CN114219240A - 一种中压配电网可靠性评估方法及系统 - Google Patents

一种中压配电网可靠性评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种中压配电网可靠性评估方法及系统，其中，评估方法包括：步骤S1，对待评估区域预先进行典型供电区域划分，并对各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式；步骤S2，对于各典型接线模式，分别计算其用户平均停电时间可靠性指标；步骤S3，将各典型接线模式所接用户数在待评估区域总用户数的占比作为权重加权平均，求得待评估区域的用户平均停电时间；步骤S4，根据待评估区域的用户平均停电时间计算供电可靠率。本发明为重点保障工业园区等高精密企业的供电可靠性，从规划方案建设时期就进行评估，从根本上提高园区电网供电可靠性；相比较传统的可靠性评估方法，减少了需要输入的指标参数，但计算精度依然很高。

Description

一种中压配电网可靠性评估方法及系统
技术领域
本发明属于配电网可靠性评估技术领域，具体涉及一种中压配电网可靠性评估方法及系统。
背景技术
近年来，全国各地产业集聚区发展较快，企业对供电可靠性的要求越来越高，一旦出现故障等突发性停电将会造成重大损失。保证产业集聚区供电可靠性，是供电公司重要的政治责任和社会责任。产业聚集区的供电保障工作挑战很多，归结起来主要集中在前期规划方案制定、变电站站址及线路通道保护、电力设施保护、用电安全管控等方面。
常规配电网供电可靠性评估通常基于配电网的详细拓扑结构，采用故障模式后果分析和最小路法开展。由于配电网网架结构类型众多，设备数量庞大，网架规模差异较大，基于配电网的详细拓扑开展供电可靠性评估，通常面临以下困难：
(1)供电可靠性评估缺乏标准化的求解流程，针对不同配电网的拓扑结构，需要重新建立起故障模式后果分析表或最小路分析表。
(2)故障模式后果分析表或最小路分析表的规模随着待评估配电网系统的变化而变化，当待评估的配电网系统规模较大时，故障模式后果分析表或最小路分析表的建立将十分复杂。
(3)开展供电可靠性评估需要对配电网详细的拓扑结构、设备参数进行收资，给收资工作带来巨大的难度；同时，数据录入工作非常繁琐而且维护工作量巨大。
综上，基于详细拓扑的故障模式后果分析法不适合对城市中低压配电网开展大规模可靠性评估。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种中压配电网可靠性评估方法及系统，以减少数据收资和录入的工作量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种中压配电网可靠性评估方法，包括：
步骤S1，对待评估区域预先进行典型供电区域划分，并对各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式；
步骤S2，对于各典型接线模式，分别计算其用户平均停电时间可靠性指标；
步骤S3，将各典型接线模式所接用户数在待评估区域总用户数的占比作为权重加权平均，求得待评估区域的用户平均停电时间；
步骤S4，根据待评估区域的用户平均停电时间计算供电可靠率。
进一步地，所述步骤S1中，根据线路有无联络、开关有无选择性将各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式。
进一步地，所述步骤S2包括计算电缆线路和架空线的用户平均停电时间。
进一步地，计算电缆线路的用户平均停电时间具体包括：
计算有联络且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000021
式中，L线为线路总长度；K主为主干线在其总长度L线中的占比；λ故为线路故障率；λ计为线路计划停运率；t故切为故障定位、隔离及倒闸操作时间，单位为h；t计切为计划停运隔离和/或倒闸操作时间，单位为h；t故修为线路故障平均修复时间(不含t故切)，h；t计停为线路计划停运平均停电时间(不含t计切)，单位为h；λ开为开关故障率；t开修为分段开关故障平均修复时间(不含t故切)，单位为h；M开为电缆环网柜内开关个数；
计算有联络且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000022
计算单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000031
计算单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000032
进一步地，计算架空线的用户平均停电时间具体包括：计算有联络且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000033
计算有联络且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000034
计算单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000035
计算单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000041
进一步地，所述步骤S3按照下式计算用户平均停电时间SAIDI：
Figure BDA0003385861270000042
式中，N区域为规划区域划分出的典型供电区域数；SAIDIj(i)和Nj(i)分别为第i个典型供电区域第j种典型接线模式的用户平均停电时间和用户数；典型接线模式用相应变量下标j表示。
进一步地，j＝1为电缆线路有联络且开关有选择性，j＝2为电缆线路有联络且开关无选择性，j＝3为电缆线路单辐射且开关有选择性，j＝4为电缆线路单辐射且开关无选择性，j＝5为架空线路有联络且开关有选择性，j＝6为架空线路有联络且开关无选择性，j＝7为架空线路单辐射且开关有选择性，j＝8为架空线路单辐射且开关无选择性。
