配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的研究.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的研究姓名：劉文洪申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：電氣工程指導(dǎo)教師：劉丁20030301此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文題目：配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的研究學(xué)科：電氣工程作者：劉文洪簽名：導(dǎo)師：劉丁教授簽名：答辯日期：20033摘要本論文是在綜合考慮影響配電系統(tǒng)可靠性各種因素的基礎(chǔ)上，采用了一種基于最小割集的配電系統(tǒng)實(shí)用的可靠性評(píng)估方法，并編制了相應(yīng)的應(yīng)用程序。該方法考慮了系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，列舉引起負(fù)荷點(diǎn)停電事件割集,還考慮了負(fù)荷點(diǎn)供電的轉(zhuǎn)移特性，網(wǎng)絡(luò)元件的計(jì)劃?rùn)z修和主動(dòng)性故障使評(píng)估過(guò)程更加合理和有效。程序運(yùn)行結(jié)果為配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運(yùn)行提供了大量有效信息，有利于工程技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和采取相應(yīng)的增強(qiáng)措施。同時(shí)，本文還對(duì)影響系統(tǒng)可靠性的各種因素進(jìn)行了詳盡的評(píng)述和比較，得到了有關(guān)配電系統(tǒng)可靠性研究和提高實(shí)際系統(tǒng)可靠性的有益的結(jié)論。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)可靠性最小割集摘要Subject:Application Research onReliability Evaluation ofDistribution SystemsMajor:Electrical EngineeringAuthor:LiuWenHongTutor：LiuDingsignature：signature：Date:2003-3AbstractThe paper proposes a method for reliability evaluation ofdistribution systems.which takes many real factors into consideration,and then programs relevant software.The practical situations of system operations are considered inthis paper. Based on the enumeration of the cut sets for the load pointinterruption, load transition character, maintenance of devices,active failure mode and overload of transmission line are all discussed.The evaluation is more realistic and effective. The results can alsohelp engineers to find weak point of a distribution system underinvestigation and take some corresponding improving measures. Moreoverthe paper compares every factor of reliability of distribution systems,and gets some useful conclusion in reliability of distribution systems.Key words: distribution system, reliability, the minimum cut sets西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第一章前言1.1 配電系統(tǒng)可靠性問(wèn)題的提出及意義電力系統(tǒng)可靠性實(shí)質(zhì)就是用最科學(xué)，經(jīng)濟(jì)的方式充分發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的潛力，保證向全部用戶不斷供給質(zhì)量合格的電力，從而實(shí)現(xiàn)全面的質(zhì)量管理和全面的安全管理。隨著電力系統(tǒng)不斷向超高壓，遠(yuǎn)距離，大機(jī)組，大容量方向發(fā)展，不但要求提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，而且對(duì)系統(tǒng)的安全可靠性也提出了新的更高的要求。60 年代以后，許多國(guó)家的大電網(wǎng)相繼發(fā)生了重大的事故，引起了大面積長(zhǎng)時(shí)間的停電。這些停電事件不但造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且危及社會(huì)秩序，對(duì)整個(gè)社會(huì)造成了一定的影響。為了預(yù)防這些事故的發(fā)生，定量的評(píng)價(jià)和改善電力系統(tǒng)可靠性的研究，便越來(lái)越受到人們的重視。為了避免電力系統(tǒng)超高壓，遠(yuǎn)距離，大機(jī)組，大容量的優(yōu)越性被不利因素的影響所抵消，對(duì)可靠性的研究也日益迫切。自 60 年代以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的高度信息化，現(xiàn)代化，辦公設(shè)備的自動(dòng)化,人們對(duì)電力的依賴越來(lái)越深。任何短時(shí)間的停電，頻率偏差，瞬時(shí)電壓下降，都會(huì)對(duì)生產(chǎn)生活帶來(lái)影響。因此電力行業(yè)作為公用事業(yè)，政府從行政及立法上對(duì)供電質(zhì)量、安全性、可靠性提出了越來(lái)越高的要求。電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的能源。近幾年在西方國(guó)家的電力行業(yè)中引入了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，其競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是電力的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要，各國(guó)電力公司重點(diǎn)研究和發(fā)展可靠性。對(duì)配電系統(tǒng)可靠性的研究和應(yīng)用，是保證供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段。對(duì)促進(jìn)和改善電力工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，進(jìn)行城市網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造有著重要作用。