還會(huì)采用概率性方法。(袁博等2019)。

第2章配電系統(tǒng)可靠性2.1概述2.1.1配電系統(tǒng)可靠性的概念配電系統(tǒng)的可靠性與配電系統(tǒng)本身的可靠性和用戶電能供應(yīng)的可靠性相聯(lián)系。配電系統(tǒng)的可靠性主要包括以下三個(gè)方面。(1)設(shè)備本身的可靠性。(2)配電系統(tǒng)整體的可靠性是將部分可靠的設(shè)備組合起來(lái)，形成易于統(tǒng)一操作和維護(hù)的最佳網(wǎng)絡(luò)。(3)為了保證配電系統(tǒng)的可靠性，可以將不同的元件結(jié)合起來(lái)，使它們成為保護(hù)和恢復(fù)系統(tǒng)并能夠?qū)θ魏吻闆r作出獨(dú)立反應(yīng)。2.1.2配電系統(tǒng)供電可靠性的概念配電系統(tǒng)供電可靠性就是度量配電系統(tǒng)在某一定時(shí)期內(nèi)，能夠保持對(duì)用戶連續(xù)充足供電的能力。供電可靠率是指供電總有效時(shí)間與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值。我國(guó)供電可靠率指標(biāo)是：達(dá)標(biāo)—99.70%；創(chuàng)一流—99.96%；創(chuàng)國(guó)際一流—99.99%。能源供應(yīng)的可靠性是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，代表給定統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)的平均值，而不是對(duì)特定用戶中斷時(shí)間的承諾。配電系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性與配電系統(tǒng)供電可靠性之間有著密切的關(guān)系，但兩者也有區(qū)別(程忠浩2013)。2.2配電系統(tǒng)可靠性準(zhǔn)則電力系統(tǒng)可靠性標(biāo)準(zhǔn)的考慮因素一般如下。(1)發(fā)電、輸電、變電和配電設(shè)備的容量。(2)能夠承擔(dān)設(shè)備部件的突然損失和預(yù)測(cè)系統(tǒng)故障。(3)系統(tǒng)的控制、操作和維護(hù)。(4)系統(tǒng)部件的可靠運(yùn)行。(5)用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求。(6)電能充足性，包括燃料供給和油箱操作。(7)天氣對(duì)系統(tǒng)的影響。其中(1)、(2)、(6)因素可通過(guò)規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行控制，其他要點(diǎn)則體現(xiàn)在運(yùn)行過(guò)程中。電力系統(tǒng)可靠性準(zhǔn)則被劃分為3類，由需求的可靠性，可分為概率性準(zhǔn)則和確定性準(zhǔn)則。2.2.1概率性準(zhǔn)則和確定性準(zhǔn)則(1)概率性準(zhǔn)則。概率性準(zhǔn)則表示或規(guī)定用可靠性或概率的客觀方法得到的數(shù)或參數(shù)的上限或責(zé)任值，如能量短缺的期望值或事故數(shù)的期望值。又稱為指標(biāo)或參數(shù)準(zhǔn)則，是可靠性概率評(píng)估的基礎(chǔ)。(2)確定性準(zhǔn)則。確定性準(zhǔn)則是指系統(tǒng)應(yīng)能夠支持的一組事件作為評(píng)估條件，一般情況下，選擇最壞情況作為評(píng)估或檢查的條件，前提是：如果能源系統(tǒng)能夠承受這些條件并能保證可靠運(yùn)行，在其他不太嚴(yán)重的情況下也能保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。這些標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)估不可預(yù)見的決定因素的基礎(chǔ)。用概率法得到的可靠性指標(biāo)能較好地估計(jì)事故風(fēng)險(xiǎn)，可能比確定性判據(jù)更為廣泛。2.2.2靜態(tài)準(zhǔn)則和暫態(tài)準(zhǔn)則(1)靜態(tài)準(zhǔn)則。只考慮不同電力系統(tǒng)在長(zhǎng)期靜態(tài)和無(wú)干擾條件下供電能力的各種可能的可靠性指標(biāo)。(2)暫態(tài)準(zhǔn)則。只考慮電力系統(tǒng)故障時(shí)，機(jī)組人員的反應(yīng)能力，還有機(jī)組反應(yīng)性、機(jī)組負(fù)荷能力。2.2.3技術(shù)性準(zhǔn)則和經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則(1)技術(shù)性準(zhǔn)則。指保證供電質(zhì)量和供電可靠性，系統(tǒng)必須具備的檢驗(yàn)條件。(2)經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則。經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，包括優(yōu)化電力損耗、固定成本和總運(yùn)營(yíng)成本。在選擇標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可靠性應(yīng)該與經(jīng)濟(jì)聯(lián)系起來(lái)，根據(jù)各國(guó)的具體情況進(jìn)行優(yōu)化，找到最佳的可靠性，經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在供電成本和停電造成的損失上?？煽啃栽礁?，供電成本越高，停電造成的損失越小。調(diào)查表明，供電成本與供電可靠性的關(guān)系越來(lái)越密切，可以用指數(shù)函數(shù)近似表示，其特征系數(shù)與整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，設(shè)備成本和性能指標(biāo)。中斷成本和可靠性之間的關(guān)系是一個(gè)遞減函數(shù)。能源短缺損失成本是指電力短缺對(duì)用戶生產(chǎn)的影響所造成的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失，這包括大規(guī)模能源中斷對(duì)社會(huì)生活的負(fù)面影響，最佳的可靠性可以通過(guò)最低的能源供應(yīng)總成本、電力損耗成本和可靠性曲線的過(guò)度位置來(lái)確定。2.3我國(guó)城市電力網(wǎng)可靠性的規(guī)定2.3.1概述有關(guān)城市電力網(wǎng)的可靠性規(guī)定在我國(guó)主要在《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》)和《全國(guó)供用電規(guī)則》中。