本发明还提供一种中压配电网可靠性评估系统，包括：
划分单元，用于对待评估区域预先进行典型供电区域划分，并对各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式；
第一计算单元，用于对于各典型接线模式，分别计算其用户平均停电时间可靠性指标；
第二计算单元，用于将各典型接线模式所接用户数在待评估区域总用户数的占比作为权重加权平均，求得待评估区域的用户平均停电时间；
第三计算单元，用于根据待评估区域的用户平均停电时间计算供电可靠率。
进一步地，所述划分单元具体是根据线路有无联络、开关有无选择性将各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式。
进一步地，所述第一计算单元具体用于计算电缆线路和架空线的用户平均停电时间，计算电缆线路和架空线的用户平均停电时间均包括：计算有联络且开关有选择性的用户平均停电时间、计算有联络且开关无选择性的用户平均停电时间、计算单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间、计算单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间。
实施本发明具有如下有益效果：本发明为重点保障工业园区等高精密企业的供电可靠性，从规划方案建设时期就进行评估，从根本上提高园区电网供电可靠性，同时通过运行时段的维护，能有效保障园区供电的可靠性；本发明相比较传统的可靠性评估方法，减少了需要输入的指标参数，但计算精度依然很高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一一种中压配电网可靠性评估方法的流程示意图。
图2是本发明实施例中行标算例网络图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
为了适应园区中压配电网开展大规模可靠性评估，需要在配电网供电可靠性评估常规方法的基础上，将原有的详细拓扑通过假设条件进行简化，以减少数据收资和录入的工作量，建立标准化的可靠性评估工具。
由此，请参照图1所示，本发明实施例一提供一种中压配电网可靠性评估方法，包括：
步骤S1，对待评估区域预先进行典型供电区域划分，并对各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式；
步骤S2，对于各典型接线模式，分别计算其用户平均停电时间可靠性指标；
步骤S3，将各典型接线模式所接用户数在待评估区域总用户数的占比作为权重加权平均，求得待评估区域的用户平均停电时间；
步骤S4，根据待评估区域的用户平均停电时间计算供电可靠率。
具体地，本发明的评估总体思路是将规模庞大的园区配电网可靠性评估等效为不同典型供电区域的若干典型接线模式可靠性指标计算的加权平均，从而使得可靠性评估这一复杂问题得以简化。
步骤S1将各典型供电区域的中压配电线路再分为多种典型接线模式，如线路有无联络、开关有无选择性。步骤S2对于各典型供电区域各典型接线模式，综合考虑各项主要影响因素，分别计算其用户平均停电时间可靠性指标。步骤S3根据各典型供电区域各典型接线模式所接用户数，将其与待评估区域总用户数的占比作为权重加权平均，即可求得待评估区域的系统的用户平均停电时间SAIDI。步骤S4按照下式计算供电可靠率：
Figure BDA0003385861270000061
本实施例针对中压配网规划的特点，结合故障模式后果分析法，采用可靠性评估的简化估算模型：
(一)电缆线路
①有联络且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000062
式中，L线为线路总长度；K主为主干线在其总长度L线中的占比；λ故为线路故障率；λ计为线路计划停运率；t故切为故障定位、隔离及倒闸操作时间，单位为h；t计切为计划停运隔离和/或倒闸操作时间，单位为h；t故修为线路故障平均修复时间(不含t故切)，h；t计停为线路计划停运平均停电时间(不含t计切)，单位为h；λ开为开关故障率；t开修为分段开关故障平均修复时间(不含t故切)，单位为h；M开为电缆环网柜内开关个数。
②有联络且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000071
③单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000072
④单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000073
(二)架空线
①有联络且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000074
②有联络且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000075
③单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000081
④单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure BDA0003385861270000082
(三)系统SAIDI
系统用户平均停电时间SAIDI的计算公式为：
Figure BDA0003385861270000083
式中：N区域为规划区域划分出的典型供电区域数；SAIDIj(i)和Nj(i)分别为第i个典型供电区域第j种典型接线模式的用户平均停电时间和用户数；典型接线模式用相应变量下标j表示，其定义如下：
j＝1为电缆线路有联络且开关有选择性，j＝2为电缆线路有联络且开关无选择性，j＝3为电缆线路单辐射且开关有选择性，j＝4为电缆线路单辐射且开关无选择性，j＝5为架空线路有联络且开关有选择性，j＝6为架空线路有联络且开关无选择性，j＝7为架空线路单辐射且开关有选择性，j＝8为架空线路单辐射且开关无选择性。
