(国网盐池县供电公司 宁夏回族自治区吴忠市盐池县 751500)
摘要：数据信息时代及网络时代的到来，使一切社会生产设备都实现自动化和智能化，配电网已经实现了自动化供电，不但方便了我们的生活，还有效提高供电行业的持续性发展，从而促进我国经济全面发展，但是配电网实现自动化的同时也出现很多成本上的问题，给配电网供电可靠性的投资带来很大的风险。所以为实现配网自动化系统的高成本效益，本文详细分析配网自动化系统可靠性成本效益。
关键词：配电网；可靠性；配网自动化
1城市配网自动化概述
1.1城市配网自动化的功能
目前，城市配网自动化的功能可以分为以下方面进行叙述：在电压管理系统中，城市配网自动化可以使其具有自动控制无功补偿电容器投切的功能；城市配网自动化还能够自动地监控电力系统的实时动态，并对监控系统进行自动采集，从而可以有效地监控城市配网的运行状态，实时采集运行数据和信息，还能够通过对采集的数据进行分析及时地发现运行故障，同时系统还兼具报警功能；在电能计费系统中，自动抄表、自动生成电能账单等这些功能可以大大节约工作人员的时间和精力，同时还确保了抄表的准确性；在用电客户信息管理系统中，用电客户的各项信息都能做到及时存储并且能够精确地查找客户信息，以免在需要客户信息时还要逐个进行查找，不仅浪费大量的时间，还对工作效率造成影响；配网故障诊断系统可以结合标准参数及时有效地对配网的运行状态进行分析，一旦有运行故障出现，故障诊断系统便会立即停止对该区域的供电，并安排专业人员进行现场维修和记录，确保城市配网系统能够安全、可靠地运行。
1.2城市配网自动化的特点
城市配网自动化的关键目的就是实现配网运行的自动化，使供电企业的供电质量和配网运行效率得到进一步的提高。城市配网自动化是集多种先进技术于一体的高新技术，不仅能够实现离线监控和智能监控，还能为电力企业节约大量的人力和物力，与此同时，配网自动化对于故障的发现及时有效，极大地缩短了故障时间。
2配网自动化对可靠性的影响及其定量评估模型
配网自动化系统主要包括配电主站、配电终端、配电子站和通信通道等，一般采用自动重合器、自动分段器等新型开关，能对线路故障进行快速定位、自动隔离，以缩小故障停电范围，快速恢复非故障段供电，大大提高了供电系统可靠性。
配电网的结构大多呈辐射状，在正常运行时是开环的，典型的配电网结构如图1所示。正常状态下，联络开关Si断开，两支辐射状线路分别由变电站M1，M2供电。在实施配网自动化改造后，分段开关S1～Sn－1都会设置馈线终端单元(FTU)，当某一线路或者元件发生故障，馈线终端单元通过通信通道将采集到的故障信息传送到调度中心上，然后控制相应的开关进行分合操作。
3配电网自动化系统的成本效益
配电网自动化能够减少电力系统故障范围、停电时间等，但建设配网自动化的资金投入量大且涉及范围广，其它费用开销大，可靠性提高的同时，相应的成本也随之增加。为实现可靠性与低投资成本的配电网自动化，要求相关工作人员在实现配电网自动化过程中，根据两者之间的线性关系，协调两者之间的关系，并制定科学合理的自动化规划方案。自动化配电网实现时必须站在满足用户需求及高水平供电可靠性指标的基础上，提出合理的供电总成本规划，以此减低实现配电网自动化的投资成本，提高成本效和可靠性效益。这里的可靠性效益是指相关工作人员通过多种措施将电力系统升级到达到某个可靠性水平上，并使用户获得最佳用电效益的一个效益过程。
图1 配电网辐射状网络结构
在图1中，当线路2发生故障时，断路器CB1会跳开，S1上的FTU会检测到故障电流和失压状态，而S2的FTU仅检测到失压信息，此时，S1，S2会快速跳开，并合上联络开关恢复非故障段线路的正常供电。
4配电网自动化综合评估流程
