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基于模糊控制理论的配电网可靠性评估
分类:电子信息学术论文 编辑:君子论文网 作者:admin 时间:2015-03-10
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摘要：配电网的供电可靠率是电力系统可靠性管理的重要组成部分，一般是以用户有效供电时间总小时数与统计时段内小时数的比值来衡量。本文将提出基于模糊控制理论的配电网可靠性评估进行分析，从系统规划、设计、制造、安装，直到运行管理全过程的各个方面加强管理，并采取相应的管理措施和技术措施，达到防犯故障于未然。
关键词：模糊控制理论；配电网；可靠性；评估
Analysis on the Distribution Network Reliability Evaluation based on the Fuzzy Control Theory
Guo Jianzhao 1 Zhu Yiyong 2
(China network of Quanzhou Fujian power supply company, Quanzhou 362000)
Abstract: The power supply reliability of distribution network is an important part of power system reliability management; generally based on the effect of user power supply within the time period of statistics and the total number of hours the ratio to measure the number of hours. This article will put forward distribution network reliability evaluation based on fuzzy control theory is analyzed, from the system planning, design, manufacture, installation, until all aspects of the whole process of operation and management to strengthen management, and take the corresponding management measures and technical measures, to prevent the fault development.
Key words: Fuzzy control theory; Distribution network; Reliability; Assessment
可靠性评估方法主要可分为模拟法和解析法两大类。模拟法适合于复杂系统计算，但这种方法耗时多而且精度不高；解析法计算相对简单，计算速度快，在配电系统可靠性评估中得到了广泛应用，包括网络等值法、最小路法、故障遍历法、故障模式后果分析法等多种算法。本书介绍一种改进可靠性算法，其基本思想是以负荷点为研究对象，搜索所有对该负荷点具有影响的设备，并根据故障设备所处的位置分析其故障后对负荷点的停电次数和停电时间造成的影响[1]。在分析每个负荷点时，所计算的设备只与该负荷相关，无关设备的故障分析都被略过，这样将大大减少计算的消耗。
1配电网可靠率概述
配电网的可靠性管理主要分用户供电可靠性管理和设备可靠性管理两方面内容。配电系统用户供电可靠性是指配电系统对用户持续供电的能力，反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度，是配电系统规划、设计、基建、施工、设备选型、生产运行、供电服务等方面的质量和管理水平的综合体现。配电设备可靠性指标体现配电设备的健康状况和可用程度，反映设备设计、制造、选型、安装和运行、维修等环节的质量和管理水平[2]。
现在，我国是以中压配电线路上的配电变压器作为用户统计单位，逐步要用以每个终端受电用户(装有计量表计的用户)作为统计单位。供电可靠性是城市配电网的关键运行指标之一，描述了对用户连续供电的可靠性水平。用户的供电可靠性通常由用户停电次数和停电持续时间的数值决定。供电可靠性与电网的装备水平，以及网络的规划和运行水平密切相关。电网的供电可靠性在一定程度上取决于电网建设的经济性，电网的供电可靠性要求越高，电网建设的投资要求也越高，而且两者之间通常呈非线性的关系，当可靠性要求达到某一水平之后投资随之会呈指数上升[3]。
2影响配电网可靠性因素
引起配电网供电可靠性降低的因素主要有：①配电网结构薄弱；②检修及新增用户一般需停电进行，因而造成频繁停电；③配电管理系统不健全，一旦发生故障时，判断、隔离和恢复供电不够迅速；④系统调峰能力不足或供电容量不足，非正常运行方式下有可能人为限电[4]。
设备性能(制造、设计、安装、质量)；配电线路的长度；负荷的大小及分布；地区状况(自然现象及环境)；导线耐雷水平及绝缘化程度；维护管理(巡视、维护检查、安全教育)；检修质量；设备老化及更新程度；运行操作能力及管理水平；带电作业处理故障的能力。配电方式(双回路、双电源、网状、环形等)；系统联络情况(联络线路、开关功能)；线路传输容量及设备的裕度；负荷增长情况；分段开关数目及自动化程度；调度操作能力。探查故障点的合理化措施(检测能力、交通情况)；排除故障方式；检修能力和速度(机械化程度及检修水平和效率)；通信联络方式；恢复供电方式[5]。
