供電可靠性計(jì)算方法課件

供電可靠性——廣東省“十二五”滾動(dòng)修編所涉及的計(jì)算方法2單回線路的供電可靠率計(jì)算供電可靠性的基礎(chǔ)知識(shí)回顧廣東省“十二五”動(dòng)修編所要用的供電可靠率方法計(jì)算可靠性的分析方法內(nèi)容簡(jiǎn)介3一、供電可靠性基礎(chǔ)知識(shí)回顧4供電可靠性基礎(chǔ)知識(shí)回顧1、架空線路故障停電率ROFI（次/100km·年）：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，每100km架空線路故障停電次數(shù)；2、電纜線路故障停電率RCFI（次/100km·年）：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，每100km電纜線路故障停電次數(shù)；5供電可靠性基礎(chǔ)知識(shí)回顧3、變壓器故障停電率RTFI（次/百臺(tái)·年）：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，每100臺(tái)變壓器故障停電次數(shù)；4、斷路器故障停電率RBFI（次/百臺(tái)·年）：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，每100臺(tái)斷路器故障停電次數(shù)；65、停電供電可靠性基礎(chǔ)知識(shí)回顧故障停電內(nèi)部故障停電外部故障停電預(yù)安排停電計(jì)劃停電檢修停電施工停電用戶申請(qǐng)停電臨時(shí)停電臨時(shí)檢修停電臨時(shí)施工停電用戶臨時(shí)申請(qǐng)停電限電系統(tǒng)限電供電網(wǎng)限電76、用戶平均停電時(shí)間（h/戶）：供電可靠性基礎(chǔ)知識(shí)回顧AIHC-1：計(jì)入所有對(duì)用戶的停電影響的用戶平均停電時(shí)間，即用戶在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的平均停電小時(shí)數(shù)；AIHC-2：不計(jì)外部停電影響的用戶平均停電時(shí)間，即不計(jì)外部影響時(shí)，用戶在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的平均停電小時(shí)數(shù)；AIHC-3：不計(jì)系統(tǒng)電源不足限電影響的用戶平均停電時(shí)間，即不計(jì)系統(tǒng)電源不足限電影響時(shí)，用戶在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的平均停電小時(shí)數(shù)。8RS-1：計(jì)入所有對(duì)用戶的停電影響的供電可靠率，即在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，對(duì)用戶有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值；RS-2：不計(jì)外部停電影響的供電可靠率，即在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，不計(jì)外部影響時(shí)，對(duì)用戶有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值；RS-3：不計(jì)系統(tǒng)電源不足限電影響的供電可靠率，即在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，不計(jì)系統(tǒng)電源不足限電影響時(shí)，對(duì)用戶有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值。供電可靠性基礎(chǔ)知識(shí)回顧7、供電可靠率：9供電可靠性基礎(chǔ)知識(shí)回顧8、故障停電平均持續(xù)時(shí)間MID-F（h/次）：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，故障停電的每次平均停電小時(shí)數(shù)；

9、系統(tǒng)故障停電率RSFI（次/100km·年）：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，供電系統(tǒng)每100km線路（包括架空線路及電纜線路）故障停電次數(shù)（高壓系統(tǒng)不計(jì)算此項(xiàng)指標(biāo)）；10二、可靠性的分析方法11可靠性的分析方法1、設(shè)備可靠性的分析方法：設(shè)備故障率設(shè)備可靠度設(shè)備修復(fù)率設(shè)備未修復(fù)度設(shè)備平均無(wú)故障持續(xù)工作時(shí)間MTTF和平均修復(fù)時(shí)間MTTR設(shè)備狀態(tài)概率

12

設(shè)備故障率λ（t）：假設(shè)設(shè)備已工作到t時(shí)刻，則把設(shè)備在t以后的Δt微小時(shí)間發(fā)生故障的條件概率密度定義為該設(shè)備的故障率。用公式表示則為：可靠性的分析方法1、設(shè)備可靠性的分析方法：13設(shè)備可靠度R（t）：即實(shí)際工作時(shí)間大于預(yù)定工作時(shí)間的概率。當(dāng)設(shè)備故障率為λ時(shí)，可靠度用公式表示則為：可靠性的分析方法1、設(shè)備可靠性的分析方法：14