需要说明的是，本实施例开展供电可靠性评估所需参数包括：
(1)基础参数
配电网可靠性评估中需要的基础参数如下：
1)拓扑结构：包括架空线路、电缆线路、配电变压器、断路器、负荷开关、隔离开关和熔断器等元件模型之间的拓扑连接关系，主要通过网络模型体现。
2)配电线路基础参数：线路类型，长度，型号，单位长度的电阻、电抗、电纳以及载流量；其中，线路类型分为架空绝缘线、架空裸导线、电缆。
根据线路型号可通过查询获得线路的单位长度电阻、电抗以及载流量等参数。由于电纳影响极小，一般可忽略。
3)配电变压器基础参数：变压器型号、额定容量、空载损耗、负载损耗、阻抗电压、空载电流。
根据配电变压器型号，可通过查询获得配电变压器额定容量、空载损耗、负载损耗、阻抗电压、空载电流等参数。
4)负荷点数据：负荷容量、用户数、重要级别。
负荷容量包括实际负荷容量和装机容量。实际负荷容量按照位置的不同可分为馈线首端实际负荷容量、负荷点实际负荷容量等。当只能提供馈线首端实际负荷容量，无法提供各个负荷点的实际负荷容量时，可按照负荷点装机容量大小的比例对馈线首端实际负荷容量进行分配，估算出各个负荷点的实际负荷容量。
对于规划电网，可根据负荷点预测容量和配电变压器平均容量估算用户数。
(2)可靠性参数
配电网可靠性评估中需要的可靠性参数如下：
1)故障停电相关参数：
配电线路：故障停运率、平均故障修复时间；
配电变压器：故障停运率、平均故障修复时间；
开关类设备，进一步包括：
隔离开关(刀闸)：故障停运率、平均故障修复时间、平均故障定位隔离时间；
断路器、熔断器：故障停运率、平均故障修复时间、平均故障点上游恢复供电操作时间；
负荷开关：故障停运率、平均故障修复时间；
联络开关：平均故障停电联络开关切换时间。
2)预安排停电相关参数
变电站10(6)kV母线：(等效)预安排停运率、(等效)平均预安排停运持续时间；
配电线路：预安排停运率、平均预安排停运持续时间(预安排停电平均持续时间)；
隔离开关(刀闸)：平均预安排停电隔离时间；
断路器、负荷开关、熔断器：平均预安排停电线段上游恢复供电操作时间；
联络开关：平均预安排停电联络开关切换时间。
相应于本发明实施例一一种中压配电网可靠性评估方法，本发明实施例二还提供一种中压配电网可靠性评估系统，包括：
划分单元，用于对待评估区域预先进行典型供电区域划分，并对各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式；
第一计算单元，用于对于各典型接线模式，分别计算其用户平均停电时间可靠性指标；
第二计算单元，用于将各典型接线模式所接用户数在待评估区域总用户数的占比作为权重加权平均，求得待评估区域的用户平均停电时间；
第三计算单元，用于根据待评估区域的用户平均停电时间计算供电可靠率。
进一步地，所述划分单元具体是根据线路有无联络、开关有无选择性将各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式。
进一步地，所述第一计算单元具体用于计算电缆线路和架空线的用户平均停电时间，计算电缆线路和架空线的用户平均停电时间均包括：计算有联络且开关有选择性的用户平均停电时间、计算有联络且开关无选择性的用户平均停电时间、计算单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间、计算单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间。
有关本实施例的工作原理及过程，请参照前述本发明实施例一的说明，此处不再赘述。
以下再以行标DL/T 1563的算例为例开展对比，图2为行标算例的计算网络，其主要的参数如下表1-3所示：
表1行标算例网络参数
Figure BDA0003385861270000101
Figure BDA0003385861270000111
表2行标算例网络图网络可靠性参数
Figure BDA0003385861270000112
表3行标算例网络图网络可靠性参数
参数名称 参数值
平均故障定位隔离时间h 1
平均故障停电联络开关切换时间h 0.05
平均故障点上游恢复供电操作时间h 0.3
根据以上参数，行标算例基于详细的拓扑结构，分别采用逐个元件的故障模式后果分析和计算，形成故障模式后果分析表，忽略开关故障时，最终行标算例网络的可靠性评估结果如下表4所示。
表4行标算例网络的评估结果
可靠性指标 行标评估结果
停电时户数(预安排) 8.8980时户
停电时户数(故障) 0.3232时户
停电时户数 9.2212时户
SAIDI-S 1.7796h
SAIDI-F 0.0646h
SAIDI 1.8442h
ASAI 99.8947％
由上表可知，行标算例网络经行标分析方法计算，其停电时户数(预安排)为8.8980时户，停电时户数(故障)为0.3232时户，停电时户数为9.2212时户，SAIDI-S为1.7796h，SAIDI-F为0.0646h，SAIDI为1.8442h，ASAI为99.8947％。
根据上表的全线近似评估参数，利用本发明实施例的评估方法，将全线参数按照线路长度均匀分段和用户均匀分布进行处理，经过评估，可以获得如下表所示的全线近似评估结果：
可靠性指标 全线近似评估结果
停电时户数(预安排) 8.9458时户
停电时户数(故障) 0.3562时户
停电时户数 9.3112时户
SAIDI-S 1.8996h
SAIDI-F 0.0746h
SAIDI 1.9042h
ASAI 99.8962％
由此可以看出，本发明实施例减少了需要输入的指标参数，但计算精度相比较精确计算方案依然很高。
通过上述说明可知，本发明带来的有益效果在于：本发明为重点保障工业园区等高精密企业的供电可靠性，从规划方案建设时期就进行评估，从根本上提高园区电网供电可靠性，同时通过运行时段的维护，能有效保障园区供电的可靠性；本发明相比较传统的可靠性评估方法，减少了需要输入的指标参数，但计算精度依然很高。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种中压配电网可靠性评估方法，其特征在于，包括：