(1)《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》《導(dǎo)則》是制定和審查城市電網(wǎng)的計(jì)劃和設(shè)計(jì)，是進(jìn)行城市電網(wǎng)改造和建設(shè)的依據(jù)和指導(dǎo)文件。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)和可靠性兩方面對(duì)城市電網(wǎng)的規(guī)劃制定要求、負(fù)載預(yù)測(cè)、計(jì)劃設(shè)計(jì)技術(shù)原則等進(jìn)行了詳細(xì)具體規(guī)定，總結(jié)了全國(guó)各地“導(dǎo)則”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，吸收了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，貫徹了國(guó)家城市計(jì)劃法的有關(guān)規(guī)定。(2)《全國(guó)供用電規(guī)則》電力部為更好地平衡供電與用電的關(guān)系，建立正常的供用電制度，從而合理地使用電力，在之后頒發(fā)的《供用電規(guī)則(試行本)》的基礎(chǔ)上，總結(jié)供用電工作中存在的問(wèn)題，廣泛征求各地區(qū)和各有關(guān)部門的意見，修訂而成《全國(guó)供用電規(guī)則》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)則》)。①《導(dǎo)則》規(guī)定，城市電網(wǎng)的規(guī)劃應(yīng)以整個(gè)電網(wǎng)為重點(diǎn)。要從分析現(xiàn)有城市電網(wǎng)現(xiàn)狀入手，對(duì)現(xiàn)有城市電網(wǎng)進(jìn)行改造和加固，處理城市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，擴(kuò)大城市電網(wǎng)供電能力，加強(qiáng)城市網(wǎng)絡(luò)設(shè)施結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，提高安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、近距離結(jié)合，新建與改建相結(jié)合，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，城市能源網(wǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃實(shí)施后，城市電網(wǎng)要有足夠的電力滿足各類負(fù)荷增長(zhǎng)的需要，能源供應(yīng)的質(zhì)量和可靠性要滿足規(guī)劃目標(biāo)的要求。在經(jīng)濟(jì)分析中，比較規(guī)劃和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的條件之一是能源供應(yīng)的能力、質(zhì)量，供電可靠性和建設(shè)工期在同一地區(qū)能滿足城市能源網(wǎng)發(fā)展的需要，優(yōu)化電力供應(yīng)可靠性的原則可以給電力供應(yīng)部門帶來(lái)全社會(huì)最大的經(jīng)濟(jì)效益。②《規(guī)則》規(guī)定，電能供應(yīng)企業(yè)和用戶要加強(qiáng)對(duì)電力供應(yīng)和用電設(shè)備運(yùn)行的管理，認(rèn)真貫徹執(zhí)行能源安全供應(yīng)和使用的各項(xiàng)規(guī)章制度，以保證供電的可靠性和連續(xù)性。

第3章10kV配電網(wǎng)供電可靠性分析配電網(wǎng)是處于電力系統(tǒng)末端，把發(fā)電系統(tǒng)或輸變電系統(tǒng)與用戶設(shè)備連接起來(lái)，向用戶分配電能和供給電能的重要環(huán)節(jié)。城市配電網(wǎng)，通過(guò)變電站降低電壓，得到各個(gè)電壓等級(jí)，通過(guò)電網(wǎng)送至各個(gè)用戶。配電網(wǎng)的供電可靠性是指配電網(wǎng)向用戶持續(xù)提供合格電能的能力(王曉晶和張新燕2016)，這部分的整個(gè)系統(tǒng)對(duì)用戶連續(xù)供電的能力被稱為供電系統(tǒng)的可靠性。3.110kV配電網(wǎng)的接線方式3.1.110kV配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)單一的10kV配電網(wǎng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)大多數(shù)中小城市，即在城市市區(qū)邊緣建立具有110/35/10kV三繞組變壓器的110kV變電站，或具有35/10kV雙繞組變壓器的35kV變電站，由10kV電壓對(duì)市區(qū)的開關(guān)站、配電室或者柱上式變壓器送電，最后由10kV電壓對(duì)用戶供電。10kV配電網(wǎng)對(duì)用戶的供電方式基本如下：(1)從城區(qū)周邊或進(jìn)入城區(qū)的變電所，通過(guò)10kV配電室、開關(guān)或單臺(tái)公用配電變壓器。(2)它是一種直接供電方式，由城市周圍或進(jìn)入城市地區(qū)的變電站通過(guò)一條10kV電壓回路線路向用戶提供直接電能。(3)它是一種供用戶使用的單回路雙回路供電方式，從回路到用戶的供電方式和開環(huán)操作方式。(4)主饋線由隔離開關(guān)或斷路器操作，每個(gè)分段應(yīng)通過(guò)開關(guān)連接到其他相鄰電路。在發(fā)生故障時(shí)，負(fù)載可通過(guò)開關(guān)操作，由相鄰電路供電的多連接網(wǎng)絡(luò)供電模式。3.1.210kV配電網(wǎng)的典型接線模式及其供電可靠性影響配電網(wǎng)可靠性的因素很多，其中之一就是配電網(wǎng)的連接方式。不同的接線方式對(duì)可靠性的影響不同(陳中陽(yáng)等2014)，我國(guó)10kV配電網(wǎng)有四種典型的接線方式：?jiǎn)位芈?、單回路帶備用電源、環(huán)網(wǎng)和雙電源。單回路放射式：這種模式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，從供應(yīng)點(diǎn)看，所有設(shè)備都是串聯(lián)的，只要設(shè)備可用，串聯(lián)的設(shè)備越多，故障的可能性就越大，系統(tǒng)的可用性就越小。這種接線的電源可靠性較低，接線圖如圖3-1所示。圖3-1單回路放射式接線圖帶備用電源的單回路放射式：在這種連接方式中，備用電源是手動(dòng)操作還是自動(dòng)操作，其負(fù)荷點(diǎn)的故障率均與單回路放射式接線模式相同，但負(fù)荷點(diǎn)的每次故障平均停電持續(xù)時(shí)間及平均停電時(shí)間將會(huì)縮短，其縮短的時(shí)間取決于備用電源倒閘操作時(shí)間。接線圖見圖3-2。圖3-2帶備用電源的單回路放射式接線圖環(huán)網(wǎng)供電式：該供電模式可以是開環(huán)或閉環(huán)操作。