国内外城市配电网供电可靠性对比分析

第32卷第23期电网技术Vol.32No.232008年12月PowerSystemTechnologyDec.2008文章编号：1000-3673（2008）23-0013-06中图分类号：TM772文献标志码：A学科代码：470·4054国内外城市配电网供电可靠性对比分析宋云亭1，张东霞1，吴俊玲1，彭冬1，梁才浩1，邱野2，陈志刚3，吴琼2，曹静3（1．中国电力科学研究院，北京市海淀区100192；2．中国南方电网公司，广东省广州市510623；3．广东省电力设计研究院，广东省广州市510600）ComparisonandAnalysisonPowerSupplyReliabilityofUrbanPowerDistributionNetworkatHomeandAbroadSONGYun-ting1，ZHANGDong-xia1，WUJun-ling1，PENGDong1，LIANGCai-hao1，QIUYe2，CHENZhi-gang3，WUQiong2，CAOJing3(1．ChinaElectricPowerResearchInstitute，HaidianDistrict，Beijing100192，China；2．ChinaSouthernPowerGrid，Guangzhou510623，GuangdongProvince，China；3．GuangdongElectricPowerDesignInstitute，Guangzhou510600，GuangdongProvince，China)ABSTRACT:Thecomparisonandanalysisonpowersupplyreliabilityofurbanpowernetworkathomeandabroadareperformedinthreeaspects,i.e.,thepowersupplyreliabilitylevelanddevelopingstages,theindexsystemofpowersupplyreliabilityandmanagementmechanismofpowersupplyreliability.ComparisonresultsshowthatinChinaanddevelopedcountriestheappliedpowersupplyreliabilityindexsystemsarebasicallyidentical,however,thereisstillevidentdisparitybetweenthepowersupplyreliabilitylevelinChinathanthoseindevelopedcountries,thusitisnecessarytoleadinobjectivemanagementtoarisetheenthusiasminallaspectstoimprovepowersupplyreliabilitylevel.Otherwise,ithastoberesearchedindepthtomakethedeepminingofreliabilitystatisticaldata,toextendtheprobabilisticreliabilityevaluationmethods,andtocarryouttheawardsandpunishmentmechanismthatcoordinatesreliabilitywitheconomy.Theresultsofthisresearchareavailableforreferencetodomesticpowersupplyreliabilityplanningandadministrativeworkofurbanpowernetwork.KEYWORDS:urbanpowernetwork；powersupplyreliabilitylevel；indexsystem；reliabilitymanagement摘要：从供电可靠性水平及发展阶段、供电可靠性指标体系、供电可靠性管理机制3个方面对国内外城市配电网供电可靠性进行了对比分析。比较结果表明，我国和发达国家采用的供电可靠性指标体系基本一致，但与发达国家的供电可靠性水平差距较大，有必要引入目标管理来调动各方面的积极性提高供电可靠性水平。另外在可靠性统计数据的深层次挖掘、概率可靠性评估方法的推广、可靠性与经济性协调的奖惩机制等方面有待深入研究。分析结果对我国城市配电网供电可靠性规划和管理工作有重要指导价值。关键词：城市配电网；供电可靠性水平；指标体系；可靠性管理0引言城市供电可靠性是指城市供电系统对用户持续供电的能力[1]。城市供电中断，不但会造成巨大的经济损失，而且会影响人民的生活和社会的安定。随着经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，用户对城市配电系统供电可靠性的要求也越来越高。城市配电系统供电可靠性高既是电力用户的需要，也是供电企业自身发展的目标[2-3]。长期以来，人们对电力系统可靠性的研究主要侧重于发输电系统，配电系统的可靠性还未得到应有的重视，实际上配电系统对用户供电的可靠性影响最大。据不完全统计，80%以上的用户停电缘于配电系统故障。国外对配电系统的可靠性进行了较为深入的研究[4-6]，主要集中在可靠性评估算法方面；文献[7-10]也研究了电力系统可靠性，但涉及配电系统可靠性方面的较少。本文将对国内外城市电网供电可靠性水平及发展阶段进行归纳分析，然后对国内外城市电网供电可靠性指标体系、供电可靠性管理机制进行对比分析，从而找出差距，为提高我国城市供电可靠性水平提供参考[11-15]。14宋云亭等：国内外城市配电网供电可靠性对比分析Vol.32No.231供电可靠性水平及发展阶段对比供电可靠性的发展历程大体分为3个阶段：低可靠性水平阶段；迅速发展阶段；高可靠性水平阶段。