整個(gè)電力系統(tǒng)對(duì)用戶供電能力和質(zhì)量都必須通過(guò)配電系統(tǒng)來(lái)體現(xiàn)。配電系統(tǒng)可靠性指-1-第一章前言標(biāo)實(shí)際上是整個(gè)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性的集中反映。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，用戶停電故障中 80%以上是由配電系統(tǒng)故障引起的，它對(duì)用戶供電可靠性的影響也最大。國(guó)外應(yīng)用可靠性評(píng)估技術(shù)，計(jì)算電網(wǎng)隨機(jī)故障引起的用戶停電損失，從而采用考慮投資、年運(yùn)行費(fèi)和停電損失的年費(fèi)用最小法進(jìn)行方案決策，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這種方法可以從整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總效益綜合權(quán)衡，使有限的資金和資源得到最有效地利用。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為使用這一新的技術(shù)，可以取得平均每年節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用 5-8%的巨大經(jīng)濟(jì)效果。對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)資源緊缺的發(fā)展中國(guó)家，這無(wú)疑有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和潛在的戰(zhàn)略意義。國(guó)內(nèi)，對(duì)配電系統(tǒng)可靠性的研究始于上世紀(jì) 80 年代初期，發(fā)展較為緩慢。為使有限的資源取得最大的收益，迫切需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，這就促進(jìn)了配電網(wǎng)可靠性評(píng)估的發(fā)展。有鑒于此，我國(guó)能源部、建設(shè)部曾于 1993 年共同頒布的城市電力網(wǎng)規(guī)劃原則中提出：在規(guī)劃設(shè)計(jì)中“方案比較還可以用優(yōu)化供電可靠性的原則進(jìn)行，即不先設(shè)定可靠性指標(biāo)，將不同可靠性而引起的少供電損失費(fèi)用引入計(jì)算，以取得供電部門和全社會(huì)的最大綜合經(jīng)濟(jì)效益”。在電力生產(chǎn)事故調(diào)查規(guī)程中 10KV 用戶供電可靠率已列入供電安全考核項(xiàng)目之中。1.2 研究?jī)?nèi)容的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展情況配電系統(tǒng)可靠性的研究始于本世紀(jì)中后期，其起步晚于發(fā)電和輸電系統(tǒng)可靠性的研究。由于缺乏可靠性的研究和管理，以及人們開(kāi)始并未意識(shí)到高壓配電網(wǎng)可靠性的重要性，一些國(guó)家的電力系統(tǒng)曾發(fā)生過(guò)大面積停電事故。隨著統(tǒng)計(jì)工作的不斷完善和可靠性資料的不斷積累，人們發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)的故障對(duì)用戶供電可靠性的影響最大，其比率可高達(dá) 83%。同時(shí)，為數(shù)眾多的高壓配電網(wǎng)投資累計(jì)將是一個(gè)十分可觀的數(shù)字，這就意味著城市電網(wǎng)可靠性工程應(yīng)用將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)了可-2-西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文靠性研究在這一領(lǐng)域的迅速發(fā)展。國(guó)內(nèi)于二十世紀(jì)七十年代末，在一些高校和研究機(jī)構(gòu)中開(kāi)展了電力系統(tǒng)可靠性的研究。由于缺乏必要的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和行之有效的計(jì)算技術(shù)，初期發(fā)展緩慢。1983 年成立了中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)可靠性專委會(huì)，1985 年成立了中國(guó)電力可靠性管理中心。此后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市用電負(fù)荷迅速增長(zhǎng)，供需矛盾日益突出，迫切需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，這就促進(jìn)了配電網(wǎng)可靠性評(píng)估的發(fā)展。近十年來(lái)，供電企業(yè)創(chuàng)一流，已將配電系統(tǒng)可靠性數(shù)值指標(biāo)列入技改指標(biāo)，取得了良好效果。1.3 電力系統(tǒng)可靠性的研究?jī)?nèi)容可靠性定量評(píng)估是電力系統(tǒng)可靠性技術(shù)的核心。這是因?yàn)橐粋€(gè)電力系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性經(jīng)常相互抵觸，而兩者之間只有量化后才能達(dá)到某種程度的平衡。電力系統(tǒng)的用戶負(fù)荷具有隨機(jī)性，系統(tǒng)故障也具有隨機(jī)性。因此，以負(fù)荷停電損失為基本內(nèi)容的可靠性評(píng)估技術(shù)是建立在概率論基礎(chǔ)上的?？煽啃岳碚撌窍到y(tǒng)工程學(xué)的一個(gè)重要方面。它從系統(tǒng)的觀念出發(fā)，研究系統(tǒng)均衡性與整體一致性的數(shù)量特征。可靠性理論應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)的方法分析整個(gè)系統(tǒng)的生命周期，定量的預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能，對(duì)系統(tǒng)不同的設(shè)計(jì)方案的相對(duì)可靠性水平提供統(tǒng)一的定量評(píng)估方法6。電力系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，它的任何一個(gè)單一的子系統(tǒng)都不能獨(dú)立的完成將電能輸送給用戶的功能。由于各子系統(tǒng)不同的特點(diǎn)，在研究可靠性問(wèn)題時(shí)將電力系統(tǒng)分為發(fā)電系統(tǒng)、互聯(lián)系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、變電站及主接線等。由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，對(duì)于它進(jìn)行整體評(píng)估和計(jì)算是不現(xiàn)實(shí)的，因此可靠性的研究要分層次進(jìn)行7。本論文主要對(duì)配電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估進(jìn)行研究。