配电网供电可靠性

配电网供电可靠性第一节配电网的可靠性统计评价一、概述所谓供电可靠性，实际上就是用户能以多大的可靠程度得到电力系统供给的电能问题。这里所说的可靠程度，对于用户来说，可以理解为希望电力系统不管在什么运行条件下都不会发生故障，连续而充足地供给具有正常的电压和频率的电力。也就是说，要求电力系统有适当的电压、规定的频率并不停电。而其中有关电压的变化和频率的波动，从现阶段电力发展的水平来看，由于发电机反应特性的改善及无功补偿电压调整装置的采用，虽然在我国一些地区还存在着无功不足的现象，但是就大多数情况来说，已基本上能够满足诸如电子计算机、各种自动控制装置和家庭中的电视机之类的用电设备需要，其它工业发展较快国家的情况则更好。而与此相反，停电问题却给予社会更大的影响。因此，通常所谓电力系统供电可靠性，往往就只以用户最关心而又敏感的停电程度来评价，特别是对于供电系统末端的配电系统更具有现实的意义。从上述的观点出发，所谓供电可靠性，其定义就是在电力系统设备发生故障时，衡量能使由该故障设备供电的用户供电故障尽量减少，使电力系统本身保持稳定运行（包括运行人员的运行操作）的能力的程度。这个定义，基本上反映了供电可靠性的实质，已广为人们所接受。这里所说的“使由该故障设备供电的用户供电障碍尽量减少”，不仅包含了电力系统在发生设备故障之后减小故障的影响，保持系统稳定的问题；同时也包含了为防止故障发生，和万一发生故障后，为减少故障影响而进行的倒闸操作及维护、检修的效果，以及操作、维护、检修本身作业停电对用户造成的影响等问题。因此，电力系统供电可靠性的实质，就是电力系统对用户连续供电能力程度的量度。而具体到配电系统来说，所谓配电网供电可靠性，就是量度配电网在某一定期间内，能够保持对用户连续充足供电的能力的程度。总括起来，系统可靠性研究和考虑的问题大体有以下四个方面：（1）设备本身的可靠性。要使构成系统的各种设备经常处于健全完好的运行状态，能够充分发挥其功能，具有较高的可靠性。（2）整个系统的设备可靠性。必须考虑把具有相当可靠性水平的各种设备组合起来，并与其他系统相联系，构成容易实现一元化运行和维护的最佳系统。（3）系统运行的可靠性。必须把各种设备有机地结合起来，使之成为具有安全校核、系统保护和系统恢复能力，对任何事态都有自己处理能力的有生命的系统（LivingSystem）。所谓系统安全校核（SystemSecurityCheck），就是对系统运行进行监视和控制，判断能否继续安全无故障运行，对整个系统运行情况进行全面的监视，以校核运行的安全性。而且，当有威胁系统运行安全的危险时，通过发出警报等方式促使系统采取适当的预防措施。此外，还可对系统的经济运行等进行校核。所谓系统保护（SystemProtection），就是在系统运行发生异常的情况时，一边采取必要的保护措施，使系统安全运行，不扩大事故，一边谋求继续正常送电。所谓系统恢复（SystemRestoration），就是电力系统一部分或全部停电时，在考虑系统运行安全的同时，采取适当措施，使系统尽快恢复到故障前的正常供电状态。（4）系统可靠性与用户供电可靠性的配合。由于停电对用户的影响大小因用户不同而异，所以必须对每个用户研究相应的可靠性指标。根据上述有关配电网供电可靠性和系统可靠性的分析可以得出，所谓配电网可靠性，实质上就是研究直接向用户供给电能和分配电能的配电网本身及其对用户供电能力的可靠性。二、配电网可靠性统计与可靠性预测配电网可靠性的工作，可分为两个基本方面，即量度过去的性能和预测未来的行为。即一方面对现有已运行的配电网进行历史的可靠性的统计、分析及评价，它是整个配电系统可靠性评价中极为重要的部分；另一方面，为了设计、规划和建立新的系统，或扩大、改造和发展现有系统供电能力而进行可靠性预测评估。它可以评价和预测各种设备及其对系统的影响，以及整个系统的可靠性。可靠性统计、分析及评价是可靠性预测评估的基础。