摘 要：
配电系统是电力系统中直接针对用户的环节，是连结发输电组合系统与用户的桥梁，
因而，其对用户供电质量和供电可靠性的影响也最为直接。同时，电力系统可靠性越来越为
人们所重视。为此，以配电网络可靠性为研究对象，对多种配电网络可靠性评估算法进
行了综述与比较分析，指出了算法的优缺点。另外，对工程上常用的配电系统可靠性指
标进行了详细的说明与分析。
关键词：配电系统；可靠性评估；估算法
配电系统是电力系统中直接针对用户的环节，对用户供电质量和供电可靠性的影响也最为直 接。据统计，大约有80%的停电事故缘于配电系统故障［1］。可见，配电系统可靠性 在电力系统可靠性中占有非常重要的地位［2］。随着中国配电网络规模的不断扩大 ，如何快速、高效地对网络进行可靠性评估已成为人们研究的热点。
1配电系统可靠性的研究现状
20世纪60年代，人们开始研究电力系统可靠性时，由于发电设备与配电设备相比，相对比较 集中，设备一次性投资额大，建设周期长，发电容量不足造成的停电给社会及环境可能带来 后果的严重性和广泛性容易引起人们的注意，因此人们着重强调发电系统的可靠性，而忽视 了配电系统可靠性的重要性。随着统计工作的不断完善和数据资料的不断积累，人们发现 配电系统的故障对用户供电可靠性的影响很大。长期以来，美国、英国、加拿大、日本以及 法国等国都投入大量资金对配电系统可靠性进行专门研究，相关研究成果已经用于生产实践 。在发达国家，可靠性评估已成为配电系统规划决策中的一项常规性工作［1］。把 停电损失列入规划方案的比较，将可靠性与经济性统一协调，使可靠性技术的应用发展到了 一个新的层次。
自从1965年该领域的一系列学术论文问世以来，配电系统可靠性无论是在数据统计方面，还 是在评估模型和算法方面都形成了较为成熟的方法。目前工程上普遍应用的电网可靠性评估 方法有模拟法和解析法两大类［3］。解析模型根据元件之间的功能关系，用公式显 式表示的 系统的可靠性评估模型。解析法主要有网流法和潮流法两种。网流法简单快速，并且便于最 小割集识别以及故障模式和影响分析，适用于规划初期大量可行性方案的比较；缺点是只能 计算系统的有功功率而不能对系统的电压和无功功率进行考察。潮流法又分为直流潮流法和 交流潮流法。直流潮流法也具有计算速度快的特点，但仍存在着不能考虑系统电压和无功功 率影响的缺陷；交流潮流法可全面考虑系统各种因素的影响，例如，电压质量、有功功率和 无功功率约束等，因此，可靠性评估的结果更接近实际情况，且精度较高。总的来讲，解析 法原理简单、模型准确，已广泛应用于配电系统可靠性评估，而且便于有针对性地进行不同 元件性能对电网可靠性的影响分析。模拟法是用计算机产生随机数对系统元件的失效事件随 机抽样构成系统失效事件集并通过概率统计方法建立可靠性指标计算公式的一种电力系统可 靠性评估模拟方法。通过模拟元件寿命的实际情况，根据元件寿命的概率分布对系统状态进 行若干时间抽样，并对每个抽样状态进行分析和计算，最终得到可靠性指标。模拟法能够计 及相关事件的影响，并且计算复杂性受系统规模的影响很小，适合于求解比较复杂的系统， 但其计算精度与计算时间紧密联系，为了获得较高的计算精度必然需要耗费大量计算时间； 另外，模拟法不便于进行有针对性的分析。文章采用解析法对配电网络进行可靠性评估。
2配电网可靠性评估的常用方法
配电网可靠性评估的传统方法为故障模式后果分析法（Failure-Mode-and-Effect Analysis ，FMEA）［4］：利用元件可靠性数据，选择合适的故障判断准则，然后根据该准则 将系统状 态分为正常运行和故障两大类，进而进行可靠性计算。该方法对所有可能的故障事件或元件 失效进行分析，并确定对负荷点的影响，找出系统的故障模式集合，最终在此状态集合的基 础上得到负荷点以及系统的可靠性指标。FMEA法适用于对简单辐射状主馈线系统进行可靠性 评估，对带有复杂分支馈线的系统，由于故障模式太多，直接使用FMEA法有一定困难。同时 ，这种方法没有考虑线路传输容量的限制，使计算结果与实际相差较大。
近年来，国内外科技工作者已提出许多中压配电网络可靠性评估方法［4～15］。