配電系統(tǒng)可靠性研究的特點(diǎn)：-3-第一章前言由于電力系統(tǒng)具有發(fā)，供，用的同時(shí)性，且配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，直接與用戶設(shè)備相連接，配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)實(shí)際上是整個(gè)電力系統(tǒng)可靠性的綜合反映。因此，研究配電系統(tǒng)可靠性時(shí)，不僅要考慮配電系統(tǒng)及其設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)，特性狀況，而且必須考慮發(fā)電，輸變電等上級(jí)系統(tǒng)及設(shè)備以及用戶設(shè)備的結(jié)構(gòu)，特性狀況可能帶來(lái)的影響。配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)向用戶供應(yīng)電能和分配電能的最終環(huán)節(jié)，因此必須以改善和提高配電系統(tǒng)對(duì)用戶供電的能力和質(zhì)量為目的。配電系統(tǒng)設(shè)備分散，點(diǎn)多面廣，受外界環(huán)境和氣候條件的影響極大。配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)備的型號(hào)，規(guī)則，容量和數(shù)量的大小是隨用戶及負(fù)荷的增長(zhǎng)和變化而不斷變化的，而且常因檢修方式的不同而更換和改變。其狀態(tài)停留時(shí)間服從不同的概率分布。配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行方式是多種多樣的，有放射式結(jié)構(gòu)，雙回路結(jié)構(gòu)或多回路結(jié)構(gòu)，雙電源結(jié)構(gòu)，環(huán)型及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和多分割多聯(lián)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及潮流單方向，系統(tǒng)為冗余系統(tǒng)等。目前，電力系統(tǒng)可靠性的研究方法有解析法和統(tǒng)計(jì)模擬算法兩大類。解析法的特點(diǎn)，是首先建立系統(tǒng)或子系統(tǒng)的可靠性數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)數(shù)值計(jì)算求解，得出可靠性指標(biāo)。這類方法包括了當(dāng)前電力系統(tǒng)可靠性分析的主要方法并應(yīng)用于各子系統(tǒng)的評(píng)估中。解析法的主要優(yōu)點(diǎn)在于：物理概念清晰；模型精度高; 在給定的假設(shè)條件下，一般可求得準(zhǔn)確的結(jié)果。解析法的主要缺點(diǎn)在于：計(jì)算量隨系統(tǒng)規(guī)模的增大而急劇增大；只能考慮有限的負(fù)荷水平；不宜處理相關(guān)事件；統(tǒng)計(jì)模擬算法(蒙特卡羅模擬法)：它的特點(diǎn)是將系統(tǒng)分成許多元件，這些元件的特性可通過(guò)概率方法加以評(píng)估，通過(guò)采樣實(shí)驗(yàn)求得結(jié)果。蒙特卡羅模擬法屬于統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法，比較直觀,便于處理負(fù)荷的隨機(jī)變化特性。適于元件故障和修復(fù)時(shí)間不服從指數(shù)分布，故障檢修，計(jì)劃維修間存在較復(fù)雜的關(guān)系。但它的不足之處在于具有明顯的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)；計(jì)-4-西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文算時(shí)間與計(jì)算精度的緊密相關(guān)性，為了獲得較高的可靠性指標(biāo)，往往需要很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。1.4 配電系統(tǒng)可靠性的評(píng)估方法配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中將電能輸送、分配到負(fù)荷點(diǎn)用戶的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。它通常包括一次配電線路、配電站、配電變壓器、二次配電線路以及把這些元件連接在一起的電氣設(shè)備。配電系統(tǒng)的可靠性研究以解析法為主，迄今已有大量的文獻(xiàn)發(fā)表1,2,3,4。研究主要以供電是否滿足連續(xù)性作為負(fù)荷點(diǎn)是否停電的依據(jù)。它是對(duì)預(yù)想的停運(yùn)事件進(jìn)行逐個(gè)評(píng)估和計(jì)算，最終得到用戶和系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。-5-第二章咸陽(yáng)市區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析第二章 咸陽(yáng)市區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析1.1 咸陽(yáng)市區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)110KV 秦都變、陳陽(yáng)變、咸陽(yáng)變、堿灘變、茂陵變構(gòu)成了咸陽(yáng)市配電網(wǎng)網(wǎng)架，共有主變 9 臺(tái)，總?cè)萘?297.5MVA，1997 年市區(qū)電網(wǎng)最大負(fù)荷 13.37 萬(wàn) KW。2.2 咸陽(yáng)市區(qū)配電網(wǎng)中低壓電力設(shè)施現(xiàn)狀咸陽(yáng)市區(qū) 10KV 中低配電網(wǎng)共有架空公網(wǎng)線路 26 條 237.8 公里，電纜線路 6 條 0.87 公里，配變 855 臺(tái)，總?cè)萘?198965KVA，用戶數(shù)850 戶，斷路器 28 臺(tái)，開(kāi)關(guān)類設(shè)備 26 臺(tái)；10KV 架空專線 2 條 10.1公里，電纜線路 39 條 25.29 公里，配變 185 臺(tái)，總?cè)萘?150310KVA，用戶數(shù) 190 戶，斷路器 5 臺(tái)，開(kāi)關(guān)類設(shè)備 31 臺(tái)，其中雙電源 2 戶，容量 5040KVA；2.3 咸陽(yáng)市區(qū)配電網(wǎng)負(fù)荷狀況1997 年全年供電量 294261.21 萬(wàn)千瓦時(shí)，購(gòu)電量 20150.40 萬(wàn)千瓦時(shí)，售電量 281983.96 萬(wàn)千瓦時(shí)，日最大供電量 1101.64 萬(wàn)千瓦時(shí)，日最小供電量 506.09 萬(wàn)千瓦時(shí)；1997 年最大負(fù)荷 45.8 萬(wàn)千瓦，年平均負(fù)荷率 86%，最大峰谷差 192 萬(wàn)千瓦；10KV 電壓合格率 92.39%；2.4 本文所作的工作-6-西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文近年來(lái)隨著市區(qū)主網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展以及城農(nóng)網(wǎng)改造工程的實(shí)施,咸陽(yáng)市城市配電網(wǎng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。