隨著用戶對供電可靠性要求的不斷提高，可靠性定量計(jì)算分析在供電可靠性管理中的作用也越來越大。提出了可靠性評估在配電網(wǎng)建設(shè)改造環(huán)節(jié)的應(yīng)用思路：基于可靠性評估結(jié)果，辨識系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)和重要用戶薄弱環(huán)節(jié);基于薄弱環(huán)節(jié)分析結(jié)果，從網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、技術(shù)和管理4個(gè)方面提出改善措施，并進(jìn)行措施的效益/成本分析，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目優(yōu)選。介紹了供電網(wǎng)計(jì)算分析及輔助決策軟件(CEES軟件)可靠性評估模塊，并借助CEES可靠性評估模塊實(shí)現(xiàn)了某市13條中壓配電線路的可靠性評估及其在建設(shè)改造環(huán)節(jié)的具體應(yīng)用，驗(yàn)證了所提方法、思路的實(shí)用性和可操作性，表明了CEES可靠性評估軟件在配電網(wǎng)建設(shè)改造中能發(fā)揮重要作用。

0 引言

據(jù)電力公司統(tǒng)計(jì)，80%的用戶停電事故是由配電系統(tǒng)故障引起的。而中壓配電網(wǎng)對電力用戶安全可靠用電有最直接的影響，因此，中壓配電網(wǎng)可靠性評估具有重要意義。目前，中壓配電網(wǎng)可靠性評估大多是依賴人的經(jīng)驗(yàn)的定性評估，定量評估的相關(guān)研究較少。

文獻(xiàn)[3]開發(fā)了一種用于10kV線路供電可靠性分析計(jì)算的工具，但僅僅得到了系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，沒有運(yùn)用可靠性評估結(jié)果指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)改造。

文獻(xiàn)[4]開發(fā)了一套中壓配電網(wǎng)供電可靠性定量評估系統(tǒng)，并應(yīng)用該軟件包對江西省某地區(qū)中壓配電網(wǎng)的供電可靠性進(jìn)行了定量分析計(jì)算，找出了可靠性薄弱環(huán)節(jié)，但沒有對可靠性改善措施進(jìn)行效益/成本分析。

文獻(xiàn)[5-6]將可靠性評估方法應(yīng)用到了縣級電網(wǎng)規(guī)劃中，在規(guī)劃方案編制完成后，利用可靠性評估軟件TPLAN對規(guī)劃方案進(jìn)行可靠性評估和分析，從而對規(guī)劃方案進(jìn)行修改，但是相關(guān)建議較粗略，且沒有對方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

文獻(xiàn)[7]基于ETAP開展了配電網(wǎng)可靠性評估，并利用ETAP可靠性成本靈敏度分析查找關(guān)鍵元件，但該文只是粗略地給出了一些提高可靠性的建議。

文獻(xiàn)[8]建立了可靠性跟蹤模型，以此尋找對系統(tǒng)可靠性指標(biāo)“貢獻(xiàn)”較大的元件，即為系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，但這種方法不便于工程應(yīng)用。

本文提出了可靠性評估在配電網(wǎng)建設(shè)改造環(huán)節(jié)的應(yīng)用思路，介紹了供電網(wǎng)計(jì)算分析及輔助決策軟件(CEES軟件)可靠性評估模塊，借助CEES可靠性評估軟件開展配電網(wǎng)可靠性評估和薄弱環(huán)節(jié)辨識，基于薄弱環(huán)節(jié)分析結(jié)果，從網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、技術(shù)和管理4個(gè)方面提出改善措施，并進(jìn)行措施的效益/成本分析，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目優(yōu)選。應(yīng)用案例驗(yàn)證了本文所提方法、思路及該軟件的實(shí)用性和可操作性。

1 可靠性評估在配電網(wǎng)建設(shè)改造環(huán)節(jié)的應(yīng)用

1.1 應(yīng)用思路

在建設(shè)改造環(huán)節(jié)，可以通過可靠性評估辨識配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，評估可靠性提升措施的實(shí)施效果，優(yōu)選配電網(wǎng)建設(shè)改造項(xiàng)目，具體應(yīng)用思路如下：

1)基于現(xiàn)狀電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)分析和重要用戶薄弱環(huán)節(jié)分析。