這種連接方式具有很高的供電安全性，在電網(wǎng)發(fā)生故障或檢修時(shí)可以進(jìn)行電源切換，而且環(huán)網(wǎng)連接方式的可靠性與雙電源方式幾乎相當(dāng)，但投資相對(duì)較小。因此，環(huán)網(wǎng)連接方式是一種較好的連接方式。接線圖見圖3-3。圖3-3環(huán)網(wǎng)供電式接線圖雙電源供電式：該模式為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每個(gè)負(fù)荷可以同時(shí)從兩個(gè)電源處獲取電能，當(dāng)一回電源失效時(shí)，負(fù)荷由另一個(gè)電源獲取電能，這種模式的可靠性很高，但成本高，接線圖見圖3-4。圖3-4雙電源供電式接線圖3.2影響配電網(wǎng)供電可靠性的因素及原因分析3.2.1供電中斷的分類用戶停電可以分為故障停電和預(yù)先安排停電兩種狀況。詳見圖3-5。(1)故障停電是指供電系統(tǒng)無(wú)論何種原因未能按規(guī)定程序向調(diào)度部門提出申請(qǐng)，并在按供電合同要求的時(shí)間前得到批準(zhǔn)且通知用戶的停電。故障停電又可分為內(nèi)部故障停電和外部故障停電，前者是供電企業(yè)權(quán)限內(nèi)的停電中斷供電，后者是供電企業(yè)權(quán)限外的停電中斷供電。(2)預(yù)先安排停電可分為計(jì)劃停電、臨時(shí)停電和限電三種情況，計(jì)劃停電是有正式計(jì)劃安排的停電；臨時(shí)停電是事先無(wú)正式計(jì)劃安排；限電是在電力系統(tǒng)計(jì)劃的運(yùn)行方式下，分為系統(tǒng)電源不足限電和供電網(wǎng)限電。圖3-5停電性質(zhì)分類3.2.2影響供電可靠性的內(nèi)部因素(1)線路方面①線路非全相運(yùn)行。原因包括一相斷線，三相重合閘有一相合不上。②瓷瓶閃絡(luò)放電。絕緣子、瓷體常年暴露在空氣中，瓷面、瓷裙被污染，降低了絕緣子的絕緣電阻。當(dāng)它在雨中潮濕時(shí)，會(huì)產(chǎn)生空氣放電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致絕緣體斷裂。③斷線。施工不足或者風(fēng)吹導(dǎo)線，導(dǎo)致導(dǎo)線斷裂，或接觸點(diǎn)將處于弱接觸狀態(tài)。④倒桿。由于線路斷開，或因外力損壞；還有由于暴雨、洪水、養(yǎng)護(hù)不力等自然災(zāi)害，電桿根部土壤嚴(yán)重流失導(dǎo)致電桿倒塌。⑤短路。如果車輛與電桿相撞，電線或樹枝等異物落在導(dǎo)線上，造成導(dǎo)線直接碰撞，導(dǎo)致短路。⑥接地。導(dǎo)線斷裂并掉到地上，或落在電線桿上，或因?qū)Ь€與樹枝相撞接地。⑦跌落熔斷器故障。負(fù)載電流大或接觸不良導(dǎo)致觸頭燒損；或制造有問(wèn)題，操作人員用力過(guò)大，使瓷體斷裂；由于操作不當(dāng)導(dǎo)致相間電弧短路。。(2)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響因?yàn)闅v史遺留問(wèn)題，很多地方配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，有些結(jié)構(gòu)不符合安全標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不能有效、及時(shí)地消除，從而維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定；當(dāng)任何部分突然丟失時(shí)，其他部分應(yīng)超過(guò)事故過(guò)載規(guī)定，從而影響輸電和輸電能力；線路間互聯(lián)能力弱。配電系統(tǒng)在進(jìn)行改造、測(cè)試、保護(hù)和調(diào)整時(shí)，用戶會(huì)發(fā)生長(zhǎng)期停電，供電可靠性則大大降低。所以，配電網(wǎng)的要求是系統(tǒng)中任何嚴(yán)重的故障都要有效、及時(shí)地排除，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。對(duì)于用戶有重大安全或者經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)建立兩個(gè)電源。雖然經(jīng)過(guò)城市電網(wǎng)的不斷改造，現(xiàn)狀有所改善，但是歷史上債務(wù)過(guò)多，資金不足。所以要加快城市電網(wǎng)改造，采取有效實(shí)際的措施，降低出行率，防止擁堵事故的蔓延，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。(3)電源的供電能力這是根據(jù)需要變電站連續(xù)不斷地提供能源和電力的能力，這不能由一個(gè)具體的地方單位來(lái)解決，可以由相關(guān)部門根據(jù)負(fù)荷增加的需求進(jìn)行全局規(guī)劃，資本和其他因素。3.2.3影響供電可靠性的外部因素氣候因素隨著氣象變化，設(shè)備的故障率會(huì)發(fā)生變化。在氣候因素中，最重要的因素是雷擊事故，其次是暴雨、雨雪天氣，根據(jù)數(shù)據(jù)，雷擊破壞的主要原因是絕緣能力降低和吹風(fēng)，風(fēng)、雨等天氣導(dǎo)致故障，其根本原因是線路舞動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)線互相接觸造成短路。作業(yè)停運(yùn)它是一個(gè)總會(huì)發(fā)生的要素，但通過(guò)科學(xué)的管理，可以提高配電網(wǎng)可靠性。原因主要是施工不足造成停運(yùn)。制定合理的檢修計(jì)劃，可以使設(shè)備得到整體使用，必要時(shí)采用臨時(shí)供電系統(tǒng)，以防局部停電。調(diào)度運(yùn)行部門應(yīng)協(xié)調(diào)配合，盡快恢復(fù)供電，縮短設(shè)備放電和輸電過(guò)渡狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)間。人為因素人因失誤會(huì)影響配電網(wǎng)的供電安全，人因失誤可分為過(guò)失和外部員工過(guò)失，員工的失誤主要與事故有關(guān)，由于操作和維護(hù)人員的人為故障導(dǎo)致設(shè)備的錯(cuò)誤操作和不當(dāng)維護(hù)。通過(guò)培訓(xùn)，您可以提高人員的技能，為了減少疏忽的發(fā)生，外來(lái)工作人員的過(guò)錯(cuò)特別涉及到因用戶電纜的挖掘而造成的中斷、混亂、與車輛相撞、氣球懸掛等事故。預(yù)防措施和宣傳相關(guān)知識(shí)可以減少此類錯(cuò)誤的發(fā)生。