根据相关调查及研究，可以将配电网自动化综合评估流程归纳为以下几点：以配电网的电源为起点，以配电网的分段开关为终点，然后在配电网自动化综合评估过程中保持电能负荷的均衡，并将配电网分成多个辐射状子网；对第多个相应的子网进行全面的故障检测，并将故障记录生成故障集合；对故障集合中的每一个故障事件或情况进行详细、科学和全面的分析，然后筛选出在配网自动化过程中形成的产生影响故障和不产生影响故障，并将两类事件分别保存在相应的集合中；根据相关公式，结合配电网内各负荷点，计算出相应的可靠性指标。对不同的故障集合，其计算方法不一样，相关集合的可靠性指标使用停电时间改善量Δt修正方法计算；非相关集合的可靠性指标，采用传统的配电网计算方法；计算出每一个配电网中辐射状子网的可靠性指标，最后将这些可靠性指标集合起来形成多组指标数据；根据配电网串联故障事件的等效性，将多组子网的可靠性指标数据，相加生成配网自动化系统的可靠性指标；根据配网自动化系统的效益和成本，结合多组子网的可靠性指标数据计算出净投资利润。
5案例分析
本文案例选取某地区的配电网（如图2所示）作为配网自动化系统可靠性成本效益的研究对象，案例中的变压器故障率为每一年1.5%次，并假设该配电网中的熔断器可靠性为100%，则该案例中配电网的前定位和隔离故障操作作总时间一共为60min；备用电源和备用变压器总切换时间均为90min；所有配电网的故障修复总时间均为240min；配网自动化实现后的故障定位、故障隔离和及开关切换操作总时间为2min，负荷点用户数为单位的恒定值。
图2 配电网结构示意
根据上文提到的可靠性指标计算方法，可以将配网自动化系统中平均停电频率、平均停电持续时间、用户平均停电时间、平均供电率和等作为比较实现配电网自动化前后的系统可靠性指标，根据案例相关数据参数推算出的可靠性指标，如表1所示，推算出的系统经济性评估指标，如表2所示。
表1 配电网实现自动化前后的系统可靠性指标
从表1不难看出配电网实现自动化后的平均停电频率、平均停电持续时间、用户平均停电时间分别降低了0.4063次/（户?年）、1.1845h/（户?年）、1.6742（h/户），平均供电率提高了0.10024536，说明该地区的配电网自动化实现方案取得良好效果，值得推广。
配网自动化实现过程中，包括了配电主站建设部分、配电子站建设部分、配电终端建设部分和通讯系统建设部分，这些建设部分初期投资的大体总成本为3000万元，辐射状子网投资占全网投资的10%，共占360万，该自动化设计方案中的投资回收率被设为8%，自动化实现年设为20年，相关自动化实现设备的寿命设为25年，维护费为初始投资值5%，该配电网自动化系统的总成本为34.98万元/年，结合表1中的可靠性指标，可以计算出相应的配电网系统经济性评估指标，如表2所示。
表2 配电网实现自动化前后的系统经济性评估指标
由表2不难看出，配电网实现自动化后的经济效益提高了40.1562万元/年、净效益提高了5.2188万元，说明该地区的配网自动化建设具有很好的投资前景，是一个值得加大投资的工程项目。
6结束语
总之，文中基于配网自动化系统，根据成本效益分析法，对配网自动化改造进行了经济性评估，得出系统效益与成本之间的利润关系，并且总结出配网自动化系统综合效益的计算流程。算例结果表明实施配网自动化改造可有效提高其可靠性和经济效益。
参考文献
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论文作者:马龙
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/19
标签：可靠性论文; 配电网论文; 故障论文; 指标论文; 子网论文; 自动化系统论文; 成本论文; 《电力设备》2016年第22期论文;