配电网可靠性评估的网络等值法［4～6］，利用网络等值对复杂网络进行等效简化。 该方法的 基本思想是利用一个等效元件来代替一部分配电网络，从而将复杂结构的配电网逐步简化成 简单辐射状主馈线系统。对复杂结构配电网的可靠性评估含向上等效及向下等效两个过程。 在向上等效的过程中，将分支馈线对上级馈线的影响用一个串在上级馈线中的等效节点元件 来代替；在向下等效的过程中，将上级馈线对下级馈线的影响用一个串在下级馈线首端的等 效节点元件来代替。该方法从最低一段的子馈线出发，将子馈线等效为相应的线路和负荷， 逐次向上，直到线路不带子馈线为止，从而可将带子馈线的问题转化为不带子馈线的问题， 进而利用FMEA法得到节点和系统的可靠性指标。但该方法存在以下不足：①需要对子系统 进行连续多次等效；②只能得到等效负荷和系统可靠性指标，如果要得到每个负荷点的可 靠性指标，还需要从等效负荷出发逐步向下分解，计算过程复杂。
基于故障扩散的复杂中压配电系统可靠性评估算法［7］。该算法提出了边界节点、N 度节点的 概念，根据故障时间的不同，将节点分成4类。利用这些定义，可前向搜索确定断路器动作 影响范围，用故障扩散方法确定故障隔离范围，从而可确定节点的故障类型。该算法对复杂 中压配电系统(带子馈线)有较强的处理能力。然而，任一单元件故障后，该方法皆要前向搜 索确定断路器影响范围，进而确定隔离范围。因而，该方法有待进一步改进和提高。
基于最小路的配电系统可靠性评估算法［8～15］。该算法先求出每个负荷点的最小 路，将非最小路上元件的故障折算到最小路上，从而仅对最小路上的元件与节点进行计算即 可得出负荷点的可靠性指标。当系统复杂时，最小路的求取需花费大量时间，计算复杂性较 大。
故障遍历算法［11～12］，是一种能灵活响应配电网络拓扑结构变化的复杂辐射 状配电系统可靠性评估算法，该算法基于故障枚举思想，并利用遍历技术而发展成的一种可 靠性评估方法。确定由各种故障所引起的负荷点的故障类型是可靠性评估的核心，而遍历技 术正是确定负 荷点故障类型的手段。该算法能有效考虑系统的容量约束，尤其对含有众多子馈线和众多隔 离开关及备用电源的复杂辐射状配电系统具有很强的处理能力。
根据馈线分区思想，建立一种区域网络模型，提出了基于区域模型的故障模式影响法进行可 靠性评估，减少了经典FMEA法中对网络元件逐一分析的工作量［13］。将区域节点和 开关弧的 故障后果分为4类，采用四步法判断区域节点故障类型，根据开关弧两端邻接节点故障类型 ，直接确定开关弧故障类型。确定故障类型后，即可计算负荷点及系统可靠性指标。然而， 对于每个区域，该方法需沿区域网络图逆向搜索前向节点，直至主电源，形成逆向主通路。 当分区后的网络结构仍很复杂时，主通路的求取需耗费较长时间。
将最小路法和等值法结合的复杂配电系统可靠性评估算法［14］，它首先通过对 网络的分 层处理，应用可靠性等值原理将复杂配电系统逐步等值为简单的辐射型配电网，再应用最小 路方法计算系统的可靠性指标，从而提高了评估效率。但该方法同样具有等值法和最小路法 的不足。
复杂中压配电网络可靠性评估的分块算法是基于故障扩散方法而提出的［15］，它首 先给出邻接矩阵的构造方法，考虑中压配电网常以树状运行的特点，利用稀疏技术存储邻 接矩阵 。在故障解析模拟时，利用故障扩散搜索方法确定开关元件的动作，以块为单位代替单元件 进行解析分析，可大量节省故障枚举时间及重复的开关元件搜索时间。同时，对算法效率进 行了简单分析。应用该算法对RBTS及实际工程系统进行了可靠性评估，算例表明该算法有明 显的计算速度优势，证实了算法具有高效性和工程实用性。
3配电系统常用可靠性指标
1968年美国成立了电力可靠性协会(National Electric Reliability Council, NERC) ［49 ］ ，1981年由于加拿大和墨西哥的加入，改名为北美电力可靠性协会(North American Electr ic Reliability Council,NERC)，NERC的成立极大地推动了电力系统可靠性理论的研究及 其在工程实际中的应用，同时也带动了世界各国电力可靠性管理工作的开展。NERC的可靠性 管理工作有着长期的理论研究和工程实践经验，他们提出的可靠性指标已为世界上许多国家
[1] [2] 下一页
本文关键字：可靠性 评估 电工入门，电工技术 - 电工入门