城市供電能力和供電質(zhì)量都有了很大提高。但仍然存在一些薄弱環(huán)節(jié)。另外，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，必將對(duì)城市供電提出更高的要求。因此，本文從配電系統(tǒng)可靠性的角度出發(fā)，研究了咸陽(yáng)市區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性定量分析及對(duì)城網(wǎng)改造進(jìn)行定量評(píng)估，找出薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行數(shù)值分析。探索咸陽(yáng)市區(qū)配網(wǎng)建設(shè)改造的技術(shù)措施，指導(dǎo)判斷目前正在進(jìn)行的咸陽(yáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造工程是否符合以提高配電網(wǎng)供電可靠性、改善電壓質(zhì)量、降低線損的標(biāo)準(zhǔn)。本文的主要工作有：(1)充分研究了負(fù)荷點(diǎn)的供電方式，采用了一種基于最小割集的配電系統(tǒng)實(shí)用評(píng)估方法，并設(shè)計(jì)了基于 windows 平臺(tái)的通用應(yīng)用程序。(2)該方法將影響負(fù)荷點(diǎn)供電的路徑歸納為正常運(yùn)行的供電路徑和備用電源路徑，從判斷兩種路徑是否相重得到可靠性的主要指標(biāo)。此外，該方法主要考慮了元件故障的形式、故障影響范圍、負(fù)荷的恢復(fù)過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)的約束條件，使評(píng)估結(jié)果更加全面和符合系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況。(3)應(yīng)用配電系統(tǒng)可靠性分析軟件對(duì)咸陽(yáng)市區(qū)建設(shè)改造前后的配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了本文所采用方法的有效性和合理性，以此為基礎(chǔ)討論了各種不同因素對(duì)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的影響。-7-第三章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型與指標(biāo)第三章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型與指標(biāo)本章將對(duì)配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估理論進(jìn)行研究，采用網(wǎng)絡(luò)基本最小路求取網(wǎng)絡(luò)最小割集。3.1 可靠性評(píng)估模型與指標(biāo)電力系統(tǒng)的元件是多種多樣的。根據(jù)配電系統(tǒng)中的元件的功能，對(duì)其進(jìn)行分類，可分為功率元件和操作元件。由于在電力系統(tǒng)中所起作用不同，他們對(duì)可靠性的影響也大不相同。下面分別敘述它們的可靠性模型。3.1.1 元件可靠性模型3.1.1.1 功率元件配電系統(tǒng)中的功率元件包括變壓器、輸電線路、母線、系統(tǒng)補(bǔ)償器等元件。在可靠性評(píng)估中，還可以將上一級(jí)評(píng)估的電源（或系統(tǒng)）視為具有一定可靠度的功率元件。它們的功能主要是將電能從一處送至另一處，或調(diào)度和控制系統(tǒng)電壓。對(duì)于它們可采用三狀態(tài)模型。其狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型可以用下圖來(lái)表示：NRMRMRM圖 3-1功率元件的可靠性模型圖中，N 為正常工作運(yùn)行狀態(tài)，M 為計(jì)劃?rùn)z修狀態(tài)，R 為故障停運(yùn)及修復(fù)狀態(tài)；R、M 分別為故障率、計(jì)劃?rùn)z修率，單位為次/年；R 是由故障狀態(tài)向正常工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率，它與故障修復(fù)時(shí)間 TR 互為倒數(shù)；M 是由檢修狀態(tài)向正常工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率，它與故障修復(fù)時(shí)間 TM 互為倒數(shù)。設(shè)正常運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)劃?rùn)z修和故障恢復(fù)狀態(tài)的概-8-西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文率分別為 PN、PM、PR，則知：PN+PM+PR=1穩(wěn)態(tài)情況下其馬爾柯夫狀態(tài)方程為：-(R+M)PN+RPR+MPM=0RPN-RPR=0MPN-MPM=0（2-1）（2-2）聯(lián)立求解，各狀態(tài)的概率為：PN=1/（R/R + M/M +1）（2-1）（2-2）(2-3)PM=（M /M）PN=MTMPNPR=（R /R） PM=RTR PN其中 PN，PM，PR，M，TM，R，TR 為功率元件可靠性的基本參數(shù)。3.1.1.2 操作元件：NMMMmfRststfmmRstiifi圖 3-2 操作元件的原始模型操作元件是指那些執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作，使系統(tǒng)狀態(tài)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變的元件，包括斷路器，負(fù)荷開(kāi)關(guān)，隔離開(kāi)關(guān)，熔斷器等元件，其故障狀態(tài)比較復(fù)雜。原始模型如圖 3-2 所示，N正常運(yùn)行狀態(tài)；M計(jì)劃?rùn)z修狀態(tài)；-9-第三章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型與指標(biāo)m臨時(shí)檢修狀態(tài)；f誤動(dòng)狀態(tài)；i接地或絕緣故障狀態(tài)；st拒動(dòng)狀態(tài)；R故障修復(fù)狀態(tài)。對(duì)這些狀態(tài)，按照它們對(duì)周圍元件的影響及對(duì)系統(tǒng)的危害程度可以分為非擴(kuò)大型故障狀態(tài)和擴(kuò)大型故障狀態(tài)，其中計(jì)劃?rùn)z修，臨時(shí)檢修，誤動(dòng)，故障修復(fù)四種狀態(tài)的后果都是使該操作元件本身斷開(kāi)，不會(huì)影響到操作元件周圍元件的正常運(yùn)行，都屬于非擴(kuò)大型故障。拒動(dòng)，接地或絕緣故障兩種狀態(tài)均會(huì)導(dǎo)致操作元件周圍的，能將該操作元件從系統(tǒng)中隔離的那些斷路器跳開(kāi)。通過(guò)故障隔離操作，該故障元件被隔離開(kāi)來(lái)，周圍的斷路器恢復(fù)正常運(yùn)行，該操作元件進(jìn)入故障后修復(fù)狀態(tài)，這兩種狀態(tài)屬于擴(kuò)大型故障狀態(tài)。據(jù)此，我們將計(jì)劃?rùn)z修，臨時(shí)檢修，誤動(dòng)，故障修復(fù)四種狀態(tài)近似合并為修復(fù)狀態(tài)（R 狀態(tài)）；拒動(dòng)，接地或絕緣故障兩種狀態(tài)合并為擴(kuò)大型故障狀態(tài)（S 狀態(tài)）。