一般供配电系统可靠性分析方法

一般供配电系统可靠性分析方法

宋怡雯， 刘一伯

国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，辽宁省大连市， 116000

摘要：在电力系统中,"供配电系统"同时存在于发电厂和受电用户中间,是一个不可或缺的组成部分。供配电系统的可靠程度,影响着整体供电系统的稳定性与安全。文章中首次阐述了供配电系统在电力输送过程中的主要功能,以及在整个电力系统中处的重要地位,并在此基础上对供配电系统可靠性的常用分析方法进行了深入研究。

关键词：供配电系统；可靠性分析

引言：电力系统主要是由发、供、配、用四个部分所组成的,其供配电系统主要包括了电力系统的供和配两个部分。要想电能在整个电力系统中顺利输配,供配电系统安全可靠是最基本保障。供配电系统故障,就必然造成电能的无法持续高效地输送。随着社会发展、经济增长,再加上科学技术的进步,人们对供配电系统工作环境提出了可靠、稳定、安全的高要求。

1、供配电系统概述

电力系统是由发电厂、供配电系统以及终端用户所构成的统一整体。由于受到燃料和水资源等材料的制约,从经济效益的角度考虑,发电厂一般多建于较偏僻的地方,职能上主要为制造电力以供应给用户使用,但是使用者最显著的特征就是距离发电厂较远且分布相对分散。在当前技术形式下,由于电能有着无法大量储存的特性,其产生、传递、分配以及损耗等整个流程都是需要进行的。所以,为了实现用户能够用上发电机所产生的电能,就必须供配电系统来进行输配电的工作了。供配电系统就是由变电站,以及各种电力级别的供电线路所构成。而输电线路就是与供电线路构成整个供配电系统的线路。其中输电线路的电压等级通常定义在35kV及以内,是升压变到压降变之间中间的部分,它的功能主要是进行电力的传递;而供电线路则出现于压降变与各用户的中间,电压等级通常为10kV及以内,它主要进行对各用电户的电力分配。

由此可知,供配电系统在电能传输过程中的功能以及在供电系统中的地位,是非常关键的。利用供配电控制系统,不但可以完成能源从发电厂与终端用户中间的传递、配送,还可以完成对该过程进行管理与计量,并采用在线监控方法对在系统中随时可能发生的各类故障实施迅速而高效的监测与保护,供配电控制系统可靠运转能基本保障供电系统顺利工作。

2、供配电系统可靠性的常用分析方法

模拟法与解析法两种分析技术,是供配电网络系统的安全可靠程度分析技术中常见的手段。其仿真方式一般是指蒙特卡罗模拟法,该方式的应用范围不受网络系统规模直接因素,具有高灵活性的优点,但同时又具有准确度不够、费时时间较长的弊端,在发、输电及综合网络系统的可靠性分析中应用普遍。而分析法则又更进一步包括了最小割集法和网络法,也便是故障模式与影响后果分析法(FMEA),当中以FMEA在供电系统的可靠性分析中较为普遍,也是可靠性分析中最传统的方式。但随着电力工业改革的进展,综合了仿真方式与分析法二个优点的混合法已经获得了更多的应用。

2.1模拟法即蒙特卡罗法

蒙特卡罗法的基本思路为:元器件的产品出厂参量有很大的可信度,而蒙特卡罗法便是以此为基准构建概率模式,并采用抽样试验的方法随机地模拟可能发生的状况,之后再运用数理计算的方式加以求解,从而获取对配电报价系统的最大可信度指数。但因为这种方法方法中需要计算的,只是模拟元器件对配电报价系统中不同负荷点的影响,所以控制系统的规模一般都无法影响蒙特卡罗法的估算量,因此蒙特卡罗法也就往往被用作对某些规模很大的、结构复杂的供配电系统的可行性分析当中。在实际应用时,该方法还能提供高可靠性指数的概率分布。但是,该方法有唯一的缺陷就是必须耗费较长的时间。