第4章配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性指標(biāo)4.1可靠性指標(biāo)國(guó)內(nèi)對(duì)配電網(wǎng)可靠性的研究大多集中在理論定位和算法分析上，為后續(xù)研究提供了一定的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，在算法計(jì)算和可靠性指標(biāo)結(jié)果處理方面也取得了進(jìn)展，然而，配電網(wǎng)可靠性分析的理論在實(shí)際工程中還需要進(jìn)一步的研究，因此，國(guó)內(nèi)許多高校和科研院所對(duì)此進(jìn)行了大量的學(xué)術(shù)交流，配電網(wǎng)的可靠性分析從而成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)(任銘2019)。在配電網(wǎng)的可靠性分析中分為2類：度量過(guò)去的性能和預(yù)測(cè)未來(lái)的性能。度量過(guò)去的性能，是指在現(xiàn)有的系統(tǒng)運(yùn)行下，記錄過(guò)去發(fā)生的故障次數(shù)和時(shí)間、維修次數(shù)和造成的停電時(shí)間、所連接的負(fù)荷數(shù)量和造成的缺電數(shù)額等值，做出對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。如果對(duì)當(dāng)前的系統(tǒng)評(píng)價(jià)高，則證明該系統(tǒng)工作良好：如果對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的評(píng)價(jià)不高，則證明當(dāng)前環(huán)境下系統(tǒng)可靠性不高，需要做出改善。預(yù)測(cè)未來(lái)的行為，是指利用現(xiàn)有的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)其內(nèi)在的規(guī)律，預(yù)測(cè)出該系統(tǒng)在未來(lái)的可靠性指標(biāo)走向，有助于分析該系統(tǒng)地在未來(lái)的情況。如果預(yù)測(cè)出來(lái)的指標(biāo)持續(xù)走低，則說(shuō)明該系統(tǒng)正在逐漸老化，需要更換設(shè)備材料等。4.2可靠性指標(biāo)建立的原則配電網(wǎng)供電安全指標(biāo)是衡量配電網(wǎng)可靠性水平的基礎(chǔ)。該指標(biāo)不僅要客觀反映系統(tǒng)的整體可靠性，還要有助于識(shí)別配電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，以便采取相應(yīng)的加固措施(韓俊等2020)。因?yàn)榕潆娋W(wǎng)絡(luò)的可靠性指標(biāo)是對(duì)配電網(wǎng)可靠性進(jìn)行過(guò)去性能的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)未來(lái)的走向，是可靠性分析的基礎(chǔ)和根本，所以，可靠性指標(biāo)需要有以下指標(biāo)：(1)能夠反映配電網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)在設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特性，以及系統(tǒng)的運(yùn)行情況和對(duì)用戶的影響，并能作為衡量有關(guān)因素的指標(biāo)。(2)該指標(biāo)應(yīng)當(dāng)能夠從該系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)中計(jì)算出來(lái)。(3)指標(biāo)能對(duì)未來(lái)的走向做出預(yù)測(cè)。4.3可靠性評(píng)估指標(biāo)可靠性指標(biāo)一般包括某元件或者整體系統(tǒng)的故障率、對(duì)應(yīng)故障所需要的修復(fù)時(shí)間和元件或者系統(tǒng)的年平均停電時(shí)間。故障率一般使用字母λ、修復(fù)時(shí)間一般使用字母γ、平均停電時(shí)間一般使用字母U、用戶數(shù)量一般使用N來(lái)表示。4.3.1配電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)評(píng)估的主要故障分析指標(biāo)串聯(lián)系統(tǒng)主要故障分析指標(biāo)串聯(lián)系統(tǒng)，它是由兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備組成的系統(tǒng)，當(dāng)有一個(gè)設(shè)備故障，系統(tǒng)就算故障。根據(jù)馬爾柯夫過(guò)程理論，可以推導(dǎo)出實(shí)用于工程計(jì)算的公式(4-1)(4-2)(4-3)式中4.3.2并聯(lián)系統(tǒng)主要故障分析指標(biāo)并聯(lián)系統(tǒng)，它是由兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備組成的系統(tǒng)。只有當(dāng)所有設(shè)備同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)才能被視為故障。換句話說(shuō)，只要其中一個(gè)設(shè)備工作，系統(tǒng)就處于工作狀態(tài)。兩元件并聯(lián)的計(jì)算公式(4-4)(4-5)(4-6)三元件并聯(lián)的計(jì)算公式(4-7)(4-8)(4-9)對(duì)串聯(lián)系統(tǒng)提示的三點(diǎn)注意事項(xiàng)，對(duì)并聯(lián)系統(tǒng)也同樣適用(陳文高1998)。4.3.3與用戶有關(guān)的配電網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估指標(biāo)首先計(jì)算出用戶全年總停電次數(shù)ACI(AnnualcustomerInterruption)和用戶全年總停電持續(xù)時(shí)間CID(CustomerInterruptionDuration)(4-10)(4-11)(1)系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)SAIFI(SystemAverageInterruptionFrequencyIndex)(4-12)式中SAIFI—系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)，次/(用戶年)；(2)用戶的平均停電頻率指標(biāo)CAIFI(ConsumerAverageInterruptionFrequencyIndex)(4-13)式中CAIFI—用戶的平均停電頻率指標(biāo)，次/(停電用戶·年)。受停電影響的總用戶數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法是用戶一年內(nèi)只要發(fā)生過(guò)停電事件，就按停電用戶計(jì)算。