摘要：近年来，用户对用电可靠性要求逐渐增加，配电网可靠性研究得到了众多学者的关注。本文介绍了配网可靠性指标，并分析了配网自动化技术对供电可靠性影响，包括自动化故障定位、变电站自动化、馈线自动化。提出了可靠性评估流程，制定两种方案展开算例分析。结果表明，配电网自动化方案对配电网可靠性的提高具有非常大的作用。
关键词：配网自动化；配电网；可靠性
配网自动化建设融合了电子自动化、网络技术、通讯技术、人工智能技术，在传统配电网的基础上进行简化，弥补了传统配电网布局复杂的不足，符合当前社会发展的供电需求，在一定程度上提高了电力系统运行效率[1]。本文将对配网可靠性指标进行概述，分析配网自动化技术对供电可靠性影响，并做出相应评估。
一、配网可靠性指标概述
配网可靠性指标有两项，其中一项是负荷点指标，另外一项是系统指标[2]。前者的可靠性指标包括故障平均停电持续时间t、平均停电时间h、平均故障率 ，三者时间的关系为 ；后者短时间停电频率、长时间停电频率、平均供电可用度、长时间停电连续时间、平均电量不足、总电量不足。
目前，大部分企业均使用数字化高科技设备，对供电质量的要求逐渐加大，如果停电，会对企业造成非常严重的经济损失。据调查，大部分停电事故均为短时间停电，已经成为供电可靠性影响的主要因素[3]。
本文将连续超出5分钟的停电命名为长时停电，将低于5分钟的停电命名为短时停电。其中，短时停电的持续时间界定更加明确，所以，在对供电可靠性进行评估时，将短时停电次数作为重点评估对象。
二、配网自动化技术对供电可靠性影响分析
1、自动化故障定位分析
自动化故障定位系统主要由三部分构成，分别是通信设备、故障信息指示器、故障距离评估器。在研究区域变电站安装距离评估器，在多个配电线路中，挑选出合适的线路安装故障信息指示器。当故障发生时，该设备会自动计算出变电站与故障发生点之间的距离。如果故障距离范围之内为单条馈线，那么依据故障距离即可获取故障点，完成故障定位；如果在其范围之内不只一条馈线，那么在获取故障距离以后，还要使用故障指示器，利用该器件提取故障信息，从而确定故障发生点与故障线路。
通过使用上述两种设备，不仅减少了故障定位花费时间，而且使得SAIDI指标以此得到改善。将其与人工故障定位相比发现，自动化故障定位操作更加简便，无需反复试拉闸。
2、变电站自动化分析
变电站自动化技术由两部分构成，其中一部分是变电站自动化，另外一部分是自动化技术。在重要区域安装智能设备，对变电站设备的运行参量以及其内部含有的元件进行实时监测，并对采集到的数据信息进行处理与分析，依据分析结果对其采取协调与控制处理措施。区域变电站自动化除了具有自动化检测功效，而且还可以将发生故障的器件隔离开，使得变电站在短时间内恢复正常运行。在变电站自动化的作用下，长时停电现象发生次数明显减少，大部分停电为大短时停电，所以，MAIFI短时停电次数逐渐增加。
为了扩大配网控制与监测范围，必须对变电站自动化进行升级。由于变电站与用电负荷、馈线相连，所以除了考虑经济因素以外，还要考虑其实施的必要性，不需要全面覆盖自动化。在实际操作当中，选取一些区域比较特殊的变电站，对其进行自动化升级。完成自动化升级以后，需要采用自动故障定位技术，建立远程网络隔离故障，使其在短时间内恢复供电。所以，是改善系统的SAIDI指标是变电站自动化升级的重要内容。
3、馈线自动化分析
配电站与变电站自动化不仅实现了故障定位，而且还能够采取远程操作隔离故障，快速恢复供电。但是要想实施该项操作，需要有维修人员配合，调用中心工人共同完成。馈线自动化可以依据馈线等级的不同，分别对故障进行定位操作，将其中有问题的线路隔离，从而达到恢复供电的目的。