步骤S1，对待评估区域预先进行典型供电区域划分，并对各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式；
步骤S2，对于各典型接线模式，分别计算其用户平均停电时间可靠性指标；
步骤S3，将各典型接线模式所接用户数在待评估区域总用户数的占比作为权重加权平均，求得待评估区域的用户平均停电时间；
步骤S4，根据待评估区域的用户平均停电时间计算供电可靠率。
2.根据权利要求1所述的中压配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据线路有无联络、开关有无选择性将各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式。
3.根据权利要求2所述的中压配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S2包括计算电缆线路和架空线的用户平均停电时间。
4.根据权利要求3所述的中压配电网可靠性评估方法，其特征在于，计算电缆线路的用户平均停电时间具体包括：
计算有联络且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure FDA0003385861260000011
式中，L线为线路总长度；K主为主干线在其总长度L线中的占比；λ故为线路故障率；λ计为线路计划停运率；t故切为故障定位、隔离及倒闸操作时间，单位为h；t计切为计划停运隔离和/或倒闸操作时间，单位为h；t故修为线路故障平均修复时间(不含t故切)，h；t计停为线路计划停运平均停电时间(不含t计切)，单位为h；λ开为开关故障率；t开修为分段开关故障平均修复时间(不含t故切)，单位为h；M开为电缆环网柜内开关个数；
计算有联络且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure FDA0003385861260000021
计算单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure FDA0003385861260000022
计算单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure FDA0003385861260000023
5.根据权利要求4所述的中压配电网可靠性评估方法，其特征在于，计算架空线的用户平均停电时间具体包括：
计算有联络且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure FDA0003385861260000024
计算有联络且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure FDA0003385861260000025
计算单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间：
Figure FDA0003385861260000031
计算单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间：
Figure FDA0003385861260000032
6.根据权利要求5所述的中压配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S3按照下式计算用户平均停电时间SAIDI：
Figure FDA0003385861260000033
式中，N区域为规划区域划分出的典型供电区域数；SAIDIj(i)和Nj(i)分别为第i个典型供电区域第j种典型接线模式的用户平均停电时间和用户数；典型接线模式用相应变量下标j表示。
7.根据权利要求6所述的中压配电网可靠性评估方法，其特征在于，j＝1为电缆线路有联络且开关有选择性，j＝2为电缆线路有联络且开关无选择性，j＝3为电缆线路单辐射且开关有选择性，j＝4为电缆线路单辐射且开关无选择性，j＝5为架空线路有联络且开关有选择性，j＝6为架空线路有联络且开关无选择性，j＝7为架空线路单辐射且开关有选择性，j＝8为架空线路单辐射且开关无选择性。
8.一种中压配电网可靠性评估系统，其特征在于，包括：
划分单元，用于对待评估区域预先进行典型供电区域划分，并对各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式；
第一计算单元，用于对于各典型接线模式，分别计算其用户平均停电时间可靠性指标；
第二计算单元，用于将各典型接线模式所接用户数在待评估区域总用户数的占比作为权重加权平均，求得待评估区域的用户平均停电时间；
第三计算单元，用于根据待评估区域的用户平均停电时间计算供电可靠率。
9.根据权利要求8所述的中压配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述划分单元具体是根据线路有无联络、开关有无选择性将各典型供电区域中的中压配电线路分为多种典型接线模式。
10.根据权利要求9所述的中压配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述第一计算单元具体用于计算电缆线路和架空线的用户平均停电时间，计算电缆线路和架空线的用户平均停电时间均包括：计算有联络且开关有选择性的用户平均停电时间、计算有联络且开关无选择性的用户平均停电时间、计算单辐射且开关有选择性的用户平均停电时间、计算单辐射且开关无选择性的用户平均停电时间。
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