只有了解了现有配电系统及其设备、元件可靠性的特性数据，才有可能进行配电网可靠性的预测评估。反之，可靠性的预测评估则是可靠性统计、分析及评价的深化和发展。只有通过可靠性的预测评估，并以此进行设计、规划和改造，才有可能从根本上改善配电网的可靠性。两者密切相关，相辅相成，是配电系统可靠性不可缺少的两个重要方面。因此，配电网可靠性研究，用通俗的话来说，就是要通过对配电网可靠性进行历史的统计计算、分析和评价，来确定现有系统问题的所在，并通过对过去的计算预测未来，然后以预测来对运行情况进行比较，从而把可靠性推进到更高的阶段。在整个过程中，还涉及到如何合理地使用费用的问题。因此，配电网可靠性的评价实际上就是对整个配电网及其设备进行历史和未来的技术和经济的综合评价。为了对配电网能够进行这种综合的可靠性评价，就必须建立各种可靠性评价的指标，作为整个分析评价的基础和基本的出发点。2.1配电网可靠性指标建立的基本原则由于配电网可靠性指标是配电网可靠性进行历史和未来的评价的基础和基本出发点，因此配电网可靠性指标必须具有如下的特点：（1）配电网可靠性指标必须能够反映配电系统及其设备的结构、特性、运行状况以及对用户的影响，并能作为衡量各有关因素的尺度。（2）配电网可靠性指标应该并可以从配电网运行的历史数据中计算出来。（3）配电网可靠性指标应该并可以应用配电网可靠性计算技术，从元件数据中计算出来。以上三点也是建立配电网可靠性指标的基本原则。2.2建立配电网可靠性指标考虑的因素及分析方法由于配电网可靠性工作包含了量度过去和预测未来两个方面，而且两个方面所研究的对象和方法又有所不同，因此其所建立的指标表示的侧重点也略有不同。但是由于前者是彼此密切相关和统一的，其基本出发点也是一致的，所以其考虑的因素虽然不尽相同，但却是一致的。2.2.1建立配电网可靠性统计指标考虑的因素及方法（1）可靠性统计评价的目的。配电网可靠性统计、分析及评价，是配电网可靠性管理的基础，也是电力工业可靠性管理的一个重要组成部分，其目的在于以下几点：①收集配电网运行方面的可靠性资料，建立供电可靠性的数据系统和指标。②为编制配电网运行方式、维护检修计划、备品备件计划提供可靠的数据及资料。③为配电网可靠性预测提供必要的数据和依据。④为配电网的设计和规划提供必要的可靠性数据。⑤制定统一的、明确的供电可靠性标准和准则。⑥为提高配电网对用户的连续供电能力提供最佳可靠性的决策依据。（2）配电网和设备的状态及对用户的影响。①配电网的状态。从对用户的影响来看，配电网的状态有供电状态和停电状态两种。所谓供电状态，就是配电网处于对用户供给预定供应电能的状态。所谓停电状态，就是配电网不能对用户供应电能的状态。任何时候配电网都必须处于这两种状态中的一种。②配电设备的状态。就每一台单一的配电设备来说，配电设备的状态可分为运行状态和停运状态。所谓运行状态，就是配电设备处于与配电系统相连接，带电并可以带负荷的状态。所谓停运状态，就是配电设备由于故障、缺陷或检修、维护、试验与配电系统断开，而不带电的状态。设备的运行状态一般与系统的供电状态一致。设备的停运状态却存在着两种情况，一种是对用户停电的停运状态，一般单回路供电系统中串联的设备停运时，都将引起对用户的停电，这与系统的停电状态是一致的；另一种是不造成对用户停电的停运状态，当有多台设备并联运行并有足够的冗余容量的情况即属此类，如果从系统对用户影响的角度来看，可以说它是停电用户为零的一种停电状态。建立配电网可靠性统计评价指标，必须同时考虑配电网的状态和设备的状态。因为配电网的状态既反映了系统整体的状况，又反映了系统对用户的影响。建立了考虑配电网能够状态的指标，就能够收集面向用户或负荷点的数据，提供有关系统充裕度的历史数据和资料。而配电设备的状态则反映了设备的功能和特性及其对配电网供电能力的影响。建立了考虑配电设备状态的指标，就能够收集面向元件的数据，包括设备停运造成用户停电或不停电的数据；能够提供设备停运或修理期间的连续数据和资料，为制定设计、运行和维修策略提供依据。