(3)系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)SAIDI(SystemAverageInterruptionDurationIndex)(4-14)式中SAIDI—系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)，min/(用戶·年)或h/(用戶·年)；(4)用戶的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)CAIDI(ConsumerAverageInterruptionDurationIndex)(4-15)式中CAIDI—用戶的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)，min/(停電用戶·年)或h/(停電用戶·年)；(5)平均供電可用率指標(biāo)ASAI(AverageServiceAvailabilityIndex)(4-16)式中ASAI—平均供電可用率指標(biāo)；8760—一年共有8760小時(shí)，h。(6)平均供電不可用率指標(biāo)ASUI(AverageServiceUnavailabilityIndex)(4-17)式中ASUI—平均供電不可用率指標(biāo)。4.3.4與負(fù)荷和電量有關(guān)的指標(biāo)(1)平均系統(tǒng)缺電指標(biāo)ASCI(AverageSystemConstrainIndex)(4-18)式中ASCI—平均系統(tǒng)缺電指標(biāo)，kVA·h/用戶或kWh/用戶。(2)總電量不足ENS(EnergyNotSupplied)(4-19)(4-20)上述的指標(biāo)，既可用于現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)可靠性的統(tǒng)計(jì)分析，即估量過(guò)去的性能，又能預(yù)測(cè)配電網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)行為。一般是經(jīng)常用ASAI和ASUI來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)的可靠性(陸子凱2020)。配電網(wǎng)系統(tǒng)是整個(gè)電力系統(tǒng)的末端環(huán)境，其主要作用就是承擔(dān)電力系統(tǒng)分配以及供應(yīng)功能，具有重要的作用。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，隨著各種技術(shù)手段的不斷成熟，在大數(shù)據(jù)等技術(shù)支持下，有效地提升配電網(wǎng)供電可靠性(張晏玉和雷才嘉2019)。

第5章基于故障模式后果分析法對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)可靠性的算法分析配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法主要分為解析法和模擬法，分析法主要應(yīng)用于技術(shù)應(yīng)用中，故障模式后果分析法是分析方法之一(李閆遠(yuǎn)等2019)。所謂故障模式后果分析法，就是利用元件可靠性數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)故障指標(biāo)。具體做法是建立故障模式后果表，查清每個(gè)基本故障事件及其后果，然后加以綜合分析?？煽啃灾笖?shù)由其計(jì)算得來(lái)(TianshiWangandYunWu2012)。它不僅適用于一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，而且可以推廣到有或沒(méi)有負(fù)載轉(zhuǎn)移裝置的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的所有誤差過(guò)程和恢復(fù)過(guò)程的綜合分析和計(jì)算。5.1簡(jiǎn)單放射狀配電網(wǎng)的特點(diǎn)利用簡(jiǎn)單的放射狀網(wǎng)絡(luò)向用戶提供電能是配電系統(tǒng)最基本的形式，這種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是所有設(shè)備通過(guò)電源串聯(lián)，其支線的設(shè)備也與干線的一段或多段串聯(lián)，典型接線如圖5-1所示。圖5-1放射狀配電網(wǎng)路典型圖QF—配電干線斷路器FU—熔斷器QS—隔離開關(guān)a、b、c負(fù)荷點(diǎn)MS—主電源圖5-1中，系統(tǒng)單電源供電。假設(shè)配電變電站的母線和斷路器完全可靠，負(fù)荷點(diǎn)a、b、c通過(guò)熔斷器的分支線供電。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，操作隔離開關(guān)，切斷故障部分，其他部分繼續(xù)運(yùn)行。對(duì)于配電系統(tǒng)中的兩端供電網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型供電網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)如果在正常運(yùn)行時(shí)斷開正常的開路點(diǎn)，就可以形成一個(gè)簡(jiǎn)單的放射狀網(wǎng)絡(luò)，所以，配電網(wǎng)可靠性評(píng)估是配電網(wǎng)可靠性評(píng)估的基礎(chǔ)。5.1.1單端供電網(wǎng)絡(luò)的可靠性評(píng)價(jià)以圖5-1所示的放射狀供電系統(tǒng)為例，應(yīng)用故障模式后果分析法進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)。(1)假定系統(tǒng)各元件的可靠性指標(biāo)及參數(shù)如表5-1所示。表5-1圖5-1中放射狀配電系統(tǒng)元件的可靠性指標(biāo)及參數(shù)元件指標(biāo)故障率(次/km·年)平均修復(fù)時(shí)間(h)隔離開關(guān)操作時(shí)間(h)負(fù)荷點(diǎn)供電用戶數(shù)(戶)連接負(fù)荷(kW)供電干線0.13.0分支線0.251.0QS1、QS20.5負(fù)荷點(diǎn)a2501000負(fù)荷點(diǎn)b100400負(fù)荷點(diǎn)c50100根據(jù)公式(4-1)～式(4-3)，建立故障模式后果分析表，如表5-2所示。表中，λ為故障率，γ為每次故障平均停電時(shí)間，U為年平均停電時(shí)間。