配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估

第五章

配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估DistributionSystemReliabilityEvaluation5.1

概述5.2

配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的計(jì)算5.3

放射狀配電系統(tǒng)的可靠性估計(jì)5.4

配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的可靠性分析5.5

考慮容量約束的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.7

2001年全國主要城市供電可用率統(tǒng)計(jì)5.8

電壓驟降的可靠性評(píng)估5.1

概述指供電點(diǎn)到用戶，包括配電變電所、高低壓配電線路及接戶線在內(nèi)的整個(gè)配電系統(tǒng)及設(shè)備按可接受標(biāo)準(zhǔn)和期望數(shù)量滿足用戶電力和電能量需求之能力的度量。配電系統(tǒng)可靠性主要評(píng)估充裕度。評(píng)估原理故障模式影響分析法(failuremodeandeffectanalysis，F(xiàn)MEA)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。故障準(zhǔn)則：供電連續(xù)性遭破壞(停電)為故障狀態(tài)。具體做法：建立故障模式影響分析表，查清每個(gè)基本故障事件及其影響，然后加以綜合分析，計(jì)算出可靠性指標(biāo)。適用于放射狀網(wǎng)絡(luò)，可擴(kuò)展并用于有轉(zhuǎn)移設(shè)備的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的全面分析。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：各饋電線均有負(fù)荷點(diǎn)；饋點(diǎn)通過正常斷開點(diǎn)彼此相連或與其他電源相連；負(fù)荷可以轉(zhuǎn)移；故障將會(huì)引起局部或全部斷電。5.1

概述評(píng)估原理可靠度預(yù)測分析法以裕度為基礎(chǔ)。引入聯(lián)絡(luò)率α和有效運(yùn)行率η的概念。α表示饋電各區(qū)段聯(lián)絡(luò)程度的指標(biāo)，描述了故障時(shí)線路的倒送能力；α＝1表示該饋電線可以切換。η表示負(fù)荷有效切換的指標(biāo)，是饋線發(fā)生故障時(shí)所有各區(qū)段是否都可切換的判據(jù)；η＝100％為臨界值，η<100％表示有裕度。5.1

概述配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)用戶平均停電頻率指標(biāo)：CAIFI，customeraverageinterruptionfrequencyindex用戶平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)：CAIDI，customeraverageinterruptiondurationindex系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)：SAIFI，systemaverageinterruptionfrequencyindex系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)：SAIDI，systemaverageinterruptiondurationindex平均供電可用率指標(biāo)：ASAI，averageserviceavailabilityindex平均供電不可用率指標(biāo)：ASUI，averageserviceunavailabilityindex期望缺供電能量：EENS，expectedenergynotserved5.1

概述電力市場條件下對配電系統(tǒng)可靠性的新要求發(fā)展電力市場時(shí)，配電系統(tǒng)必須有規(guī)劃和設(shè)計(jì)；提高需求預(yù)測的準(zhǔn)確性；配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估要考慮交易形式不同（合同交易和現(xiàn)貨交易）帶來的不確定因素；可靠性技術(shù)逐漸發(fā)展為實(shí)時(shí)系統(tǒng)；要求提出評(píng)估停電損失的理論模型和開發(fā)應(yīng)用軟件，用以分析可靠性投資和可靠性效益，確定合理的電價(jià)水平。5.2

配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的計(jì)算設(shè)某配電系統(tǒng)從六段母線引出六條主饋電線，共有55000個(gè)用戶。每條饋線供電的用戶數(shù)以及某年的用戶停電數(shù)據(jù)如表5.1和5.2所示。母線饋電線供電用戶數(shù)A5000B15000C10000D10000E7000F8000總計(jì)55000停電情況用戶停電次數(shù)持續(xù)時(shí)間/h1A5000D1000*1.00.22C50002.03B40000.54D2000*1.75用戶停電總數(shù)17000受停電影響用戶數(shù)16000*表5.1配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)表5.2用戶停電數(shù)據(jù)*在停電情況1和4中，有些用戶是通過母線D引出的饋線供電的。因此在停電情況4中加上1000個(gè)受停電影響的新用戶，總停電次數(shù)為17000次，實(shí)際影響用戶為16000個(gè)。5.2