設(shè)備修復(fù)率μ（t）：表明可修復(fù)設(shè)備故障后修復(fù)的難易程度及效果，稱為修復(fù)率，定義是：設(shè)備在t時(shí)刻以前未被修復(fù)，而在t以后的Δt微小時(shí)間內(nèi)被修復(fù)的條件概率密度，用公式表示則為：可靠性的分析方法1、設(shè)備可靠性的分析方法：15

設(shè)備未修復(fù)度MD（t）：即實(shí)際修復(fù)時(shí)間大于預(yù)定修復(fù)時(shí)間的概率。當(dāng)設(shè)備修復(fù)率為常數(shù)μ

時(shí)，可以推得設(shè)備未修復(fù)度為：可靠性的分析方法1、設(shè)備可靠性的分析方法：16

設(shè)備平均無(wú)故障持續(xù)工作時(shí)間MTTF和平均修復(fù)時(shí)間MTTR：當(dāng)設(shè)備的故障率λ（t）=λ為常數(shù)以及修復(fù)率μ（t）=μ為常數(shù)時(shí)，設(shè)備的平均無(wú)故障持續(xù)工作時(shí)間MTTF（MeanTimetoFailue）和平均修復(fù)時(shí)間MTTR（MeanTimetoRepair）也均為常數(shù)，分別為故障率和修復(fù)率的倒數(shù)：可靠性的分析方法1、設(shè)備可靠性的分析方法：17

設(shè)備狀態(tài)概率：由于在可靠性評(píng)估中往往更關(guān)注的是設(shè)備或系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的可靠性情況，所以一般情況下，我們所討論的狀態(tài)概率和可靠性指標(biāo)都是指穩(wěn)定狀態(tài)下的。根據(jù)分析設(shè)備狀態(tài)的實(shí)際需要而建立的設(shè)備狀態(tài)模型有二狀態(tài)模型、三狀態(tài)模型、四狀態(tài)模型等等?？煽啃缘姆治龇椒?、設(shè)備可靠性的分析方法：18

設(shè)備狀態(tài)概率：

假設(shè)一臺(tái)變壓器有兩種工作狀態(tài)，分別是工作和故障停運(yùn)兩種狀態(tài)，UDλμ

假設(shè)一臺(tái)變壓器有三種工作狀態(tài)，分別是工作、故障檢修停運(yùn)和計(jì)劃?rùn)z修停運(yùn)三種狀態(tài)。UMDλDλMμMμM可靠性的分析方法1、設(shè)備可靠性的分析方法：192、系統(tǒng)可靠性的分析方法：

可分為兩大類：解析法模擬法和解析法的優(yōu)點(diǎn)：概念清晰，模型精度高；缺點(diǎn)是計(jì)算量隨著規(guī)模的增大而急劇增加，且不易處理復(fù)雜互連網(wǎng)絡(luò)的可靠性分析問(wèn)題；模擬法的優(yōu)點(diǎn)：更加靈活簡(jiǎn)單，不受系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜程度的限制，缺點(diǎn)是其耗時(shí)多且精度受到一定的影響?？煽啃缘姆治龇椒?0常用的解析法有：

狀態(tài)空間法（枚舉法）等值法故障樹網(wǎng)絡(luò)等值法故障枚舉法（又稱故障模式——后果法，即FMEA）容量裕度法（可靠度預(yù)測(cè)分析法）常用的模擬法有：