圖 3-3 為操作元件的等效模型：NMMMRRSsSR圖 3-3 操作元件的等效模型其中，R=m+fs=i+st(3-4)(3-5)設(shè)正常運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)劃?rùn)z修狀態(tài)，故障停運(yùn)狀態(tài)和擴(kuò)大型故障狀態(tài)的概率分別為 PN，PM，PR，PS,則知：- 10 -西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文PN+ PM+ PR+PS=1在穩(wěn)態(tài)條件下，其馬爾柯夫狀態(tài)方程為：-(R+M+S)PN+RPR+MPM=0SPN-SPS=0RPN+SPS-RPR=0M PN-MPM=0由(3-6) (3-7)式聯(lián)立求解，各狀態(tài)的概率為：PN =1/（s/+(sS+R)/R+M/M+1）PS =(s/S)PN(3-6)(3-7)(3-8)PM=（M/M）PN=MTMPNPR =(s+r)/R)PN=(s+R) TR PN其中 PN、 PM 、 PR 、 PS 以及非主動(dòng)性故障率R ,主動(dòng)性故障率s、M、TR 、TM 是元件可靠性的基本參數(shù)。當(dāng)研究周期內(nèi)元件不進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修或不考慮計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，可令M=0。3.1.1.3 負(fù)荷在配電系統(tǒng)中，由于各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷規(guī)模較小，且受到負(fù)荷性質(zhì)的影響，負(fù)荷的大小和特征很難用簡(jiǎn)單、統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述；有的配電系統(tǒng)缺乏細(xì)致的統(tǒng)計(jì)工作，要得到準(zhǔn)確的負(fù)荷模型也非常不易的。因此，我們用平均負(fù)荷來(lái)表征每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)母線上的負(fù)荷參數(shù)。即將負(fù)荷描述為一年中不變的平均負(fù)荷。平均負(fù)荷 La 可用兩種方法得到：1）2）La=Lpf;式中：Lp 是負(fù)荷點(diǎn)峰值功率，f 為負(fù)荷系數(shù)La=在所研究其間所需的總電量/研究時(shí)期- 11 -(3-9)(3-10)第三章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型與指標(biāo)3.1.2 可靠性指標(biāo)本文采用以下幾組指標(biāo)來(lái)評(píng)估配電系統(tǒng)的可靠性：3.1.2.1 負(fù)荷點(diǎn)指標(biāo)反映各負(fù)荷點(diǎn)可靠性的指標(biāo)有年故障停運(yùn)率（次/年）；平均停運(yùn)持續(xù)時(shí)間 r（小時(shí)/次）；年平均停運(yùn)時(shí)間 U（小時(shí)/年）。下面分別介紹這三個(gè)指標(biāo)的具體含義和特征：(1) 年故障停運(yùn)率是指負(fù)荷點(diǎn)在一年中因電網(wǎng)元件故障而造成停電的次數(shù)。各負(fù)荷點(diǎn)的的大小說(shuō)明了該負(fù)荷點(diǎn)供電的可靠性程度，供電路徑中所需的割集數(shù)（尤其是一階割集的數(shù)目）越多，則負(fù)荷點(diǎn)的年停電次數(shù)越多，供電越不可靠。(2) 年平均停運(yùn)時(shí)間 U 是指負(fù)荷點(diǎn)一年內(nèi)每次停電的事件總數(shù)。它反映了該負(fù)荷點(diǎn)供電的可靠性。U 值越大則系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷點(diǎn)的供電越不可靠。(3) 平均停運(yùn)時(shí)間 r 是指從停電開(kāi)始到恢復(fù)供電這段時(shí)間的平均值。r 在一定程度上說(shuō)明在停電事故發(fā)生后恢復(fù)供電的類型，在有備用電源、備用元件可供切換的情況下，其停電后恢復(fù)時(shí)間較短，r 值也就越小。3.1.2.2 系統(tǒng)指標(biāo)為了反映系統(tǒng)停運(yùn)的嚴(yán)重程度和重要性，采用了以下指標(biāo)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體評(píng)估：(1) 系統(tǒng)平均停電頻率 SAIFISAIFI 是指每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶在單位時(shí)間內(nèi)的平均停電次數(shù)。這里的單位時(shí)間我們以一年計(jì)。它可以由下面公式計(jì)算出：SAIFI=用戶斷電總次數(shù)/用戶總數(shù)=iNi/Ni式中，i 為故障率，Ni 為負(fù)荷點(diǎn) i 的用戶數(shù)。- 12 -(3-11)西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文(2) 系統(tǒng)平均停運(yùn)持續(xù)時(shí)間 SAIDISAIDI 是指每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)受的平均停電持續(xù)時(shí)間。它的計(jì)算公式為：SAIDI=用戶斷電持續(xù)時(shí)間總和/用戶總數(shù)=Ui Ni/Ni (3-12)式中,Ui 為年停運(yùn)時(shí)間，Ni 為負(fù)荷點(diǎn) i 的用戶數(shù)。(3) 用戶平均停電持續(xù)時(shí)間 CAIDICAIDI 是指單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)受停電影響的用戶在每次停電所持續(xù)的時(shí)間。它反映了該系統(tǒng)內(nèi)停電用戶的電源、設(shè)備的備用情況。它的計(jì)算公式為：CAIDI=用戶斷電持續(xù)時(shí)間總和/用戶斷電總次數(shù)=Ui Ni/ iNi(3-13)式中，i 為故障率，Ui 為年停運(yùn)時(shí)間，Ni 為負(fù)荷點(diǎn) i 的用戶數(shù)。(4) 供電可靠率 ASAIASAI 是指每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶在單位時(shí)間內(nèi)的平均停電持續(xù)時(shí)間比率。它的計(jì)算公式為：ASAI=用戶用電小時(shí)數(shù)/用戶需電小時(shí)數(shù)=(Ni8760-Ui Ni)/Ni8760(3-14)式中，Ui 為年停運(yùn)時(shí)間，Ni 為負(fù)荷點(diǎn) i 的用戶數(shù)。(5) 不可靠率 ASUIASUI 是指一年中用戶累積停電的小時(shí)數(shù)與用戶要求的總供電小時(shí)數(shù)之比。它的計(jì)算公式為：ASUI=1-ASAI=用戶斷電小時(shí)數(shù)/用戶需電小時(shí)數(shù)=UiNi/Ni8760(3-15)式中，Ui 為年停運(yùn)時(shí)間，Ni 為負(fù)荷點(diǎn) i 的用戶數(shù)。(4) 總停電電量指標(biāo) ENSENS 是指系統(tǒng)在一年中因停電而造成用戶總的電量損失。它的計(jì)- 13 -第三章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型與指標(biāo)算公式為：ENS=La(i)Ui(3-16)式中，La(i)為連接在負(fù)荷點(diǎn) i 的平均負(fù)荷。