2)基于薄弱環(huán)節(jié)分析，給出可靠性提升的建設(shè)改造項(xiàng)目。

3)進(jìn)行各項(xiàng)目的效益/成本分析，評估可靠性提升措施的實(shí)施效果。

4)優(yōu)選配電網(wǎng)建設(shè)改造項(xiàng)目。

1.2 可靠性提升措施

供電可靠性影響因素包括網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、技術(shù)、管理等方面。首先，由于停電的主體在于設(shè)備，因此有效降低各類原因所引起的設(shè)備故障率至關(guān)重要;其次，由于停電由工作人員來處理，因此平均停電時(shí)間的減少需要通過先進(jìn)技術(shù)和管理的有效實(shí)施來實(shí)現(xiàn);再次，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理布置可以在很大程度上縮小單次停電范圍，從而有效減少用戶平均停電時(shí)間。因此，提高供電可靠性的工作主要包含以下4個(gè)方面。

1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面：包括提高供電能力，增加線路分段，提高聯(lián)絡(luò)率和提高饋線可轉(zhuǎn)供率。

2)設(shè)備方面：包括更換老舊設(shè)備，提高設(shè)備抵御自然災(zāi)害能力和降低外力破壞影響。

3)技術(shù)方面：包括全面推廣帶電作業(yè)，加強(qiáng)配電自動化建設(shè)，大力推廣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及檢修，全面應(yīng)用不停電作業(yè)技術(shù)，提高操作和檢修效率，提高二次裝備技術(shù)水平和開展專項(xiàng)研究。

4)管理方面：包括加強(qiáng)基礎(chǔ)管理，建立責(zé)任傳遞機(jī)制，加強(qiáng)綜合停電管理，加強(qiáng)轉(zhuǎn)供電管理，加強(qiáng)配電網(wǎng)運(yùn)行管理，降低配電網(wǎng)故障率和加強(qiáng)需求側(cè)管理。

2 CEES軟件可靠性評估模塊介紹

CEES可靠性評估模塊采用了文獻(xiàn)[10]的核心算法，該算法一般只需對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行幾次搜索便可找出各停運(yùn)元件的停電范圍、隔離范圍和轉(zhuǎn)供范圍，搜索次數(shù)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模弱相關(guān)，適用于一般結(jié)構(gòu)(即輻射網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)或兩者混合)的大規(guī)模復(fù)雜配電網(wǎng)絡(luò)可靠性評估。

CEES基于圖形化的計(jì)算分析可節(jié)省大量的人力、物力和工作時(shí)間，顯著提高工程技術(shù)人員的計(jì)算分析能力，實(shí)現(xiàn)了“智能、簡單、有趣、實(shí)用”的最終用戶需求。

CEES配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)分析功能視窗如圖1所示，用戶可以選擇多種不同的“影響目標(biāo)選擇”和“影響因素選擇”進(jìn)行靈活組合分析，可以方便、快捷、準(zhǔn)確地從多角度、有針對性地在單線圖上自動定位影響系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。

1)“影響目標(biāo)選擇”包括“指標(biāo)對象”(系統(tǒng)或負(fù)荷點(diǎn))、“指標(biāo)類型”(SAIDI、ENS、SAIFI、停運(yùn)率、年停電時(shí)間U)和“停電類型”(故障、計(jì)劃或合計(jì))。

2)“影響因素選擇”可選擇最大影響選擇目標(biāo)的“元件”或“元件組塊”，以及各種可靠性故障或時(shí)間“參數(shù)”。其中，“參數(shù)”可選擇“停電類型”(故障或計(jì)劃)和“停電時(shí)間”。“停電時(shí)間”可顯示故障“定位隔離”、“故障矯正”和“故障切換”，以及“計(jì)劃隔離”、“計(jì)劃作業(yè)”和“計(jì)劃切換”6個(gè)參數(shù)的影響大小或占比。

3)雙擊“列表”中的最大影響元件可在單線圖上自動定位其位置，方便分析和尋找影響系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。

3 應(yīng)用案例

3.1 電網(wǎng)現(xiàn)狀

評估對象為某市中心13條中壓配電線路，線路聯(lián)絡(luò)率為100%，線路滿足“-1”準(zhǔn)則比例為61.54%，主干線路平均分段數(shù)為3，主干線與分支線配置帶保護(hù)分界開關(guān)比例為100%;所選13條線路全部實(shí)現(xiàn)配電自動化(“三遙”終端覆蓋率為100%);線路典型接線方式為單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)、多分段適度聯(lián)絡(luò)。