蒙特卡羅模擬法可靠性的分析方法2、系統(tǒng)可靠性的分析方法：21

狀態(tài)空間法（枚舉法）：就是根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)以及它們之間可能發(fā)生的轉(zhuǎn)移，建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，并進(jìn)行求解得到系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，然后根據(jù)系統(tǒng)故障判據(jù)，對(duì)各狀態(tài)進(jìn)行分類，計(jì)算某一類狀態(tài)參數(shù)，最后得到系統(tǒng)可靠性指標(biāo)?？煽啃缘姆治龇椒?、系統(tǒng)可靠性的分析方法：22

故障模式—后果分析法（failuremode

andeffectanalysis，F(xiàn)MEA）：是以元件組合關(guān)系為基礎(chǔ)的配電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)方法。根據(jù)選定的可靠性準(zhǔn)則，將配電系統(tǒng)劃分為完好和故障兩類狀態(tài)，然后根據(jù)故障狀態(tài)計(jì)算出相應(yīng)的可靠性指標(biāo)的分析方法。通常在配電系統(tǒng)中采用連續(xù)性（continuity）作為故障準(zhǔn)則。利用元件可靠性數(shù)據(jù)，在計(jì)算系統(tǒng)故障指標(biāo)之前先選定某些合適的故障判據(jù)（即可靠性準(zhǔn)則），然后根據(jù)判據(jù)將系統(tǒng)狀態(tài)分為完好和故障兩大類的一種檢驗(yàn)方法?？煽啃缘姆治龇椒?、系統(tǒng)可靠性的分析方法：23

容量裕度法（可靠度預(yù)測(cè)分析法）：以“裕度”概念為基礎(chǔ)的配電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)方法。主要用到系統(tǒng)運(yùn)行率和裕度兩個(gè)指標(biāo)。可靠性的分析方法2、系統(tǒng)可靠性的分析方法：24

蒙特卡羅模擬法的基本思想是：將系統(tǒng)中每個(gè)元件或設(shè)備的概率參數(shù)在計(jì)算機(jī)上用相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)表示，建立一個(gè)概率模型或隨機(jī)過(guò)程，使其參數(shù)為問(wèn)題所要求的解，然后通過(guò)對(duì)模型或過(guò)程的觀察或抽樣試驗(yàn)來(lái)計(jì)算所求參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征，最后給出所求解的近似值，并給出解的精度或誤差。蒙特卡羅模擬法就其本質(zhì)而言是一種概率模擬方法?？煽啃缘姆治龇椒?、系統(tǒng)可靠性的分析方法：25三、單回線路的供電可靠率計(jì)算方法（備注：兩種計(jì)算方法的原理詳見書《配電系統(tǒng)可靠性實(shí)用基礎(chǔ)》中第五章和第六章，或書《電力系統(tǒng)可靠性分析》中的第五章）26單回線路的供電可靠率計(jì)算方法1、故障模式后果分析法：串聯(lián)系統(tǒng)的故障率：27單回線路的供電可靠率計(jì)算方法

兩元件并聯(lián)時(shí)的故障率：1、故障模式后果分析法：28單回線路的供電可靠率計(jì)算方法圖1有備用電源、手動(dòng)分段的配電系統(tǒng)QF——配電干線斷路器；FU1、FU2、FU3——熔斷器；QS、QS＇、QS1、QS2——隔離開關(guān)；a、b、c——負(fù)荷點(diǎn)；MS——主電源；AS——備用電源實(shí)例：1、故障模式后果分析法：29單回線路的供電可靠率計(jì)算方法元件故障率（次/km·年）平均修復(fù)時(shí)間（h）隔離開關(guān)操作時(shí)間（h）負(fù)荷點(diǎn)供電的用戶數(shù)（戶）連接負(fù)荷（kW）供電干線0.13

分支線0.251

QS1、QS2

0.5

QS31負(fù)荷點(diǎn)a

2501000負(fù)荷點(diǎn)b

100400負(fù)荷點(diǎn)c

50100計(jì)算條件：假定配電變電站所母線和供電主干線的斷路器完全可靠。1、故障模式后果分析法：30單回線路的供電可靠率計(jì)算方法元件負(fù)荷點(diǎn)a負(fù)荷點(diǎn)b負(fù)荷點(diǎn)cλ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）供電干線2km段0.230.60.230.60.230.63km段0.30.50.150.330.90.330.91km段0.10.50.150.10.50.050.130.3分支線3km段0.7510.75

