配電系統的可靠性評估方法探討

潘瀟

摘 要：所謂配電系統的可靠性評估，就是采用現代分析工具對配電系統參數進行設置，包括停電頻率以及停電時間等，如果參數設置的比較合理，系統就可以按照預期規劃運行，實現系統可靠性的控制。文章簡述了配電系統可靠性分析的思路，分析了具體評估方法。

關鍵詞：配電系統；可靠性；評估方法

前言

當前我國在規劃配電系統的過程中，一般都不設置具體的可靠性目標，而是采用隱性處理的方式，這樣配電系統在投入使用時，就需要花費大量資金維護供電的可靠性。為了避免這種規劃方式的弊端，需要采用科學的手段對配電系統可靠性進行評估，按照實際需求對電力資源進行合理分配，減低供電費用，提升配電系統運行的可靠性。

1 配電系統可靠性分析思路

配電系統可靠性分析的主要目標就是可以準確評價出系統運行時的可靠性，并將評估結果作為依據，對設計中存在的問題進行修正。具體評估思路如下：首先，對系統數據進行分析，評估歷史的可靠性，就是根據歷史數據判斷系統運行能力。一般都是由系統運行部門負責這項工作，分析系統沒有大大預期可靠性的原因，判斷系統的薄弱環節在哪。如果問題出在設計方案上，需要與工程規劃部門共同合作解決問題。其次是制作預測模型，就是根據備選設計方案預測系統未來一段時間內運行的可靠性，主要是針對配電系統中的某一個部分，預見其在運行時有可能出現的問題，提出提升系統運行可靠性的方法。最后是校正預測模型，預測模型建立以后，需要將歷史數據作為依據對其進行校正，使其與歷史情況相符，這樣才能保證預測模型不脫離實際。值得注意的是，模型校正是一個非常復雜的過程，需要配電系統運行部門提供真實、完整的歷史數據，并考慮到系統運行的外界環境因素，用電需求變化因素等，將所有因素都考慮到，然后對參數進行謹慎調整，這樣才能對系統未來運行狀態進行準確預測，判斷其可靠性是否可以達到預期要求[1]。

2 配電系統可靠性評估方法

2.1 計算流程

第一，需要設置一個可靠性限值，主要包括兩項內容，一是基本目標值，二是所允許的偏差范圍；第二，在計算程序中輸入模型和相關數據，數據可以來源于現有系統，也可以來源于擬建的配電系統；第三，啟動計算程序，開始計算，得出預期可靠性。這種評估性的計算主要包括兩項內容，一是預期停電頻率，二是預期停電時間，一般都是采用圖形的方式顯示計算結果，這種方法比較直觀，一旦某個結果超過合格范圍，用戶一眼就可以看出；第四，需要對計算結果進行審查，如果計算結果與預期相差太多，需要將該結果作為依據對系統模型進行調整；第五，重新運行經過調整后的模型，得到新的結果，重復上述步驟，直到得到令人滿意的結果為止。根據結果修改設計時，通常采用兩種方法，一是根本原因分析方法，適合用于確認可靠性較低的水平，需要判斷出在這種情況下設備的使用會受到哪些影響；二是靈敏度分析方法，適合用于確認可靠性較高的水平，需要判斷出在這種情況下設計對系統可靠性產生哪些影響。實際上這就是對設備參數進行微量調整的過程，能夠反映出系統可靠性的變化[2]。

2.2 網絡模擬評估法

該種方法將電力系統的拓撲結構作為基礎，就是把實際網絡轉換為可靠性網絡，這一網絡將設備的串并聯作為基礎。串聯設備中，一旦其中一臺設備出現停運問題，整個鏈條中的設備都會受到影響，且失效率問題會累加。并聯設備中，需要根據容量來確定設備是否存在冗余，如果存在，需要停運其他并聯路徑。具體計算過程如下：首先是模擬配電系統的拓撲結構，將這些結構轉換成一些“表達式”，這些表達式具有明顯的串并聯可靠性特征；其次是計算，這些表達式以控制系數的形式展現在計算機模型中，對系統可靠性進行計算。最終的計算結果顯示了電源與負電荷之間的連續性，代表二者之間不發生中斷的可能性。網絡模擬評評估法最大的優點就是操作簡單，一般用于與基本可靠性評估上。最大的缺點是評估過程的動態性不好，不能對開關切換過程進行及時響應，且適用范圍較窄，只能用于基本拓撲結構中，結構中任何一個環節發生變化，就無法完成模擬過程[3]。