表5-2圖5-1中放射狀單端供電配電系統(tǒng)故障模式后果分析表位置負(fù)荷點(diǎn)a負(fù)荷點(diǎn)b負(fù)荷點(diǎn)cλγＵλγＵλγＵ次/年hh/年次/年hh/年次/年hh/年供電線路2km段0.23.00.60.23.00.60.23.00.63km段0.30.50.150.33.00.90.33.00.91km段0.10.50.050.10.50.150.13.00.3分支線路3km段0.751.00.752km段0.51.00.51km段0.251.00.25總計(jì)1.351.151.551.11.862.050.852.412.05表5-2中，①負(fù)荷點(diǎn)a的故障率為負(fù)荷點(diǎn)a每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)a的年平均停電時(shí)間為②負(fù)荷點(diǎn)b的故障率為負(fù)荷點(diǎn)b每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)b的年平均停電時(shí)間為③負(fù)荷點(diǎn)c的故障率為負(fù)荷點(diǎn)c每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)c的年平均停電時(shí)間為(3)計(jì)算與用戶和負(fù)荷有關(guān)的其他指標(biāo)，得出用戶全年總停電次數(shù)ACI及用戶總停電持續(xù)時(shí)間CID。根據(jù)表5-1及表5-2可得計(jì)算與用戶有關(guān)的指標(biāo)：①系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)SAIFI②用戶的平均停電頻率指標(biāo)CAIFI③系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)SAIDI④用戶的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)CAIDI⑤平均供電可用率指標(biāo)ASAI⑥平均供電不可用率指標(biāo)ASUI計(jì)算與負(fù)荷和電量有關(guān)的指標(biāo)，即①總電量不足ENS②平均系統(tǒng)缺電指標(biāo)ASCI評(píng)價(jià)采用單端供電手動(dòng)切換故障方式，供電干線某段故障時(shí)，均會(huì)造成對(duì)本段和后段干線所連接分支線的負(fù)荷停電3小時(shí)，即必須等到故障段故障切除后恢復(fù)供電，對(duì)前段干線所連接分支線的負(fù)荷停電0.5小時(shí)，即隔離開關(guān)的操作時(shí)間。供電分支線故障時(shí)，熔斷器FU將分支線和供電干線斷開，只對(duì)本段負(fù)荷點(diǎn)造成停電1.0小時(shí)。在所有的指數(shù)中，系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)SAIFI和用戶的平均停電頻率指標(biāo)CAIFI指數(shù)相等，這是因?yàn)樵谠摼W(wǎng)絡(luò)中，用戶和停電用戶屬于同等概念，由于該系統(tǒng)中的所有用戶在停電時(shí)不可避免地會(huì)受到影響，因此是等價(jià)的。在上述網(wǎng)絡(luò)中，所采用的是最基本的一種接線方式，如果在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮更多的因素，并分析一下新網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)指標(biāo)的變化情況，有助于得出哪種接線對(duì)系統(tǒng)的可靠性最好。5.1.2有備用電源、手動(dòng)分段的配電系統(tǒng)有備用電源、手動(dòng)分段的配電系統(tǒng)如圖5-2所示。圖5-2有備用電源、手動(dòng)分段的配電系統(tǒng)AS—備用電源圖5-2中，備用電源AS由隔離開關(guān)QS3與主系統(tǒng)相連。當(dāng)主系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可手動(dòng)閉合QS3。假定QS3倒閘操作的時(shí)間為1h，系統(tǒng)其它元件的可靠性指標(biāo)及參數(shù)仍如表5-1所示?，F(xiàn)按故障模式后果分析法分析評(píng)價(jià)如下。(1)建立故障模式后果分析表。如表5-3所示。表中各量的含義同表5-2。表5-3有備用電源、手動(dòng)分段的配電系統(tǒng)故障模式后果分析表位置負(fù)荷點(diǎn)a負(fù)荷點(diǎn)b負(fù)荷點(diǎn)cλγＵλγＵλγＵ次/年hh/年次/年hh/年次/年hh/年供電線路2km段0.23.00.60.21.00.20.21.00.23km段0.30.50.150.33.00.90.31.00.31km段0.10.50.050.10.50.050.13.00.3分支線路3km段0.751.00.752km段0.51.00.51km段0.251.00.25總計(jì)1.351.151.551.11.51.650.851.241.05(2)計(jì)算與用戶和負(fù)荷有關(guān)的指標(biāo)。表5-2中，①負(fù)荷點(diǎn)a的故障率為負(fù)荷點(diǎn)a每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)a的年平均停電時(shí)間為②負(fù)荷點(diǎn)b的故障率為負(fù)荷點(diǎn)b每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)b的年平均停電時(shí)間為③負(fù)荷點(diǎn)c的故障率為負(fù)荷點(diǎn)c每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)c的年平均停電時(shí)間為(3)計(jì)算與用戶和負(fù)荷有關(guān)的其他指標(biāo)，得出用戶全年總停電次數(shù)ACI及用戶總停電持續(xù)時(shí)間CID。根據(jù)表5-1及表5-3可得計(jì)算與用戶有關(guān)的指標(biāo)：①系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)SAIFI②用戶的平均停電頻率指標(biāo)CAIFI③系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)SAIDI④用戶的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)CAIDI⑤平均供電可用率指標(biāo)ASAI⑥平均供電不可用率指標(biāo)ASUI計(jì)算與負(fù)荷和電量有關(guān)的指標(biāo)，即①總電量不足ENS②平均系統(tǒng)缺電指標(biāo)ASCI(4)評(píng)價(jià)如圖5.2所示，供電干線2km段故障時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)b、c可由備用電源AS供電，停電時(shí)間為操作QS3的時(shí)間，即1小時(shí)。負(fù)荷點(diǎn)a必須等到2km干線修復(fù)之后才能恢復(fù)正常供電，停電時(shí)間為3小時(shí)。