2km段

0.510.5

1km段

0.2510.25總計(jì)1.351.151.551.11.862.050.852.412.051、故障模式后果分析法（輻射型）：31單回線路的供電可靠率計(jì)算方法元件負(fù)荷點(diǎn)a負(fù)荷點(diǎn)b負(fù)荷點(diǎn)cλ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）供電干線2km段0.230.60.210.20.210.23km段0.30.50.150.330.90.310.31km段0.10.50.150.10.50.050.130.3分支線3km段0.7510.75

2km段

0.510.5

1km段

0.2510.25總計(jì)1.351.151.551.11.51.650.851.241.051、故障模式后果分析法（有備用電源型）：32單回線路的供電可靠率計(jì)算方法下面計(jì)算與用戶和負(fù)荷有關(guān)的指標(biāo)：計(jì)算與用戶有關(guān)的指標(biāo)：用戶平均停電次數(shù)（AITC）=490/400=1.23[次/（用戶·年）]用戶平均停電時(shí)間（AIHC）=605/400=1.51[h/（用戶·年）]用戶平均每次停電持續(xù)時(shí)間=605/490=1.23[h/（停電用戶·年）]由此，即可以得出供電可靠率為99.9827%。1、故障模式后果分析法：33單回線路的供電可靠率計(jì)算方法

配電系統(tǒng)饋線運(yùn)行率是配電系統(tǒng)饋線承載負(fù)荷能力的指標(biāo)。其中饋線運(yùn)行率有兩種：正常運(yùn)行率和有效運(yùn)行率。

正常運(yùn)行率（E）（線路負(fù)載率）：判別饋線負(fù)荷電流是否超過(guò)其正常容許電流的指標(biāo)。其定義是：

有效運(yùn)行率（η）（轉(zhuǎn)供其它線路時(shí)線路負(fù)載率）：判別饋線在鄰接饋線發(fā)生故障時(shí)，能夠分擔(dān)相應(yīng)區(qū)段負(fù)荷，并有效的進(jìn)行切換的能力的指標(biāo)。也就是說(shuō)，為了在鄰接饋線發(fā)生故障時(shí)分擔(dān)相應(yīng)區(qū)段負(fù)荷的一部分或者是全部，必須經(jīng)常確保一定的切換余力。其定義是：2、可靠度預(yù)測(cè)分析法：34單回線路的供電可靠率計(jì)算方法

適切饋線率（q）（線路N-1通過(guò)率）：有裕度可供切換的饋電線路數(shù)與總饋電線路數(shù)之比，可以作為某一地區(qū)配電系統(tǒng)裕度的指標(biāo)。

饋線聯(lián)絡(luò)率α：就是表示多分割多聯(lián)絡(luò)的線路，在發(fā)生故障之后，對(duì)故障發(fā)生區(qū)段以后的完好區(qū)段無(wú)論以任何方法倒送電，該線路所顯示的聯(lián)絡(luò)狀況指標(biāo)。2、可靠度預(yù)測(cè)分析法：35單回線路的供電可靠率計(jì)算方法

可靠度基本公式應(yīng)用的前提條件：（1）設(shè)用戶的負(fù)荷是沿線均勻分布的，設(shè)備的故障率[事件數(shù)/（線路總長(zhǎng)度·年）]是均等的；（2）配電線路故障時(shí)修復(fù)的順序?yàn)椋?/p>

