黄腾1 李东生2
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摘要：通常意义上的有关供电系统的可靠性分析，主要是针对用户的需求量，保证供电系统的中有效电量满足用户的日常使用，不致于出现计划以外的供电不足等问题。然而，由于我国地域辽阔，经济发展相对不平衡，导致局部地方的电力系统供能不足。研究表明，我国各地区的年平均停电时间达到30 h以上。
关键词：配电系统；故障模式；可靠性
配电系统包括架空线路、隔离开关、断路器等元件。元件众多，且进行可靠性分析时除了知道这些元件的可靠性参数外，还要知道这些参数的分布情况，使得可靠性计算变得比较复杂。可靠性分析的基本方法分为解析法和蒙特卡洛模拟法，通过分析它们的优缺点，得出解析法更适合对配电系统进行分析，不便于进行计算复杂配电网络可靠性的问题，学者们进行了各方面的改进，最后对未来的研究方向进行了总结与展望。
1 配电系统可靠性指标
配电系统是联系用户与电源侧的一级系统，它直接影响着用户侧的供电质量，因此配电系统的可靠性分析是一个十分重要的课题。配电系统可靠性评价标准主要从用户侧（供电质量）及系统侧（平均服务质量）两个方面考虑。
1.1 负荷点侧可靠性指标
负荷点侧可靠性指标是指负荷侧的可靠性评估的衡量尺度，表明配电故障的局部性影响，并可作为下一级系统侧可靠性评估的依据。其主要指标有：负荷点故障率、负荷点故障平均停电时间、负荷点的年平均停电时间等。
1.2 系统侧可靠性指标
系统侧可靠性指标是来评价系统侧直接向用户侧供给电能和分配电能的配电系统的本身及其对用户供电性能的尺度。它是全局的，表明故障对整个系统的影响。常用指标有：系统平均停电频率指标SAIFI、平均供电可用率指标ASAI、系统平均停电持续时间SAIDI用户平均停电频率指标CAIFI、平均供电不可用率指标ASUI、用户平均停电持续时间CAIDI等。
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2 可靠性分析基本方法
2.1故障模式后果分析法（FMEA）
它是一种常用的解析方法，基本过程为：首先通过对电网某个元件的分析，对系统进行预想事故后的选择，即确定负荷点的失效事件，并对各个预想事件进行系统补救和潮流分析，建立故障模式及后果分析表，查清每个基本故障事件及后果，然后综合分析后得出负荷点可靠性指标，最后来计算配电系统可靠性指标。
2.2蒙特卡罗模拟法
与解析法所不同的是，蒙特卡洛模拟法采用抽样的方法进行状态的选择，即根据不同设备概率分布函数抽样来确定系统的状态，然后对产生的状态进行状态估计。解决了由于大规模配电网中的元件众多而带来巨大计算量的问题，但它的计算精度与计算时间的平方成反比，要提高精度，用模拟法的计算的时间将会显著增加。
3 改进方法
模拟法和解析法各有所长，但是在进行配电系统可靠性评估中，解析法可以更好的发挥其优势，所以实际中大部分的改进方法都是建立在解析法基础上的。
3.1 基于模型的改进方法
（1）模型全面化
中低压配电系统中的负荷点和系统可靠性除了与线路的故障点有关外，还与电力系统中各种开关、母线等元件的故障有关，计算了负荷点的可靠性指标和系统之间的可靠性指标。此模型在进行敏感分析和找出系统最薄弱点等方面更为有利，会考虑得更加全面，反映的情况也更为真实有效。
（2）模型简约化
仅仅将线路上的柱上开关看作是一个节点，而将配电线路和变压器综合看作是一种耗散元件。可以避免由于量测点较少而导致的配电网潮流分析困难，因此可以大大地方便了配电自动化的高级应用功能的实现。但是此模型根据配电网潜在的连接关系和馈线开关的位置等推算出配电网当前连接关系，根据节点的负荷推算出供出负荷的或者根据馈线供出负荷推算出负荷，存在误差。
3.2 基于算法的改进
基于所有算法的改进计算，都是为了减小FMEA的计算量，都是在列举故障状态这一步进行的改进。主要有以下几个方法：
（1）网络等值法
其基本思想是利用一个等效网络元件来代替一部分配电网络，从而将复杂结构结构的配电网逐步简化成简单的辐射状主馈线系统。在向下等效的过程当中，将上级馈线对下级馈线的影响力用一个串在下级馈线首尾端的等效节点元件来进行代替。
（2）最小路―最小割集法
对于简单辐射网配电系统，可以先求各负荷点到电源点的最小路，再分别进行考虑最小路上的元件和非最小路上的各个元件对负荷点可靠性的贡献，即把系统中的各个元件分成最小路元件和非最小路元件后，然后对于每个负荷点，仅对其最小路上的各个元件与节点进行计算即可得到相应的可靠性指标。此算法考虑了分支线保护、分段断路器、隔离开关、及计划检修的影响，并且能够处理有无备用电源及有无备用变压器的情况。
4配电网供电可靠性的技术应用
4.1 电网接线技术
电网接线技术是电力系统安全可靠的技术保证，而且电力系统的接线技术一般有两种形式：一种是无备用的单电源接线方式；另一种是有备用的多电源接线方式。其中无备用的单电源接线方式是一种常用的接线技术，经济简单，一般是呈树状和放射状结构形式。由于电网安装过程中一般采用分段安装，因此在故障检查过程中能够减少电力系统停电频率，是一种常见的技术形式。但是在该过程中，对于前期投资减少一笔较高的费用，因为该形式的可靠性较高，在停电过程中能够在2个和2个以上的电源中获得电能。
4.2 设置供电范围
一般的电网设置供电半径有固定的标准，不能超过一定的范围，因为电网的供电总量有一定的限值，超过一定的限度之后将产生电压过低等问题，继而导致停电事故的发生。电力系统的配电网线路较多，且比较分散，因此如果设置的供电范围过大，导致停电事故发生的频数也会逐步增加。因此，根据电网的实际运作能力设置一定的供电半径和范围，对减少停电事故的频率有很大的作用，同时能够有效地提高供电系统的可靠性。
4.3 改进作业技术
在电网改造过程中，经常性发生停电事故。在地方进行电路整修过程中，也经常采用停电作业，因此，对于一些带电作业技术，能够在维持电力系统正常运转过程中进行电路检修和整改，对电力系统的正常运行起到很好的保障作用。因此，在设备和线路的负载过高而出现各种问题，如果能够适当地采用带电作业技术，分担设备上超过限制的电流，能够有效地提高供电系统的可靠性。
5结语
随着科学技术水平的进步，大量新设备、新技术应用于电力系统之中。一方面这是适应电网建设规模不断扩大的实际需要，另一方面也由此带来了电网运行可靠性、稳定性、安全性问题。配电网自动化系统作为近年来我国电网建设与改造的重要技术成果，如何提高其可靠性与稳定性是值得广大电力工作者探讨的课题。配电网自动化是当前电力系统适应社会发展的要求，实现电网稳定、安全运行的必要手段。针对配电网自动化系统的可靠性，还存在一定的提升空间，有待进一步完善。
参考文献
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[4] 别朝红，王锡凡.蒙特卡洛法在评估电力系统可靠性中的应用[J].电力系统自动化.1997，21（6）：68～75.
论文作者:黄腾1,李东生2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/6
标签：可靠性论文; 系统论文; 负荷论文; 元件论文; 电网论文; 电力系统论文; 指标论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;