配电网可靠性评估分析论文

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论文关键词:配电网；可靠性；评估系统

论文摘要:如何准确快速地评估配电网可靠性水平、分析网络薄弱环节以实现优质、可靠、经济地将电能输送给用户已成为研究的热点。本文开发的配电网可靠性评估系统是一套面向城市供电企业基层运行人员的可视化的电网可靠性评估、管理和统计系统。

随着电力市场的开放，电网的规划和运行越来越复杂，凭借经验判断已经很难对电力系统尤其是供电系统的可靠性做出系统、科学和全面的评估。选择一种全面的、系统的、定量的供电系统可靠性评估方法，开发适用于具体配电网络结构的配电系统可靠性分析工具对指导生产、运行，调整传统的工作方法和方式，提高管理水平等方面都具有极其重要的现实意义。

为了解和提高本省电网的供电可靠性水平、提高电力系统的设备管理和控制水平、为今后电网的规划和设计提供参考、同时实现电网投资的经济性和有效性，辽宁省电力公司决定进行城市电网的可靠性评估系统的开发工作。考虑到各个城市的电网发展水平不同以及设备管理方式的差异，决定先以规模较小、数据状况较好的盘锦供电公司所辖的电力系统为试点网络开发可靠性评估系统。本文简单介绍了系统研发的过程。

一、系统概况

（一）研制目的与意义

本项目开发的配电网可靠性评估系统是一套面向城市供电企业基层运行人员的可视化的电网可靠性评估、管理和统计系统。该系统不仅能够使供电企业的运行人员直观的了解电网现有接线方式的可靠性水平，改善电网的安全运行环境。另外，还可以改变网络运行方式，对多种运行方式的可靠性进行对比，可以有的放矢的指导电网的运行和改造，提高企业的供电可靠性水平。此外，本系统还是一套可靠性的管理和统计系统，可以对录入的电网设备运行情况，事故发生情况进行统计分析，帮助企业实现可靠性数据的科学统计和管理。

（二）系统设计思想

电网可靠性综合评估系统LS－EPRES的数据库服务器采用Windows2000Server/AdvancedServer操作系统，各工作站采用Windows2000Professional操作系统；商用数据库采用MSSQLServer2000，也可采用DB2、Sybase、Oracle；本系统算法部分全部采用MSVC++编程，管理功能的人机界面采用Delphi，Web服务采用Java语言；本系统采用TCP/IP网络协议，符合ISO组织定义的OSI网络七层协议模型，并扩充了双网支持；本系统遵循windowsGUI标准图形用户接口，图形用户接口具有如下特点：应用软件的可移植性，所选择的GUI应对每种平台保持不变的应用编程接口(API)，以实现从一种平台到另一种平台迅速而方便的移植；强有力的开发环境，应具有一套完善的开发工具；国际化，支持多语种所要求的标准字符集，能方便地为多种语言文化所利用；网络及操作系统的透明度，WindowsGUI独立于操作系统内核及网络协议；业界承认WindowsGUI已被广大用户所接受。

（三）系统设计实现

系统的逻辑结构采用面向对象的、构件化的、分层解析的设计方法，以保证系统具有适当的前瞻性和良好的扩展性、以及对电力行业和业务系统改造的适应性。同时，数据结构的设计规范，并且使得数据传输与存储冗余最小化。

在系统结构设计中，将特别遵循以下原则：根据模型进行抽象；强调结构的灵活性；强调结构的合理性。

二、系统可靠性综合评估应用的实现

状态抽样：LS－EPRAS利用蒙特卡罗仿真进行电网可靠性的综合评估，在进行电网充裕度和稳定度评估之前，要对系统状态空间进行抽样，形成仿真样本，通过大量的确定性计算统计各种可靠性指标。

网络连通性评估。当系统内的开关变位（开或合）时，电力系统的原始拓扑结构会发生的变化，迅速而有效地根据网络变化来进行静态安全评估是一个必不可少的任务。网络连通性评估应用图论原理对系统进行网络拓扑分析，并从概率的角度寻找系统中的的割点和桥，计算出每条母线成为割点和每条支路成为桥的概率。