1）由故障發(fā)生算起的電源側(cè)完好區(qū)段，由原有電源送電；

2）故障發(fā)生區(qū)段，無(wú)論與鄰接饋線之間有無(wú)聯(lián)絡(luò)，故障修復(fù)后均由原有電源送電；

3）由故障發(fā)生區(qū)段算起的負(fù)荷側(cè)完好區(qū)段，當(dāng)該區(qū)段與鄰接饋線有聯(lián)絡(luò)時(shí)，由鄰接饋線送電；當(dāng)該區(qū)段與鄰接饋線無(wú)聯(lián)絡(luò)時(shí)，在故障修復(fù)后由原電源側(cè)送電；2、可靠度預(yù)測(cè)分析法：36單回線路的供電可靠率計(jì)算方法右圖為配電系統(tǒng)模型圖A表示由電源側(cè)送電的完好區(qū)段；B表示由鄰接饋線倒送電的完好區(qū)段；X表示不能切換的區(qū)段；*表示故障區(qū)段；區(qū)段號(hào)各個(gè)區(qū)段顯示的狀態(tài)1AAAAAAAAA*2AAAAAAAA*B3AAAAAAA*XB4AAAAAA*XXX5AAAAA*XXXX6AAAA*BBBBB7AAA*XXXXXX8AA*XXXXXXX9A*BBBBBBBB10*BBBBBBBBB根據(jù)聯(lián)絡(luò)率α的定義，可以得到：2、可靠度預(yù)測(cè)分析法：37單回線路的供電可靠率計(jì)算方法用戶年平均停電次數(shù)

NF：用戶年平均停電時(shí)間TF：式中：

nf——配電線路故障率，次/(km?年)；

L——配電線路總長(zhǎng)度，km；

z——按分段開關(guān)分割的區(qū)段數(shù)；α——聯(lián)絡(luò)率；

t0——由電源側(cè)向故障發(fā)生區(qū)段算起的電源側(cè)完好區(qū)段送電時(shí)間，min；

t1——由鄰接饋線向由故障發(fā)生區(qū)段算起的負(fù)荷側(cè)完好區(qū)段倒送電所需要的時(shí)間，min；

t2——修復(fù)故障發(fā)生區(qū)段的故障點(diǎn)所需要的時(shí)間，min；

k1，k2、k3、k4——由系統(tǒng)方式?jīng)Q定的常數(shù)，k=0或1；2、可靠度預(yù)測(cè)分析法：38單回線路的供電可靠率計(jì)算方法區(qū)段號(hào)各個(gè)區(qū)段顯示的狀態(tài)1AAAAA*2AAAA*X3AAA*XX4AA*XXX5A*BBBB6*BBBBB例子1：2、可靠度預(yù)測(cè)分析法：39單回線路的供電可靠率計(jì)算方法計(jì)算條件：

nf=0.3；配電線路故障率，次/(km?年)；

L=6；配電線路總長(zhǎng)度，km；

z=6；按分段開關(guān)分割的區(qū)段數(shù)；α=0.3；聯(lián)絡(luò)率；

t0=20；由電源側(cè)向故障發(fā)生區(qū)段算起的電源側(cè)完好區(qū)段送電時(shí)間，min；

t1=35；由鄰接饋線向由故障發(fā)生區(qū)段算起的負(fù)荷側(cè)完好區(qū)段倒送電所需要的時(shí)間，min；

t2=100；修復(fù)故障發(fā)生區(qū)段的故障點(diǎn)所需要的時(shí)間，min；

k1，k2、k3、k4＝1；由系統(tǒng)方式?jīng)Q定的常數(shù)；（不考慮實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化時(shí)，k=1）供電可靠率RS-3=99.9857%用戶年平均停電時(shí)間TF：2、可靠度預(yù)測(cè)分析法：40四、廣東省“十二五”滾動(dòng)修編所要用的供電可靠率計(jì)算方法41需要線路上每個(gè)元件的故障率和故障修復(fù)時(shí)間；需要線路上各元件的數(shù)量；需要每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的用戶數(shù)；需要每一回線路進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，然后進(jìn)行匯總，工作量較大；故障模式分析法可靠度預(yù)測(cè)分析法需要線路的系統(tǒng)故障率；需要線路的分段數(shù)；需要故障