配電網可靠性評估分析論文

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論文關鍵詞:配電網；可靠性；評估系統

論文摘要:如何準確快速地評估配電網可靠性水平、分析網絡薄弱環節以實現優質、可靠、經濟地將電能輸送給用戶已成為研究的熱點。本文開發的配電網可靠性評估系統是一套面向城市供電企業基層運行人員的可視化的電網可靠性評估、管理和統計系統。

隨著電力市場的開放，電網的規劃和運行越來越復雜，憑借經驗判斷已經很難對電力系統尤其是供電系統的可靠性做出系統、科學和全面的評估。選擇一種全面的、系統的、定量的供電系統可靠性評估方法，開發適用于具體配電網絡結構的配電系統可靠性分析工具對指導生產、運行，調整傳統的工作方法和方式，提高管理水平等方面都具有極其重要的現實意義。

為了解和提高本省電網的供電可靠性水平、提高電力系統的設備管理和控制水平、為今后電網的規劃和設計提供參考、同時實現電網投資的經濟性和有效性，遼寧省電力公司決定進行城市電網的可靠性評估系統的開發工作。考慮到各個城市的電網發展水平不同以及設備管理方式的差異，決定先以規模較小、數據狀況較好的盤錦供電公司所轄的電力系統為試點網絡開發可靠性評估系統。本文簡單介紹了系統研發的過程。

一、系統概況

（一）研制目的與意義

本項目開發的配電網可靠性評估系統是一套面向城市供電企業基層運行人員的可視化的電網可靠性評估、管理和統計系統。該系統不僅能夠使供電企業的運行人員直觀的了解電網現有接線方式的可靠性水平，改善電網的安全運行環境。另外，還可以改變網絡運行方式，對多種運行方式的可靠性進行對比，可以有的放矢的指導電網的運行和改造，提高企業的供電可靠性水平。此外，本系統還是一套可靠性的管理和統計系統，可以對錄入的電網設備運行情況，事故發生情況進行統計分析，幫助企業實現可靠性數據的科學統計和管理。

（二）系統設計思想

電網可靠性綜合評估系統LS－EPRES的數據庫服務器采用Windows2000Server/AdvancedServer操作系統，各工作站采用Windows2000Professional操作系統；商用數據庫采用MSSQLServer2000，也可采用DB2、Sybase、Oracle；本系統算法部分全部采用MSVC++編程，管理功能的人機界面采用Delphi，Web服務采用Java語言；本系統采用TCP/IP網絡協議，符合ISO組織定義的OSI網絡七層協議模型，并擴充了雙網支持；本系統遵循windowsGUI標準圖形用戶接口，圖形用戶接口具有如下特點：應用軟件的可移植性，所選擇的GUI應對每種平臺保持不變的應用編程接口(API)，以實現從一種平臺到另一種平臺迅速而方便的移植；強有力的開發環境，應具有一套完善的開發工具；國際化，支持多語種所要求的標準字符集，能方便地為多種語言文化所利用；網絡及操作系統的透明度，WindowsGUI獨立于操作系統內核及網絡協議；業界承認WindowsGUI已被廣大用戶所接受。

（三）系統設計實現

系統的邏輯結構采用面向對象的、構件化的、分層解析的設計方法，以保證系統具有適當的前瞻性和良好的擴展性、以及對電力行業和業務系統改造的適應性。同時，數據結構的設計規范，并且使得數據傳輸與存儲冗余最小化。

在系統結構設計中，將特別遵循以下原則：根據模型進行抽象；強調結構的靈活性；強調結構的合理性。

二、系統可靠性綜合評估應用的實現

狀態抽樣：LS－EPRAS利用蒙特卡羅仿真進行電網可靠性的綜合評估，在進行電網充裕度和穩定度評估之前，要對系統狀態空間進行抽樣，形成仿真樣本，通過大量的確定性計算統計各種可靠性指標。

網絡連通性評估。當系統內的開關變位（開或合）時，電力系統的原始拓撲結構會發生的變化，迅速而有效地根據網絡變化來進行靜態安全評估是一個必不可少的任務。網絡連通性評估應用圖論原理對系統進行網絡拓撲分析，并從概率的角度尋找系統中的的割點和橋，計算出每條母線成為割點和每條支路成為橋的概率。