2.3 馬爾科夫模擬評估法

該種方法主要是對系統運行狀態進行評估，將評估重點放在狀態的轉換上，模擬過程中可以辨識出各種運行狀態，實現狀態間的靈活轉換，可以再現系統的轉換條件，并根據這些模擬過程以及結果計算出系統處于某種狀態下的時間，具體計算過程如下：首先，建立狀態空間圖，該圖要能夠反映出元件的狀態轉移過程，一共包含2N個狀態數，其中N代表運行與停運的狀態數；其次，將狀態空間圖作為依據建立轉移矩陣，其中的維數代表系統狀態數，就是說狀態與列、行之間一一對應；第三，利用馬爾科夫過程逼近原理，用數學式表示就是PT=P，其中P代表極限狀態概率矢量，T代表轉移矩陣；第四，上一步驟的計算中，得出獨立矩陣的個數為N-1個，因此需要對其添加全概率條件，保證所有狀態的概率加和為1，最終得到一個矩陣方程；最后，采用線性代數計算方法解出矩陣，得到最終結果，這個結果就是配電系統處于各種運行狀態下的概率。這種模擬評估方法的最大優點就是靈活性較高，適應性強，尤其適用于那些轉換細節比較明確的配電系統。但是這種模擬評估方式也有自身的弱點，一是缺乏記憶力，就是模擬過程與狀態的形成過程無關；二是計算量方面有較大弱勢，尤其是N值比較大時，建立狀態空間圖時就存在困難[4]。

2.4 解析模擬評估法

與上一種狀態不同的是，其不需要對事故狀態進行一一列舉，而是采用以下方式：首先，根據配電系統運行歷史數據選擇一個事故，p為該事故發生的可能性；其次，對系統對這一事故的反應進行模擬，并計算相應參數，判斷出事故對系統元件的影響；第三，使用概率p及上一步的計算結果綜合評定該事故對系統的影響；最后，選擇一個新的事故，重復上一個步驟，直到將所有可能發生的事故都模擬完成為止。整個模擬過程中最重要的就是第二步，因為系統發生事故以后，有可能會引發一系列復雜事件，事故對供電的影響方式不同，要求能夠模擬出事故發生后的一系列事件，準確判斷出相同事故對不同用戶產生的負面影響。這種方法的最大優點就是可以對配電系統的可靠性進行量化模擬，準確度較高[5]。

3 結束語

配電系統的可靠性對整個電網系統的運行產生重要影響，進而影響社會生產以及人們的正常生活，因此應當采用科學的方法對配電系統穩定性進行模擬評估。實踐證明，每種模擬方法都有自身的優勢和劣勢，需要技術人員根據實際情況合理選擇，提升評估的準確性，提高配電系統運行的可靠性。

參考文獻

[1]雷秀仁，任震.處理配電系統可靠性評估不確定性的未確知數學方法[J].電力系統自動化，2005，17：28-33.

[2]任震，萬官泉.參數不確定的配電系統可靠性區間評估[J].中國電機工程學報，2003，12：71-76.

[3]齊先軍，彭翔天.基于浴盆形故障率函數的配電系統可靠性評估算法[J].電力系統保護與控制，2015，5：81-87.

[4]沈宏，付廣春.改進最小路法在配電系統可靠性評估中的應用[J].中國電力，2010，10：20-22.

[5]范明天，蘇傲雪.基于可靠性的配電網規劃思路和方法講座五配電系統可靠性評估方法[J].供用電，2011，5：12-18.