2.2解析法

现阶段在供配电系统的安全可靠度研究中,应用得最为普遍的一类方法就是剖析法。分析法的好处主要是原理简洁、模型精确等,尤其在结构比较简单的供配电系统可靠性分析中,应用得较多。但针对比较复杂的供配电网,一定要改善供电控制系统网络才可以采用解析法加以分析。该方法主要分析在实际应用时先确立了分析模型,该模式可以满足网络系统的具体情况,进而再通过数学分析的方式对其建立模型并求解出可信度指数。较为典型的分析法主要有以下这两类:

2.2.1最小割集法

该技术是在小路法的基础上,建立了基本最小化路与补充最小化路的理论基础。其思路是,某个最小割集在截断所有基础最小化路的时候,也必须截断所有的补充最小化路。也是说,在如果利用可以截断基本最小化路的故障单元并对网络单元加以再次合并,就可以完整的得出系统的每个最小割集。而最小割集发的过程一般是指:在供电系统中存在几个电源节点或负荷点时,可以先把其在生成供电系统的网络拓扑结构中形成最小化路树,而后再利用最小化路树引起基本的最小化路,从而获得最小割集。该办法的好处是减少了导出每个最小割集耗费的时间,而且该办法还具备了易于实现程序设计的优势,其运算质量也较高。

2.2.2网络法

该方法在供配电网络系统可靠性研究中是较为普遍的,原因是城市配电网的拓扑构造和网络系统模式都较为接近现实,且建模也较为简单。而FMEA是利用枚举的方式,先判断出供电价格体系中负荷节点的失效事故,再通过它对整个体系运行可靠性所产生的负面影响,从而建立一个体系的故障影响列表,再进行归类研究分析以确定整个体系的运行可靠性指数。该方案的重要一步就是,经过进一步选择单一串并联连接的装置可以得到等效网络系统。尽管简洁且快速,但是在解析非单一串并联网络系统的时候相当麻烦,并且一旦简化次数相对比较多,不安全部分对复杂系统可靠性的损害也会更加无法识别。所以,该方案并不太适用于复杂系统。

2.3解析法和模拟法综合分析

目前供配电系统可靠性分析的主要进一步发展方向是把模拟方式与分析法方法综合起来。它的好处则是综合了上述二个常用方法的全部优点,该方法最优秀之处就是当利用模拟方法来模拟系统中可能发生的情况时,在分析法中所用的平均时间就代表了随机抽样值的平均时间。因为在分析法中所建立的模拟参数可信度比较高,所以在随机建模的时候,可以尽可能多的使用分析法来提取比较准确的信号,在大大减少中科院计算所花费时间的同样,也可以较好处理分析复杂网络的供配电系统可靠性分析提问。坚信在未来,混合法必会获得较好的蓬勃发展,并变得更加完善。

3、结语

随着社会的进步,经济的日趋发展,人们生活水平的日趋改善,电力用户对供配电系统可靠性的需求也愈来愈高。经过上述对供配电网络系统在整体输送电力中的主要功能,及其在整体电力系统结构中占的比例的剖析,供配电网络系统的安全性直观关联着电能对终端用户的供应能力和服务质量。一旦供配电系统发生故障,将给使用者带来很大的损失。所以研究供配电系统可靠性的分析方法能够确保供电系统可以正常工作,减少故障所造成的经济损失,同时也对未来供电的建设与改善有重要指导意义。

参考文献：

[1]张小辰，李更丰，袁晶.蒙特卡罗法在含分布式电源的配电系统可靠性评估中的应用[A]中国电机工程学会电力系统专业委员会2010年年会论文集[C]，2010（10）.

[2]石磊，肖运勤.谈供配电系统[A].山西建筑，2012（5）.

[3]刘健，毕鹏翔，董海鹏.复杂配电网简化分析与优化[M] 中国电力出版社，2003.