3.2 計(jì)算結(jié)果

設(shè)備故障率和修復(fù)時(shí)間以及計(jì)劃停電相關(guān)參數(shù)分別如表1和表2所示?；诒?和表2所示參數(shù)，借助CEES進(jìn)行可靠性評估，得到的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)、饋線可靠性指標(biāo)、用戶(負(fù)荷點(diǎn))可靠性指標(biāo)和重要用戶可靠性指標(biāo)分別如表3～表6所示。

由表3可知，系統(tǒng)供電可靠性為99.9885%，其中僅考慮故障停電為99.9979%，僅考慮計(jì)劃停電為99.9906%;系統(tǒng)平均停電時(shí)間為1.0074h/(戶a)，其中計(jì)劃停電為0.826h/(戶a)，占比為81.99%。由表4可知，線路3可靠率最高，超過99.9990%，線路10供電可靠率最差，僅為99.9573%。由表5可知，用戶可靠性指標(biāo)總體較好。其中，平均停電時(shí)間小于0.5h/a的用戶有182戶，占47.77%。

3.3 薄弱環(huán)節(jié)分析

3.3.1 系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)分析

基于SAIDI指標(biāo)分析系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及元件角度分析，影響系統(tǒng)SAIDI的元件(指某一設(shè)備、線路段等)排序如圖2所示。對系統(tǒng)SAIDI影響較大的元件為線路10的1#-11#、線路10的0#-1#、線路10的11#-18#，線路4的6#分支箱。

結(jié)合具體線路分析可知，線路10網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，分段數(shù)不足，無法充分發(fā)揮聯(lián)絡(luò)線路的轉(zhuǎn)供功能，屬于系統(tǒng)網(wǎng)架薄弱環(huán)節(jié)，建議增加分段或增加聯(lián)絡(luò)線。

線路4的6#分支箱對可靠性影響較大是由于該分支箱為老式分支箱，內(nèi)部無線路開關(guān)，無法有效隔離線路故障及計(jì)劃檢修，如圖3所示。

從停電類型方面分析，故障與計(jì)劃停電對SAIDI的影響如圖4所示。

計(jì)劃停電超過全年停電時(shí)間的80%，計(jì)劃停電為薄弱環(huán)節(jié)，需加強(qiáng)計(jì)劃停電管理工作，提高配電網(wǎng)帶電作業(yè)率，減少線路計(jì)劃檢修時(shí)間，杜絕重復(fù)停電。

不同類型停電時(shí)間參數(shù)分布如圖5所示。由于該地區(qū)饋線均已實(shí)現(xiàn)配電自動化，故障定位隔離時(shí)間、故障切換時(shí)間、計(jì)劃隔離時(shí)間、計(jì)劃切換時(shí)間大大縮短。主要為故障矯正時(shí)間和計(jì)劃作業(yè)時(shí)間，計(jì)劃作業(yè)占較大比重，主要原因是架空線、電纜的計(jì)劃檢修率比故障率要高，計(jì)劃檢修時(shí)間比故障修復(fù)時(shí)間長。

3.3.2 重要用戶薄弱環(huán)節(jié)分析

重要用戶中可靠性最差的為市公安局，對其停電時(shí)間影響最大的元件為A支線，包括A支線2#-3#、A支線3#-4#、A支線4#-5#、A支線5#-6#、A支線3#-3#1，如圖6所示。主要原因?yàn)槭泄簿质菃坞娫垂╇?，電源進(jìn)線故障時(shí)停電持續(xù)時(shí)間為線路修復(fù)時(shí)間。建議對重要用戶進(jìn)行雙電源改造，或者在下游裝設(shè)開關(guān)，減小下游停電對其造成的影響。

3.4 改善措施及其效果

基于薄弱環(huán)節(jié)分析結(jié)果，本文從網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、技術(shù)和管理4個(gè)方面，對該市現(xiàn)狀電網(wǎng)提出改善措施。

3.4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面措施及其效果

經(jīng)過薄弱環(huán)節(jié)分析，線路10為系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面提出3個(gè)改善方案。3個(gè)方案實(shí)施效果及投資比較如表7所示。