3基于模糊性因素影响的配电网可靠性优化模型
配电网的连续供电能力，要靠系统化的指标体系来衡量。配电网的技术指标可分为三类：基础指标、可预先设定的指标、运行后的统计指标。进行配电网规划时，通常只能明确给出一些基础指标和可预先设定的技术指标；而运行后的统计指标是否能够达到要求的技术水平，则需要通过全面的运行过程控制来检验。这三类指标分类如下[6]：(1)配电网的基础指标包括人均用电量、负荷需求和密度、三次产业和居民生活的用电比例及供电规模等。(2)可预先设定的配电网技术指标包括供电安全性、容载比、网络结构、变电站接线方式、短路水平等，其中容载比可以保证电网的容量裕度，网络结构和变电站接线方式可以保证网络的转供能力。(3)运行后的统计指标包括供电可靠性、电压合格率、线损率等。
不确定性是电网规划面临的一个突出问题。不确定性因素对规划方案的合理制定有着显著影响，若不加适当考虑，则会因规划时的条件、参数与运行年实际条件、参数间的较大差异而造成制定出的所谓最优网架方案在将来投运后并不是最优，可能或因过度冗余而极不经济，或因规划的电网结构不符合运行年实际要求而造成缺电、窝电，最终不仅导致改建或扩建的巨大经济损失，而且还会给国民经济各部门带来难以估量的损失[7]。为使规划出的电网整体社会效益最好、供电可靠性水平最佳，根据可靠性成本-效益分析及可靠性优化准则，规划目标应是在满足一定约束条件下使电网供电总成本最小，亦即电网的可靠性成本与可靠性效益(以缺电成本表示)之和最小。另外，为使电网能更好地适应未来实际运行情况，在进行规划时就应对一些不确定性因素予以考虑。当计及模糊性不确定因素影响时，电网规划的可靠性优化模型为：
式中
——模糊供电总成本；
——规划的目标年；
——目标年扩建计划；
——目标年可行扩建方案集；
——目标年电网结构优化变量；
——目标年电网运行优化模糊变量；模型考虑了负荷预测值及发电机出力的模糊性、电气设备及电网故障的随机性、设备单价、电价及用户停电损失的模糊性等，使规划出的电网的将来投运后能更好地适应实际运行情况。
4 提高配电网可靠性的根本措施
供电可靠性是衡量供电质量的重要指标，它由设备质量、供电安全标准以及运行维护水平来保证，因此供电安全标准是保证供电可靠性的必要条件。供电安全标准由电网的容量裕度、网络的转供能力和故障恢复时间来保证，其中容载比可以保证电网的容量裕度，网络结构和变电站接线方式可以保证网络的转供能力。提高配电网供电可靠性的措施主要有[8]：
(1)改善配电网结构，这是提高配电网供电可靠性的基础。(2)积极采用配电自动化技术，逐步实现配网环网供电，提高互供能力。(3)合理制定月度检修计划，尽量安排配合上级停电工作的检修，减少停电的次数和停电时间。(4)进行配电网施工和检修时，要做好施工方案优化和施工前准备工作，尽量缩短停电时间。(5)加强故障抢修管理，保证检修工具和检修材料的及时充足供应；加强临时停电管理，控制停电。
(6)加强对配电设备的巡视、预防性试验和缺陷管理，做好配电变压器的负荷监测工作，用电高峰时及时调整、转移负荷。
(7)积极试行和推广设备状态检修技术和带电作业技术，检修尽量采用“零点”工程。
(8)加强配电设备的防护工作，防止发生外力破坏事故。
(9)认真作好用户的技术服务、指导用户提高设备的安全可靠性，防止因用户不正确用电扩大故障范围。
(10)定期召开分析例会，对供电可靠性进行定期及时分析，使供电可靠率得到保证并不断提高。
结论
总之，由于供电安全标准是可以预先设定的，因此为了保证供电安全标准中设定的故障恢复时间，配电自动化还需要达到一定的水平。本章重点分析了影响供电安全性的容载比、网络结构、变电站接线方式和配电自动化水平等技术指标。
参考文献：
[1]陈中阳，魏琼，郭佳怡，等. 基元构建配电网接线方式的可靠性分析[J]. 华东电力，2014，09：1750-1753.
[2]姚刚，杨明，帅浩，等. 基于“网格化”管理的配电网可靠性分布研究[J]. 华东电力，2014，09：1802-1806.
[3]于金镒，刘健，徐立，等. 大型城市核心区配电网高可靠性接线模式及故障处理策略[J]. 电力系统自动化，2014，20：74-80+114.
[4]杨福，董金国，屈超，乔荣飞. 基于配电自动化的配电网自愈的研究与应用[J]. 电气应用，2014，19：22-24.
[5]熊雄，杨仁刚，李建林. 多元复合储能系统在含微电网配电网中的容量配比[J]. 电力自动化设备，2014，10：40-47.
[6]王文博，冯光，胡博，等. 面向用户的配电网可靠性目标规划[J]. 电测与仪表，2014，18：13-19.
[7]戴峥，杨建林，俞强，等. 考虑参数不确定性的中低压配电网可靠性评估实例分析[J]. 华东电力，2014，06：342-343.
[8] Barker P P, Mello R W d. Determining the impact of distributed generation on power systems: Part 1-Radial distribution systems. IEEE 2011 Power Engineering Society Summer Meeting. 2011（02）：459-460.
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