基态潮流计算是可靠性综合评估的基础。本系统的潮流计算在外部网的静态等值基础上，能够给出基态系统（内部系统）运行状态的信息，而且考虑系统可能发生的各种扰动（发电机、输电线开断、出力负荷调节、变压器分头调节等等）。

电网故障风险评估对系统各元件可能发生的各种故障（包括复故障）进行抽样计算，用于指导电力系统结构设计、电气一次二次设备的选择。

静态安全风险评估基于风险的静态安全评估考虑了电力系统运行中的不确定性因素，通过对运行方式进行风险性的定量评估，对事故所造成的损失的严重性进行表达。

最优潮流风险评估。基于风险的最优潮流考虑了负荷、发输电设备故障等随机性影响对最优潮流结果的影响；通过调整发电机的出力，维持频率恒定，并且能使系统运行费用在概率上尽可能小。同时通过合理调整变压器分接头、投切电容器、调发电机无功，使得系统电压维持在最合理水平，系统输电损耗尽可能小，避免无功的不合理传送。所有这两项任务必须保证系统中所有元件的运行不发生越限现象。该系统采用独具特色的有功无功交叉逼近算法，有功逼近模型可用稀疏线性规划模型，也可用稀疏二次规划模型，可由人工选择；它可以在2至5个快速分解法潮流计算时间内计算出一次最优潮流结果。

三、经济效益分析

本项目开发的“盘锦配电网可靠性评估系统”直接目的就是通过进行网络的可靠性评估，进行有针对性的改造和规划，从而提高电力企业的供电可靠性水平，减少停电负荷和停电电量，减少供电企业及用户的停电损失以及社会损失，实现电网投资的经济性和有效性。

（一）直接效益

配电系统可靠性评估和管理系统应用后，不但可以提高企业管理水平，更重要的是可以根据可靠性指标分析对比找到网络的薄弱环节，明确主攻方向，提高整体供电可靠性指标，减少用户停电时间。按盘锦供电公司目前状况来看，本系统应用可以产生以下效益：

通过详细的分析和系统的管理，预期使整个企业的供电可靠性由2004年的99.953%提高到99.963%，如果按2004年售电量约30亿千瓦时，每度电的售电价按平均0.5元/kWh计算，供电企业一年可以增加的电费收入将达到0.5×30×10000×（99.96%-99.953%）=10.5万元；如果每度电创造的GDP按7元/kWh计算，则通过提高供电可靠性得到的社会经济效益为30×(99.96%-99.953%)×7×10000=147万元。

（二）间接效益和社会效益

从某种程度上说，可靠性管理带来的间接经济效益可能比直接效益要大的多。在日益开放的电力市场环境下，电力企业主要面向用户调整自己的经营策略。如何博取用户的信任，提高用户满意度成为各个电力企业追逐的目标。因为只有这样才可以保持较高的市场占有率。另外有些用户损失是无法用确切的金钱概念来衡量的。比如夏季居民用户的停电导致的不舒适或者冰箱内的事物化冻等等。但是这些“看不见的效益”却在经济效益中又占有很大比重。在开放的电力市场上，所能达到的电价限制了投入的成本。

四、结论

本系统创造性的将高、中压配电网在内的集可靠性参数的统计、管理以及网络可靠性评估于一体，集数据管理、图形绘制、评估计算于一体，计算分析准确，表现简洁直观，充分体现了实用化、大众化的特点，处于国内领先水平，且便于在各级配电供电企业中推广使用。

参考文献：

[1]张鹏，王守相.电力系统可靠性经济评估的区间分析方法.中国电机工程学报，2004，24（2）：71-77

[2]张鹏，王守相.大规模配电系统可靠性评估的区间算法.中国电机工程学报，2004，24（3）：77-84.

[3]张鹏，王守相.配电系统可靠性评估的改进区间分析方法，电力系统自动化，2003，27（17）：50-55