供电可靠性3个阶段的发展变化如图1所示。第1阶段第2阶段第3阶段年份可靠率/%99.9999图1供电可靠性发展阶段Fig.1Powersupplyreliabilitydevelopmentstages1）低可靠性水平阶段。低可靠性水平阶段是供电可靠性发展的初级阶段。此阶段供电可靠率一般在99%以下，对应的用户平均停电时间一般在87.6h以上，并且每年的供电可靠率指标波动很大。2）迅速发展阶段。供电可靠性水平迅速增长，供电可靠率一般在99%以上，对应的停电时间一般在87.6h以下。供电可靠性指标的总体发展趋势是螺旋式上升，每年的供电可靠率指标有一定的波动，但其波动范围要比第1阶段小。3）高可靠性水平阶段。供电可靠性水平已增加到很高，供电可靠率指标一般在99.99%以上，对应的用户平均停电时间一般在0.876h(约53min)以下。每年的供电可靠率指标较稳定，只有很小的波动，其波动范围比第1阶段和第2阶段都要小。目前美、英、法、日等发达国家的供电可靠性水平均较高，尤其是日本东京的可靠性水平最高。图2给出了日本东京电力公司1982~1995年供电可靠率指标变化趋势情况。99.974198219841986198819901992199499.98099.98699.99299.998可靠率/%图2东京电力公司历年供电可靠率变化趋势Fig.2ChangingtrendofTokyopowersupplyreliabilityindices从图1和图2可知，日本东京电力公司1986年以后的供电可靠率都在99.99%以上，对应的用户平均停电时间基本上在0.876h(约53min)以下。也就是说，日本东京电力公司供电可靠率在1986年以前处于可靠性发展阶段中的第2阶段，1986年以后即进入了第3阶段。经过多年的发展，我国城市供电可靠性水平逐步提高。图3给出了我国城市电网1991~2006年10kV用户平均供电可靠率指标变化趋势。98.8199119931995199719992001可靠率/%2003200599.099.299.499.699.8100.0图3我国城市配电网平均供电可靠率变化趋势Fig.3ChangingtrendofChinamaincitypowersupplyreliabilityindices从图1和图3可知，1992年以后我国城市供电可靠率达到了99%以上。也就是说，1992年以前我国处于可靠性发展阶段中的第1阶段，1992年以后即进入了第2阶段，正在向第3阶段靠近。目前我国城市配电网供电可靠率平均在99.9%以下(对应的用户平均停电时间在8.76h以上)，少数城市在99.9%以上。2供电可靠性指标体系对比2.1供电可靠性指标体系文献[16]将供电可靠性指标分为3大类：持续停电指标，如表1中序号1~7；基于负荷量的指标，如表1中序号8~9；瞬时停电指标，如表1中序号10~12。文献[16]中的供电可靠性指标体系是目前国际范围内最全面、权威的[16]。我国及大部分国家目前所采用的可靠性指标或包含在这一指标体系之中，或由这些指标派生而来。文献[16]给出的重大事件定义为：超过电力系统设计和运行限制的事件。这一概念的提出全面考虑了恶劣天气、计划及非计划检修等特殊事件对供电可靠性指标的重大影响。在计算可靠性指标时，排除这些重大事件的影响能更好地反映供电公司历年运行指标的变化趋势[17]。2.2英国供电可靠性指标英国配电网的2个重要可靠性指标是：用户平均断电分钟数(customerminutelost，CML)和每百户平均断电次数(customerinterruption，CI)。CML和CI分别反映停电持续时间和停电频率，计算公式如下：每百户平均断电次数=每年每一百用户中的停电用户数；用户平均断电分钟数=用户停电时间的总和/用户总数。此外，英国还定义了预安排用户平均停电时间和预安排用户平均停电次数指标，这些都是用户平第32卷第23期电网技术15表1供电可靠性指标Tab.1Electricpowerdistributionreliabilityindices序号指标名称指标缩写指标定义单位1系统平均停电频率SAIFIΣ每次停电用户数总用户数次/(户·a)2系统平均停电持续时间SAIDIΣ用户停电时间总用户数min/(户·a)3用户平均停电持续时间CAIDIΣ用户停电时间停电用户总数min/次4用户总平均停电持续时间CTAIDIΣ用户停电时间停电用户总数min/(户·a)5用户平均停电频率CAIFIΣ停电影响用户数停电用户总数次/(户·a)6平均供电可用率ASAI用户供电可用小时数用户供电需求小时数%7用户多次停电指标CEMIn超过n次持续停电的用户数用户总数%8平均系统停电频率ASIFIΣ停电损失负荷供电负荷总量次9平均系统停电持续时间ASIDIΣ停电损失负荷供电负荷总量min10平均瞬时停电频率MAIFIΣ瞬时停电影响的用户数供电用户总数次/(户·a)11平均瞬时停电事件发生频率MAIFIEΣ瞬时停电事件影响的用户数供电用户总数次/(户·a)12多次持续停电或瞬时停电用户的比率CEMSMInΣn次以上停电的用户数供电用户总数%均停电时间和频率的细化[18]。2.3日本供电可靠性指标日本除了使用与用户停电时间和频率有关的指标外，还研究了评估停电故障时供电转移能力的指标。衡量联络程度强弱的联络率指标α=发生故障时可以切换的负荷侧完好区段数/发生故障时被分段开关切除后的电源侧完好区段数。衡量故障时分担其它段负荷及切换能力的有效运行率指标η=(溃线负荷电流+所联络的干线区段最大负荷电流)/短时间容许电流。衡量总馈线裕度的适切馈线率指标q=(有效运行率η在100%以下的溃线数/总溃线数)100%×2.4加拿大供电可靠性指标加拿大除了采用文献[16]中提到的SAIFI、SAIDI、CAIFI、CAIDI、及ASAI等5个常用指标外，还定义了与损失负荷及电量有关的指标。平均负荷停电指标=Σ停电负荷/连接的总负荷。平均系统缺电指标=Σ停电损失电量/用户总数