该项技术依据继电保护原理，采用谐振接地的方式，补偿单向继电故障电流对应的电容分量，经过补偿处理后，限制了故障电流，此时故障电弧自动熄灭。针对这种情况，使用负荷开关切断短路电流，依据检测到的故障信息、开关所处状态、网络拓扑分析结果，对故障发生区域做出有效判断，将遥控命令下发至各个区域，隔离故障，将变电站的闭合联络开关与出现开关重叠到一起，从而达到恢复非故障线路供电的目的。
馈线自动化后，此时系统将自动将故障隔离开，无需调用中心工作人员来执行恢复供电操作，从隔离到恢复所需时间低于短时停电时间。所以，SAIDI指标与SAIFI指标均得到了改善，得到最明显改善的是MAIFI。
三、可靠性评估流程
第一步：输入配电网系统参数与可靠性分析数据，判断是否需要考虑外部故障影响，如果需要，则输入配电网外部故障数据，反之，执行第二步骤；
第二步：判断是否完成所有意外事故的评估。如果已经完成，则计算系统负荷点的可靠性指标，结束评估流程，反之，执行下一操作步骤；
第二步：生成下一个基本以外事故，并发出故障通告；
第三步：做出近似故障定位，并部署故障处理决策，判断系统能否远程隔离故障或者恢复供电，如果能，则采取远程隔离故障或者恢复供电处理措施，反之，跳转至第五步；
第四步：判断是否所有远程倒闸操作均已完成，如果是则向故障区域派遣维修小组，反之在下一次远程倒闸中重构网络，则采取远程隔离故障或者恢复供电处理措施；
第五步：识破故障区域，采取手动倒闸方法隔离故障，使得无故障区域供电得以恢复，找出精确的故障元件与故障点，采取修复处理措施，替换发生故障的元件。通过手动倒闸方式或者远程倒闸方式恢复供电，评估基本以外事故对用户用电造成的影响，执行第二步。
四、算例分析
本文在IEEE RBTS BUS6系统的基础上进行改造，得到一个新的系统结构，如图1所示。该系统中有4条馈线出线，1条10KV的母线，馈线总条数为64，负荷点个数为40，配电变压器总台数为38台。假设每年1千米馈线发生故障0.06次，配电变电站每年发生故障0.015次，断路器可靠动作100%，元件平均恢复使用时间为5小时，建立以下2个方案，分析配网供电可靠性。
方案1：采用配网自动化技术，故障区域自动被切除，恢复供电，负荷转代与切除故障使用的时间为15分钟。
方案2：当元件发生故障时，采用人工处理方式，将故障切除，恢复非故障区域供电，负荷转代与切除故障使用的时间为2小时。
本文使用蒙特卡洛模拟方法，分别对这两种方案的系统可靠性指标进行计算，如表1所示为系统可靠性指标。
通过观察表1结果可知，配电网自动化方案对配电网可靠性的提高具有非常大的作用。
总结
配网自动化技术不仅可以减小故障搜索范围，而且还能够在短时间内恢复供电，使得配网供电可靠性得以提升。本文在IEEE RBTS BUS6系统的基础上进行改造，对2种方案的可靠性指标分别进行计算。算例结果表明，配电网自动化方案对配电网可靠性的提高具有非常大的作用，有助于电网快速发展。
参考文献：
[1]刘健，刘超，张小庆，等.基于供电可靠性的配电网继电保护规划[J].电网技术，2016，40（7）：2186-2191.
[2]赵洪山，赵航宇，侯杰群，刘宏杨.需求响应对配电网供电可靠性影响分析[J].电力自动化设备，2017（1）：8-14.
[3]李卫良，刘蓉晖.分布式光伏对智能配网馈线电压影响灵敏度研究[J].中国电力，2016，49（11）：88-93.
论文作者:陈立辰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/19
标签：故障论文; 可靠性论文; 变电站论文; 指标论文; 配电网论文; 区域论文; 馈线论文; 《电力设备》2017年第17期论文;