(5) 用戶平均停電電量 AENSAENS 是指系統(tǒng)一年中總的停電電量損失平均到系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶的平均電量。它的計(jì)算公式為：AENS=La(i)/ Ni(3-17)3.2 二元件系統(tǒng)狀態(tài)空間分析一般的電力系統(tǒng)是作為可修復(fù)系統(tǒng)來(lái)處理其可靠性問(wèn)題的。可修復(fù)系統(tǒng)指若系統(tǒng)使用一段時(shí)間后發(fā)生故障，經(jīng)過(guò)修復(fù)后系統(tǒng)恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài)。下面進(jìn)行兩元件系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析：一個(gè)由兩獨(dú)立元件構(gòu)成的系統(tǒng)，每個(gè)元件均有兩個(gè)狀態(tài)運(yùn)行（UP）和停運(yùn)（DOWN）。兩元件的故障率分別為1，2，修復(fù)率分別為1, 2。下圖為系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率：111U2U11D2U2221U211D232D2D41圖 3-4 二元件的馬爾柯夫狀態(tài)圖圖中狀態(tài) 1 對(duì)應(yīng)元件 1，2 都運(yùn)行；狀態(tài) 2 對(duì)應(yīng)元件 1 停運(yùn)，元件 2 運(yùn)行；狀態(tài) 3 對(duì)應(yīng)元件 1 運(yùn)行，元件 2 停運(yùn)；狀態(tài) 4 對(duì)應(yīng)元件 1，- 14 -西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2 都停運(yùn)；轉(zhuǎn)移矩陣 A 為：-（1+2）120A=120-（1+2）020-（1+ 2）121-（1+ 2）設(shè) P=P1，P2，P3，P4分別為圖中系統(tǒng)中四個(gè)狀態(tài)的穩(wěn)定概率；則狀態(tài)概率方程為：PA=0由于 P1 +P2 +P3 +P4 =1，與上面方程中的任意三式聯(lián)立求得各個(gè)狀態(tài)的概率。1） 若兩個(gè)元件構(gòu)成的系統(tǒng)為并聯(lián)系統(tǒng)，即兩個(gè)元件均故障時(shí)系統(tǒng)才停運(yùn)，對(duì)應(yīng)狀態(tài) 4，則停運(yùn)概率Us=12r1r2/(1+1r1+2r2+12r1r2)系統(tǒng)的故障率為ss=12(r1+r2)(1+1r1+2r2)系統(tǒng)的故障停運(yùn)時(shí)間 rsrs= r1r2/(r1+r2)(3-18)(3-19)(3-20)2） 若兩個(gè)元件構(gòu)成的系統(tǒng)為串聯(lián)系統(tǒng)，即任一元件均故障時(shí)系統(tǒng)就處于停運(yùn)狀態(tài)，則停運(yùn)概率Us=(1r1+2r2+12r1r2)/(1+1r1+2r2+12r1r2)(3-21)系統(tǒng)的故障率為s=1+2系統(tǒng)的故障停運(yùn)時(shí)間rs=(1r1+2r2+11r1r2)/(1+2)- 15 -(3-22)(3-23)第三章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型與指標(biāo)在目前運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，通常的值都很?。ㄔ诠收下瘦^高的配電網(wǎng)中，是以縮短統(tǒng)計(jì)時(shí)間和線路長(zhǎng)度來(lái)達(dá)到這個(gè)要求）,可以認(rèn)為iri1。因此，我們可以總結(jié)出下面應(yīng)用在一般工程計(jì)算中的近似公式：a)并聯(lián)系統(tǒng)s=12(r1+r2)rs= r1r2/(r1+r2)Us=12r1r2b)串聯(lián)系統(tǒng)s=1+2rs=(1r1+2r2)/(1+2)(3-24)(3-25)Us=1r1+2r2上述公式表達(dá)了兩元件系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)情況，但其應(yīng)用有許多約束條件：如元件只考慮兩個(gè)狀態(tài)；元件故障時(shí)不計(jì)斷路器的動(dòng)作時(shí)間；未考慮計(jì)劃?rùn)z修等等；以上方法只能用于單一輻射形系統(tǒng)。3.3 網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化最小割集的故障模式狀態(tài)空間分析法為計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可靠性提供了一種基本方法，但隨之而來(lái)的復(fù)雜性卻不容忽視。電力系統(tǒng)是由難以計(jì)數(shù)的電力元件構(gòu)成的，一個(gè)由 n 個(gè)電力元件構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，若每個(gè)元件保持兩個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)（停運(yùn)、運(yùn)行），那樣系統(tǒng)的狀態(tài)空間就有 2n 個(gè)，既使對(duì)于較簡(jiǎn)單的配電系統(tǒng)，其狀態(tài)空間圖也極其復(fù)雜，難以求解。在實(shí)際應(yīng)用中必須將網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，將狀態(tài)概率小的截去不計(jì)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障模式和影響分析，近似計(jì)算系統(tǒng)可靠性。在大多數(shù)的可靠性評(píng)估中，分析是以預(yù)先假定的判據(jù)為基礎(chǔ)的。按照這些判據(jù)，系統(tǒng)狀態(tài)劃分為完好和故障兩種狀態(tài)。然而，當(dāng)判- 16 -西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文據(jù)一經(jīng)確定，就要進(jìn)行故障模式和影響分析。故障模式直接與系統(tǒng)的最小割集相關(guān)聯(lián)。割集是一些元件的集合，當(dāng)它們失效時(shí)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效。最小割集是元件集合中的最小子集合。如果此集合中的任意一元件沒(méi)有失效，就不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，由于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，負(fù)荷點(diǎn)到電源點(diǎn)（可能是多個(gè)）的供電通路可能有多條。因而，造成負(fù)荷點(diǎn)失去供電的最小割集也有許多個(gè)。這個(gè)原則不但在配電網(wǎng)絡(luò)中存在，在其它任意的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中均存在。