基態潮流計算是可靠性綜合評估的基礎。本系統的潮流計算在外部網的靜態等值基礎上，能夠給出基態系統（內部系統）運行狀態的信息，而且考慮系統可能發生的各種擾動（發電機、輸電線開斷、出力負荷調節、變壓器分頭調節等等）。

電網故障風險評估對系統各元件可能發生的各種故障（包括復故障）進行抽樣計算，用于指導電力系統結構設計、電氣一次二次設備的選擇。

靜態安全風險評估基于風險的靜態安全評估考慮了電力系統運行中的不確定性因素，通過對運行方式進行風險性的定量評估，對事故所造成的損失的嚴重性進行表達。

最優潮流風險評估。基于風險的最優潮流考慮了負荷、發輸電設備故障等隨機性影響對最優潮流結果的影響；通過調整發電機的出力，維持頻率恒定，并且能使系統運行費用在概率上盡可能小。同時通過合理調整變壓器分接頭、投切電容器、調發電機無功，使得系統電壓維持在最合理水平，系統輸電損耗盡可能小，避免無功的不合理傳送。所有這兩項任務必須保證系統中所有元件的運行不發生越限現象。該系統采用獨具特色的有功無功交叉逼近算法，有功逼近模型可用稀疏線性規劃模型，也可用稀疏二次規劃模型，可由人工選擇；它可以在2至5個快速分解法潮流計算時間內計算出一次最優潮流結果。

三、經濟效益分析

本項目開發的“盤錦配電網可靠性評估系統”直接目的就是通過進行網絡的可靠性評估，進行有針對性的改造和規劃，從而提高電力企業的供電可靠性水平，減少停電負荷和停電電量，減少供電企業及用戶的停電損失以及社會損失，實現電網投資的經濟性和有效性。

（一）直接效益

配電系統可靠性評估和管理系統應用后，不但可以提高企業管理水平，更重要的是可以根據可靠性指標分析對比找到網絡的薄弱環節，明確主攻方向，提高整體供電可靠性指標，減少用戶停電時間。按盤錦供電公司目前狀況來看，本系統應用可以產生以下效益：

通過詳細的分析和系統的管理，預期使整個企業的供電可靠性由2004年的99.953%提高到99.963%，如果按2004年售電量約30億千瓦時，每度電的售電價按平均0.5元/kWh計算，供電企業一年可以增加的電費收入將達到0.5×30×10000×（99.96%-99.953%）=10.5萬元；如果每度電創造的GDP按7元/kWh計算，則通過提高供電可靠性得到的社會經濟效益為30×(99.96%-99.953%)×7×10000=147萬元。

（二）間接效益和社會效益

從某種程度上說，可靠性管理帶來的間接經濟效益可能比直接效益要大的多。在日益開放的電力市場環境下，電力企業主要面向用戶調整自己的經營策略。如何博取用戶的信任，提高用戶滿意度成為各個電力企業追逐的目標。因為只有這樣才可以保持較高的市場占有率。另外有些用戶損失是無法用確切的金錢概念來衡量的。比如夏季居民用戶的停電導致的不舒適或者冰箱內的事物化凍等等。但是這些“看不見的效益”卻在經濟效益中又占有很大比重。在開放的電力市場上，所能達到的電價限制了投入的成本。

四、結論

本系統創造性的將高、中壓配電網在內的集可靠性參數的統計、管理以及網絡可靠性評估于一體，集數據管理、圖形繪制、評估計算于一體，計算分析準確，表現簡潔直觀，充分體現了實用化、大眾化的特點，處于國內領先水平，且便于在各級配電供電企業中推廣使用。

參考文獻：

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[2]張鵬，王守相.大規模配電系統可靠性評估的區間算法.中國電機工程學報，2004，24（3）：77-84.

[3]張鵬，王守相.配電系統可靠性評估的改進區間分析方法，電力系統自動化，2003，27（17）：50-55