此两者缺一不可。从理论上讲，由于配电系统状态反映的是配电系统对用户的连续供电能力。为了表示这种连续供电的能力，配电网的状态无论采用供电状态或停电状态两者中的哪一种，其结果都是一样的。但实际上，由于供电状态是经常性的，是正常的状态，在此状态下系统内在的各种问题都很难表现出来，用户一般也不会做出任何反应。而停电状态则是不经常的、个别的，甚至可以说是不正常的状态，它往往是系统内部存在的某种问题的客观表现，而且将直接给予用户以影响。因此，配电网的连续供电能力通常以停电状态发生的概率作为指标来表示。与此相类似，由于配电设备的状态反映的是配电设备的功能、特征及供电的可靠程度，简而言之，就是配电网的供电可靠性。因此其供电可靠性的表示同样也只有在设备停运状态下才能表现出来，所以它通常也总是以停运状态发生的概率作为指标来表示。（3）配电网停电和设备停运的性质。一般认为，配电网停电所表现出的对用户连续供电能力的大小及配电设备停运所表现出的系统自身供电可靠性的程度，除了分别受到用户用电的目的、生活水平、社会环境的不同和配电设备自身功能、特性的差异的影响之外，还主要取决于如下几种因素：停电和停运的原因；停电和停运的季节；停电和停运的时刻；停电和停运的频率；停电和停运的持续时间；停电和停运的规模等。这些因素影响和决定了配电网停电和设备停运的性质。其中，发生停电和停运的原因、季节和时刻，包含着若干自然现象和环境的影响，虽然它们（特别是停电和停运的原因）也影响和决定了停电和停运的性质，但是要定量地加以表示是很困难的。因此，一般仅作定性的分析。而与此相反，停电和停运的频率、持续时间和规模，则是可以用定量的方式来加以表示的因素，而且在某种程度上，它们还直接和间接地反映了停电和停运的原因、季节和时刻等因素的影响及其所带来的后果的严重程度。因此，人们总是在对停电和停运原因、季节和时刻等因素进行定性分析的基础上，通过停电和停运的频率、持续时间和规模等建立指标来对配电网的可靠性加以描述。在这里，我们首先从停电和停运的性质来讨论一下有关因素的考虑方法。而且，为了便于描述，仅以配电网停电的性质来加以分析。如上所述，配电网的连续供电能力，一般总是以停电状态发生的概率来表示的。而从造成配电网停止供电的可能性来说，一般有故障停电和作业停电两种情况。所谓故障停电，是指配电线路或设备由于不正常的运行状况，使继电保护动作直接跳闸，或者为了防止某种不正常运行的状态继续扩大，而不能在规定的时间（通常取6h）以前向调度提出申请，并通知用户的停电。故障停电通常又称为强迫停电。所谓作业停电，则是在事前按规定的时间（一般为6h）向调度提出申请，并使用户得到通知而后实施的停电。作业停电通常又称为预安排停电，它包括计划停电和临时停电两种情况。两者以其事先是否有正式的计划来加以区别。所谓计划停电，通常包括有计划的检修、施工、用户申请停电及计划限电（拉闸或非拉闸的限电）等。临时停电则指事前没有正式计划安排的检修、施工、调电倒闸操作停电、用户临时申请停电及临时拉闸或非拉闸限电等。配电网停电性质分类详见图10–1如下。故障停电反映配电网内在特性的好坏，作业停电反映了配电网在发生故障或缺陷时系统恢复供电的能力。两种停电又因发生地点的不同而有配电网内部或外部之分。但无论是外部或内部，也不论故障停电或作业停电，都将对用户产生影响，即对用户的供电服务质量。因此，在建立配电网可靠性指标时，既要考虑和建立分别反映故障停电和作业停电的指标，又要考虑和建立反映其综合情况的指标。至于配电设备停运的性质，也与配电网停电的性质相类似，可以划分为故障（或强迫）停运和作业（或预安排）停运两种情况。故障停运是由于发生了与配电设备临时拉闸限电临时非拉闸限电-部分停电内部检查停电外部检查停电外部临检停电内部临检停电计划拉闸限电计划非拉闸限电-部分停电内部施工停电外部施工停电用户临时申请停电调电倒闸操作停电临时限电临时施工停电临检停电临时停电外部检查停电内部检查停电内部故障停电外部故障停电（