方案一：線路10前段線路對系統(tǒng)平均停電時(shí)間的影響最大，分別在8#桿-9#桿、10#桿支線下線加裝分段開關(guān)。

方案二：在線路10的10#桿支線末端增加電纜線路聯(lián)絡(luò)。

方案三：同時(shí)實(shí)施方案一和方案二。

由表7可知，方案一投資最少，單位投資創(chuàng)造GDP最大。方案三對可靠性的提升效果最顯著，方案一和方案二對可靠性的改善情況基本相等。因此，若以提升可靠性為主，方案三為優(yōu)選方案;若以社會經(jīng)濟(jì)效益為主，方案一為優(yōu)選方案。

3.4.2 設(shè)備方面措施及其效果

線路4的6#分支箱改造成環(huán)網(wǎng)柜，投資38萬元。改善措施實(shí)施前后指標(biāo)對比如表8所示。

由表8可知，實(shí)施措施后，系統(tǒng)平均停電時(shí)間為0.9815h/(戶，供電可靠率99.9888%，缺供電量為2.2863kWh/a。增供電量0.043萬 kWh/a，創(chuàng)造GDP 0.43萬元/a。該方案盡管能在一定程度上提高供電可靠性，但是社會經(jīng)濟(jì)效益并不顯著。因此，從社會效益的角度建議到設(shè)備生命周期完結(jié)時(shí)自然更換，從追求可靠性提升的角度可以實(shí)施改造。

3.4.3 重要用戶改造措施及效果

將市公安局配電變壓器改造為雙電源供電，并在下游裝設(shè)分段開關(guān)，用戶預(yù)計(jì)投入9萬元(安裝斷路器、架空線)。實(shí)施雙電源后，市公安局年平均停電頻率1.66次/a，每次平均停電時(shí)間0.253h/次，年停電時(shí)間0.42h/a，年停電時(shí)間減少1.852h/a，下降81.52%。

3.4.4 管理措施及效果

1)加強(qiáng)計(jì)劃剛性管理，提高電網(wǎng)綜合檢修計(jì)劃編制水平，按月召開生產(chǎn)計(jì)劃平衡會，多部門綜合考慮電網(wǎng)檢修計(jì)劃，優(yōu)化施工方案，減少線路計(jì)劃檢修時(shí)間，杜絕重復(fù)停電。

2)提高配電網(wǎng)帶電作業(yè)率，增強(qiáng)帶電作業(yè)施工隊(duì)伍，以“能帶不停”為依據(jù)嚴(yán)格施工方案審批，積極推廣地電位絕緣桿作業(yè)法和電纜不停電作業(yè)。

3)加強(qiáng)電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量把關(guān)，減少因設(shè)備本體質(zhì)量問題導(dǎo)致故障停電;提高新投運(yùn)設(shè)備驗(yàn)收質(zhì)量，對發(fā)現(xiàn)問題實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理;設(shè)備運(yùn)維人員加強(qiáng)巡視力度和深度，降低外力破壞故障率。

預(yù)計(jì)管理措施實(shí)施后，電纜故障停電減少至3.5次/(100km)，計(jì)劃停電時(shí)間降低至5h，則加強(qiáng)管理后系統(tǒng)可靠性指標(biāo)對比如表9所示。

4 結(jié)語

本文提出了可靠性評估在配電網(wǎng)建設(shè)改造環(huán)節(jié)的應(yīng)用思路。通過應(yīng)用案例詳細(xì)介紹了CEES可靠性評估軟件在配電網(wǎng)建設(shè)改造環(huán)節(jié)的應(yīng)用步驟、方法，結(jié)果驗(yàn)證了本文所提方法、思路的實(shí)用性和可操作性，表明了CEES可靠性評估軟件在配電網(wǎng)建設(shè)改造中能發(fā)揮重要作用。

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作者簡介

嚴(yán)俊，國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司,高級工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)技術(shù)。

何成章，國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司,高級工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)技術(shù)。

段浩，國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司,工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃。

趙璞，國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司,高級工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃。

韋婷婷，重慶星能電氣有限公司，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃與可靠性。

引文信息

嚴(yán)俊，何成章，段浩，等.CEES可靠性評估軟件在中壓配電網(wǎng)建設(shè)改造中的應(yīng)用[J].供用電，2015,33(1)：39-44.

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原標(biāo)題:【配電】CEES可靠性評估軟件在中壓配電網(wǎng)建設(shè)改造中的應(yīng)用