- 17 -第四章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法及可靠性評(píng)估軟件編制第四章配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法及可靠性評(píng)估軟件編制4.1 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法4.1.1 最小割集的求取4.1.1.1 配電網(wǎng)絡(luò)的連集等效模型圖 41 網(wǎng)絡(luò)模型圖連集是一些元件的集合，當(dāng)這些元件都工作時(shí)，系統(tǒng)才正常工作。保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的元件集合的最小子集合，稱為最小連集。在配電網(wǎng)絡(luò)中，最小路的定義如下：如果在通道中沒(méi)有兩次以上經(jīng)過(guò)同一結(jié)點(diǎn)或交叉點(diǎn)，那么，這個(gè)兩節(jié)點(diǎn)之間的通路是最小的。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的最小連集的判別方法有聯(lián)絡(luò)矩陣法，布爾行列法等，但這些方法都不適合程序化。本文利用圖論的方法，采用一種適于計(jì)算機(jī)判別網(wǎng)絡(luò)全部最小連集的廣度優(yōu)先搜索算法。用最小連集理論確定系統(tǒng)的可靠性網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)，各連集間是并聯(lián)關(guān)系，連集內(nèi)元件以串聯(lián)形式聯(lián)接。圖 41 網(wǎng)絡(luò)模型的最小連集為(A、C)、(B、D)、(A、E、D)、(B、E、C)。4.1.1.2 配電網(wǎng)絡(luò)的割集等效模型配電系統(tǒng)的故障模式直接與系統(tǒng)的最小割集相關(guān)聯(lián)。最小割集是一些元件的集合，當(dāng)它們失效時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效。最小割集- 18 -西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文法是將計(jì)算的狀態(tài)限制在最小割集內(nèi)，而不需計(jì)算系統(tǒng)的全部狀態(tài)，從而大大節(jié)省了計(jì)算量。每個(gè)割集中的元件存在并聯(lián)關(guān)系，近似認(rèn)為系統(tǒng)的失效度可以簡(jiǎn)化為各個(gè)最小割集不可靠度的總和。用最小割集理論確定與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等效的可靠性網(wǎng)絡(luò)模型。以圖 41 為例，可得到該網(wǎng)絡(luò)模型的最小割集為(A、B)、(C、D)、(A、D、E)、(B、C、E)。4.1.1.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的等效轉(zhuǎn)換對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，其最小割集用直觀識(shí)別越來(lái)越困難。為便于計(jì)算程序的實(shí)現(xiàn),本文采用的是由最小路求取最小割集的方法。以圖 41 為例，首先，搜索從負(fù)荷點(diǎn)至電源點(diǎn)之間的所有最小路，通過(guò)最小路中節(jié)點(diǎn)信息導(dǎo)出元件信息，并建立連集矩陣（41）。其列序號(hào)為網(wǎng)絡(luò)的支路序號(hào)，其行數(shù)為網(wǎng)絡(luò)的的最小連集數(shù)。每一行為一個(gè)最小連集，“1”表示該列序號(hào)的支路在此連集中，“0”表示該列序號(hào)的支路不在此連集中。然后，由連集矩陣導(dǎo)出最小割集。對(duì)于連集矩陣中任意兩個(gè)列向量，如果進(jìn)行邏輯加運(yùn)算，得到的是單位列向量，則這兩列所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)支路上的元件組成了該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的二階割集。當(dāng)這兩個(gè)支路上的元件故障時(shí)，即系統(tǒng)發(fā)生故障。同理可以得到系統(tǒng)的多階割集，但要注意，在生成某一階割集時(shí)，必須實(shí)時(shí)檢查是否包含低一階的割集，如果包含，應(yīng)及時(shí)刪除，不參與以后的計(jì)算。這樣可以避免生成大量的中間數(shù)據(jù)，因?yàn)楫?dāng)元件較多時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的重復(fù)割集。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最小連集矩陣（41）得到網(wǎng)絡(luò)的最小割集矩陣為式（42）。10100T = 0101010011(41)- 19 - 01101第四章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法及可靠性評(píng)估軟件編制11000C = 10011 01101(42)根據(jù)以上的步驟，得到的最小割集的階數(shù)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的元件數(shù)。但由于在配電系統(tǒng)中，低階割集支配了系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，故本文在求最小割集時(shí)只求到二階。根據(jù)最小割集的定義，顯然若系統(tǒng)失效，每個(gè)割集中的所有元件必須失效。所以，每個(gè)割集中的元件存在并聯(lián)關(guān)系，割集中元件的失效概率可以用并聯(lián)系統(tǒng)的原理進(jìn)行“合并”。另外，任意一割集失效時(shí)，系統(tǒng)就發(fā)生故障，所以割集與割集之間存在串聯(lián)關(guān)系。雖然系統(tǒng)的最小割集是串聯(lián)形式連接的，但因?yàn)橐粋€(gè)元件可以在多個(gè)割集中出現(xiàn)，割集之間并不相互獨(dú)立，精確計(jì)算非常費(fèi)時(shí)和煩瑣。為了克服這一困難，可以利用下面近似方法求解，將會(huì)大大提高計(jì)算速度。對(duì)于元件高可靠度的系統(tǒng)，帶來(lái)的誤差可忽略不計(jì)或在允許范圍之內(nèi)。第一種近似認(rèn)為系統(tǒng)的失效度 Qs 可以簡(jiǎn)化成各個(gè)最小割集不可靠度的總和，即ni =1(45)盡管割集事件間并不相互獨(dú)立，我們可以近似認(rèn)為串聯(lián)原理公式可以適用于割集的合并。第二種近似是忽略階數(shù)超過(guò)某一給定值的割集（割集的階等于割集中的元件數(shù)）。這種近似認(rèn)為高階割集發(fā)生的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于低階割集，當(dāng)然這種近似的條件是元件的可靠度較高且比較平均（而一般電力系統(tǒng)可以達(dá)到要求）。于是，在實(shí)際應(yīng)用中，往往只計(jì)及一階和二階的故障割集，忽略三階以上故障事件。- 20 - 00110Qs = Pci 西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文通過(guò)以上兩個(gè)近似，我們?cè)谟?jì)算配電系統(tǒng)負(fù)荷的可靠性時(shí)，可應(yīng)用第二章給出的串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)公式進(jìn)行割集合并。