供電干線3km段故障時(shí)，與該干線直接連接的負(fù)荷點(diǎn)b必須等到故障干線修復(fù)之后才能恢復(fù)供電，停電3小時(shí)。負(fù)荷點(diǎn)a需要停電0.5小時(shí)，為操作QS'的時(shí)間。負(fù)荷點(diǎn)c需要停電1小時(shí)，為操作QS3的時(shí)間，QS3閉合之后接入備用電源AS。供電干線1km故障時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)c只能等待故障干線的修復(fù)，因?yàn)樨?fù)荷點(diǎn)c不管接入主電源MS或者備用AS都需要供電干線lkm段的連接。停電時(shí)間為3小時(shí)。負(fù)荷點(diǎn)a、b停電0.5小時(shí)，為操作QS'、QS1、QS2中的最大時(shí)間。分支線故障時(shí)，修復(fù)時(shí)間為1小時(shí)，修復(fù)之后恢復(fù)供電，對(duì)供電干線不造成影響。5.1.3備用電源自動(dòng)投入裝置、負(fù)荷轉(zhuǎn)移概率0.5配電方式備用電源自動(dòng)投入裝置、負(fù)荷轉(zhuǎn)移概率0.5配電方式如圖5-3所示，虛線部分表示可能轉(zhuǎn)移的部分，表示備用電源在正常供電之外，有50%的情況能接受該區(qū)域的負(fù)荷壓力?，F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)發(fā)生各種故障時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)a、b、c造成的影響作出分析。圖5-3備用電源自動(dòng)投入裝置、負(fù)荷轉(zhuǎn)移概率0.5配電方式圖(1)經(jīng)計(jì)算后的故障后果分析表在該種接線方式下，供電干線的故障會(huì)造成兩種不同的影響。某供電干線故障時(shí)，故障段的分支線必須等待故障修復(fù)完全：故障段之前的供電干線可以在0.5時(shí)后接入主電源：故障段之后的供電干線則視概率而定，等待故障段修好后接入主電源網(wǎng)絡(luò)或者等待備用電源閉合，概率各占50%。因此，在后一種情況下，需要停電的平均時(shí)間tav如下，并建立故障模式后果表5-4。表5-4備用電源自動(dòng)投入裝置、負(fù)荷轉(zhuǎn)移概率0.5配電方式故障模式后果分析表位置負(fù)荷點(diǎn)a負(fù)荷點(diǎn)b負(fù)荷點(diǎn)cλγＵλγＵλγＵ次/年hh/年次/年hh/年次/年hh/年供電線路2km段0.23.00.60.22.00.40.22.00.43km段0.30.50.150.33.00.90.32.00.61km段0.10.50.050.10.50.150.13.00.3分支線路3km段0.751.00.752km段0.51.00.51km段0.251.00.25總計(jì)1.351.151.551.11.681.850.851.821.55(2)計(jì)算與用戶和負(fù)荷有關(guān)的指標(biāo)。表5-2中，①負(fù)荷點(diǎn)a的故障率為負(fù)荷點(diǎn)a每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)a的年平均停電時(shí)間為②負(fù)荷點(diǎn)b的故障率為負(fù)荷點(diǎn)b每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)b的年平均停電時(shí)間為③負(fù)荷點(diǎn)c的故障率為負(fù)荷點(diǎn)c每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)c的年平均停電時(shí)間為(3)計(jì)算與用戶和負(fù)荷有關(guān)的其他指標(biāo)，得出用戶全年總停電次數(shù)ACI及用戶總停電持續(xù)時(shí)間CID。根據(jù)表5-1及表5-3可得計(jì)算與用戶有關(guān)的指標(biāo)：①系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)SAIFI②用戶的平均停電頻率指標(biāo)CAIFI③系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)SAIDI④用戶的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)CAIDI⑤平均供電可用率指標(biāo)ASAI⑥平均供電不可用率指標(biāo)ASUI計(jì)算與負(fù)荷和電量有關(guān)的指標(biāo)，即①總電量不足ENS②平均系統(tǒng)缺電指標(biāo)ASCI(4)評(píng)價(jià)該接線方式下，負(fù)荷轉(zhuǎn)移的概率為0.5，會(huì)對(duì)故障干線之前的干線造成封閉，只能等待故障的修復(fù)，停電3小時(shí)；會(huì)對(duì)故障干線之后的干線段造成兩種影響，一種是等待備用電源的供電，一種是等待故障修好之后接入主線路中，概率各自占50%，所以等效的停電時(shí)間成為了2小時(shí)。在各項(xiàng)指標(biāo)中，與停電時(shí)間相關(guān)的指標(biāo)值增大，但是優(yōu)于第一種接線方式。用戶全年總停電次數(shù)ACI、系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)SAIFI、用戶的平均停電頻率指標(biāo)CAIFI指標(biāo)值不變，總電量不足ENS處于前兩種方式之間。5.1.4備用電源自動(dòng)投入裝置、但分支線死接在干線上的配電方式備用電源自動(dòng)投入裝置、但分支線死接在干線上的配電方式如圖5-4所示，現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)發(fā)生各種故障時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)a，b，c造成的影響作出分析。圖5-4備用電源自動(dòng)投入裝置、但分支線死接在干線上的配電方式圖(1)經(jīng)計(jì)算后的故障后果分析表當(dāng)采用該種接線方式時(shí)，分支線故障時(shí)不能和網(wǎng)絡(luò)及時(shí)斷開，仍舊和供電干線相連接，所以分支線故障時(shí)，相當(dāng)于所接的供電干線的故障，但是還需要比較干線故障修復(fù)時(shí)間和分支線修復(fù)時(shí)間，當(dāng)修復(fù)分支線故障所花時(shí)間大于修復(fù)供電干線時(shí)間，按照修復(fù)分支線時(shí)間計(jì)算；當(dāng)修復(fù)供電干線時(shí)間較多時(shí)，按照修復(fù)供電干線時(shí)間計(jì)算，建立故障模式后果表5-5。表5-5備用電源自動(dòng)投入裝置、但分支線死接在干線上的配電方式故障模式后果分析表位置負(fù)荷點(diǎn)a負(fù)荷點(diǎn)b負(fù)荷點(diǎn)cλγＵλγＵλγＵ次/年hh/年次/年hh/年次/年hh/年供電線路2km段0.23.00.60.23.00.60.23.00.63km段0.30.50.150.33.00.90.33.00.91km段0.10.50.050.10.50.050.13.00.3分支線路3km段0.751.00.750.751.00.750.751.00.752km段0.50.50.250.51.00.50.51.00.51km段0.250.50.1250.250.50.1250.251.00.25總計(jì)2.10.921.932.11.42.932.11.573.3(2)計(jì)算與用戶和負(fù)荷有關(guān)的指標(biāo)。表5-2中，①負(fù)荷點(diǎn)a的故障率為負(fù)荷點(diǎn)a每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)a的年平均停電時(shí)間為②負(fù)荷點(diǎn)b的故障率為負(fù)荷點(diǎn)b每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)b的年平均停電時(shí)間為③負(fù)荷點(diǎn)c的故障率為負(fù)荷點(diǎn)c每次故障平均停電時(shí)間為負(fù)荷點(diǎn)c的年平均停電時(shí)間為(3)計(jì)算與用戶和負(fù)荷有關(guān)的其他指標(biāo)，得出用戶全年總停電次數(shù)ACI及用戶總停電持續(xù)時(shí)間CID。根據(jù)表5-1及表5-3可得計(jì)算與用戶有關(guān)的指標(biāo)：①系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)SAIFI②用戶的平均停電頻率指標(biāo)CAIFI③系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)SAIDI④用戶的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)CAIDI⑤平均供電可用率指標(biāo)ASAI⑥平均供電不可用率指標(biāo)ASUI計(jì)算與負(fù)荷和電量有關(guān)的指標(biāo)，即①總電量不足ENS②平均系統(tǒng)缺電指標(biāo)ASCI(4)評(píng)價(jià)當(dāng)采用分支線死接在干線上的接線方式時(shí)，分支線對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響都將發(fā)生巨大的變化。負(fù)荷點(diǎn)的故障不僅與元件的數(shù)量和元件故障有關(guān)系，還與故障段能否從網(wǎng)絡(luò)中隔離出來(lái)有關(guān)系。采用該接線方式時(shí)，分支線故障時(shí)，不能與所連接的干線隔離，導(dǎo)致故障段延伸到了供電干線，該供電干線的故障導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的QS發(fā)生動(dòng)作，造成了停電范圍的擴(kuò)大化。當(dāng)采用前幾種方法，即分支線安裝熔斷器方式時(shí)，分支線故障使熔斷器動(dòng)作而與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷開，既保護(hù)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，又減少了停電范圍。

第6章四種接線方式的比較6-1對(duì)四種接線方式選擇的說(shuō)明第一種接線方式為最基本的、最理論的接線方式，不考慮故障消除的概率，選擇它有助于對(duì)各種接線方式作出比較。第二種方式，是基于第一種方式進(jìn)行了改進(jìn)，且不考慮備用電源所能承受的負(fù)荷，是一種理想的接線方式。第三種方式在第二種方式的基礎(chǔ)上考慮了備用電源所承載負(fù)荷的因素。第四種方式與第二種方式相比較，關(guān)鍵考慮了分支線是否能和網(wǎng)絡(luò)良好斷開的因素對(duì)可靠性的影響。選擇這幾種不同的接線方式，能更好地分析配電網(wǎng)絡(luò)的工作方式和各種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)，有助于對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的選擇和接線方式作出選擇，從而達(dá)到更高的可靠性供電指標(biāo)。6-2對(duì)配電網(wǎng)可靠性各個(gè)指標(biāo)的分析表6-1放射性配電網(wǎng)絡(luò)四種不同配電方式下的可靠性分析指標(biāo)指標(biāo)第1種接線方式第2種接線方式第3種接線方式第4種接線方式ACI490490490840CID695605650941SAIFI1.231.231.232.1SAIDI1.741.511.632.35CAIDI1.421.231.331.12ASAI0.9998020.9998270.9998140.999732ASUI0.0001980.0001730.0001860.000268ENS2575231524453432ASCI6.34755.78756.11258.5800由上一章的計(jì)算，得到了配電網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)可靠性指標(biāo)，將各個(gè)指標(biāo)匯總成表，見表6-1。由表6-1，將各個(gè)指標(biāo)在不同接線方式下的值繪出折線圖，可以清晰地看出其中的差異，見圖6-1～圖6-9，并由圖作出簡(jiǎn)要分析。圖6-1用戶全年總停電次數(shù)折線圖由圖6-1可知，ACI指標(biāo)中，只有第4種接線方式指標(biāo)值很高，原因就是因?yàn)榈?種方式死接在供電干線上，從而使斷路器和隔離開關(guān)做多余的動(dòng)作，總停電次數(shù)上升。其余三種方式下，分支線均能和供電干線隔離，總停電次數(shù)相同。圖6-2用戶總停電持續(xù)時(shí)間折線圖由圖6-2可知，每種接線方式的用戶總停電持續(xù)時(shí)間不同，相比圖6-1可知，用戶總停電時(shí)間是否相同和用戶全年停電次數(shù)相同無(wú)關(guān)，只和它們各自的接線方式相關(guān)。第2種停電持續(xù)時(shí)間最短，第4種停電時(shí)間最長(zhǎng)。圖6-3系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)折線圖由圖6-3可知，系統(tǒng)的平均停電頻率指標(biāo)與用戶全年總停電次數(shù)變化相當(dāng)，兩者的商為總用戶數(shù)。圖6-4系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)折線圖由圖6-4可知，系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)與用戶全年總停電時(shí)間指標(biāo)變化也是相同的，二者的商為總用戶數(shù)。