4.1.2 計(jì)入計(jì)劃?rùn)z修計(jì)劃?rùn)z修有利于降低元件的故障率，提高元件的平均無(wú)故障時(shí)間 MTBF(Mean time between failure)。電力系統(tǒng)計(jì)劃?rùn)z修的主要任務(wù)是：把元件從系統(tǒng)中切除、外觀檢查、進(jìn)行有關(guān)電氣試驗(yàn)以及維護(hù)等。計(jì)劃?rùn)z修將元件處于不可用狀態(tài)，必然會(huì)對(duì)系統(tǒng)供電的可靠性造成影響。在電力系統(tǒng)中,一般不會(huì)安排兩個(gè)并聯(lián)關(guān)系的元件同時(shí)進(jìn)行檢修，但常會(huì)將兩三個(gè)串聯(lián)的元件同時(shí)停運(yùn)的(例如,某一回線進(jìn)行停電檢修時(shí),順便將出線斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等一并進(jìn)行檢修),此時(shí)檢修時(shí)間應(yīng)是每個(gè)元件檢修時(shí)間的總和。另外,當(dāng)某一元件發(fā)生強(qiáng)迫停運(yùn)(故障)時(shí),此時(shí),系統(tǒng)檢修力量的工作應(yīng)是對(duì)故障元件進(jìn)行修復(fù),而原準(zhǔn)備計(jì)劃?rùn)z修的元件將會(huì)推遲進(jìn)行。因此，對(duì)于二階停運(yùn)割集中兩個(gè)元件，我們認(rèn)為可以考慮的停運(yùn)狀態(tài)重疊就只有：1）一元件計(jì)劃?rùn)z修（M）與另一元件的強(qiáng)迫停運(yùn)（F）；2）一元件的強(qiáng)迫停運(yùn)（F）與另一元件的強(qiáng)迫停運(yùn)（F）；對(duì)于狀態(tài) 2）的可靠性指標(biāo)可根據(jù)上一章的“網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化”計(jì)算得到。對(duì)于狀態(tài) 1）可利用類似的簡(jiǎn)化方法得到。即參照如下公式進(jìn)行計(jì)算：pm=1 2 r1+2 1 r2Upm=(1 2r1r1 r2)/(r1+r2)+(21 r2 r1r2)/(r1+r2)(4-6)rpm= Upm/pmpm 強(qiáng)迫停運(yùn)與計(jì)劃?rùn)z修相重疊時(shí)負(fù)荷點(diǎn)的停運(yùn)率；Upm強(qiáng)迫停運(yùn)與計(jì)劃?rùn)z修相重疊時(shí)負(fù)荷點(diǎn)的年停運(yùn)時(shí)間；rpm強(qiáng)迫- 21 -第四章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法及可靠性評(píng)估軟件編制停運(yùn)與計(jì)劃?rùn)z修相重疊時(shí)負(fù)荷點(diǎn)的停運(yùn)持續(xù)時(shí)間；i元件 i 的檢修停運(yùn)率； ri元件 i 的檢修停運(yùn)時(shí)間；i元件 i 的故障停運(yùn)率；ri元件 i 的故障停運(yùn)時(shí)間。對(duì)于三階以上的重疊停運(yùn)狀態(tài)不予考慮。從上式可以看出，對(duì)于狀態(tài) 1)實(shí)際上由兩部分組成，它們是每個(gè)元件檢修是和另一元件故障造成用戶供電停止的概率指標(biāo)。4.1.3 停電的恢復(fù)與備用路徑開(kāi)始從負(fù)荷點(diǎn)搜索備用電源存儲(chǔ)備用供電路徑計(jì)算出備用割集矩陣查找故障及備用割集不同元件改變這些元件的修復(fù)時(shí)間 r參與累加計(jì)算恢復(fù)元件參數(shù)結(jié)束圖 4-2 備用路徑處理程序流程圖由于電力系統(tǒng)負(fù)荷一旦失去供電將遭受損失，電力部門給它們的供電時(shí)多電源或多個(gè)供電路徑。為避免電磁環(huán)網(wǎng)，正常運(yùn)行時(shí)又是單電源、單回路或輻射式的。這樣，對(duì)于電力負(fù)荷就存在正常供電電源- 22 -西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文和備用電源、正常供電路徑和負(fù)荷轉(zhuǎn)移路徑。電力系統(tǒng)中任意線路、母線或斷路器等設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，運(yùn)行人員通過(guò)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的切換操作，隔離故障元件，將停運(yùn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其它非故障區(qū)域或限制在最小范圍內(nèi)。基于以上思想，本文在進(jìn)行配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估時(shí)，將負(fù)荷點(diǎn)的供電路徑歸納為故障路徑(路徑中割集事件的發(fā)生造成該負(fù)荷點(diǎn)的停電)和備用路徑（路徑中割集事件的發(fā)生使該負(fù)荷點(diǎn)的轉(zhuǎn)移路徑切斷）。當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)中存在允許切換的條件，故障發(fā)生后，負(fù)荷點(diǎn)的指標(biāo)就取決于下面的操作過(guò)程。1)故障割集不能隔離：如果故障割集事件發(fā)生且與備用割集為同一元件或元件集合，則負(fù)荷點(diǎn)的故障路徑和備用路徑全部斷開(kāi)，負(fù)荷點(diǎn)在這些元件得到修復(fù)或更換前仍處于斷電狀態(tài)。停電指標(biāo)為：=割集的計(jì)算故障率r =割集的修復(fù)（或更換時(shí)間）(4-7)U =r2)故障割集可以隔離：在實(shí)際運(yùn)行中，該負(fù)荷點(diǎn)的故障割集不包含在備用割集里，負(fù)荷點(diǎn)經(jīng)過(guò)切換操作后，就可以恢復(fù)供電狀態(tài)。=割集的計(jì)算故障率r =割集元件發(fā)生故障到負(fù)荷被切換到備用路徑的時(shí)間 (4-8)U=r可以看出，備用路徑的效果是影響負(fù)荷點(diǎn)故障發(fā)生后的恢復(fù)時(shí)間。這個(gè)時(shí)間不僅僅是各元件的合閘“瞬間”時(shí)間，還包括判斷故障、確定供電方案和操作準(zhǔn)備時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，大約為 1 小時(shí)。一般來(lái)講，負(fù)荷轉(zhuǎn)移的時(shí)間遠(yuǎn)小于故障元件的修復(fù)時(shí)間。這樣時(shí)負(fù)荷點(diǎn)的停電時(shí)間大為縮短，提高了供電可靠性。4.2 軟件設(shè)計(jì)總體規(guī)劃- 23 -第四章 配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法及可靠性評(píng)估軟件編制4.2.1 軟件運(yùn)行平臺(tái)程序采用面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ?Visual C+ 6.0 進(jìn)行編制，以便處理較復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且借助于面向?qū)ο蟮膬?yōu)點(diǎn)規(guī)范代碼，產(chǎn)生兼容性較強(qiáng)，速度較快的