配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的計(jì)算系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)SAIFI：指每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶在每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)的平均停電次數(shù)。

SAIFI＝17000/55000＝0.31次/用戶.a用戶平均停電頻率指標(biāo)CAIFI：指每個(gè)受停電影響的用戶在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)受的平均停電次數(shù)。

CAIFI＝17000/16000＝1.06次/停電用戶.a系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)SAIDI：每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶一年內(nèi)經(jīng)受的平均停電持續(xù)時(shí)間。

Ttl＝5000×60＋1000×12＋5000×120

＋4000×30＋2000×105

＝1242000min SAIDI＝1242000/16000＝22.58min/用戶.a5.2

配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的計(jì)算用戶平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)CAIDI：一年中被停電的用戶平均停電持續(xù)時(shí)間。

CAIFI＝1242000/16000＝77.63min/停電用戶.a平均供電可用率指標(biāo)ASAI：一年中用戶經(jīng)受不停電小時(shí)總數(shù)與用戶要求的總供電小時(shí)數(shù)之比。

ASAI＝1－1242000/(55000×8760×60)＝0.999957平均供電不可用率指標(biāo)ASUI：一年中用戶的累積停電小時(shí)總數(shù)與用戶要求的總供電小時(shí)數(shù)之比。

ASUI＝1242000/(55000×8760×60)＝0.000043

顯然，有

ASUI＝1－ASAI5.3

放射狀配電系統(tǒng)的可靠性估計(jì)分析方法建立故障模式及后果分析表，即查清每個(gè)基本故障事件及其后果，然后加以綜合。進(jìn)行故障分析的3個(gè)指標(biāo)：負(fù)荷點(diǎn)故障率：λ（次/a）；負(fù)荷點(diǎn)每次故障平均停電持續(xù)時(shí)間：r（h/次）；負(fù)荷點(diǎn)的年平均停電時(shí)間：U（h/a）對于n個(gè)串聯(lián)可修復(fù)元件對于兩個(gè)并聯(lián)可修復(fù)元件5.3

放射狀配電系統(tǒng)的可靠性估計(jì)典型放射狀配電系統(tǒng)（（F1F2F3DS1DS2CB2km2km3km3km1km1kmABC圖5.1放射狀配電系統(tǒng)注：CB－配電干線斷路器；F－熔斷器DS－隔離開關(guān)；A，B，C－負(fù)荷點(diǎn)名稱故障率λ(次/km.a)平均故障修復(fù)時(shí)間r/h供電干線0.13.0分支線0.251.0DS1，DS2操作時(shí)間/h0.5負(fù)荷點(diǎn)供電用戶數(shù)A250B100C50表5.4元件的可靠性指標(biāo)5.3

放射狀配電系統(tǒng)的可靠性估計(jì)（（F1F2F3DS1DS2CB2km2km3km3km1km1kmABC元件負(fù)荷點(diǎn)A負(fù)荷點(diǎn)B負(fù)荷點(diǎn)Cλ/(次/a)r/hU(h/a)λ/(次/a)r/hU(h/a)λ/(次/a)r/hU(h/a)供電干線2km段0.23.00.60.23.00.60.23.00.63km段0.30.50.150.33.00.90.33.00.91km段0.10.50.050.10.50.050.13.00.3分支線3km段0.751.00.752km段0.51.00.51km段0.251.00.25總計(jì)1.351.151.551.11.862.050.852.412.05表5.5故障模式及后果分析名稱故障率λ(次/km.a)平均故障修復(fù)時(shí)間r/h供電干線0.13.0分支線0.251.0DS1，DS2操作時(shí)間/h0.5負(fù)荷點(diǎn)供電的用戶數(shù)A250B100C505.3

放射狀配電系統(tǒng)的可靠性估計(jì)典型放射狀配電系統(tǒng)根據(jù)表5.4和表5.5數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出其他可靠性指標(biāo)：年用戶停電次數(shù)：

ACI＝250×1.35＋100×1.1＋50×0.85＝490次/a用戶停電持續(xù)時(shí)間：

CID＝250×1.55＋100×2.05＋50×2.05＝695h/aSAIFI＝490/400＝1.225次/用戶.aSAIDI＝695/400＝1.7375h/用戶.aCAIDI＝695/490＝1.4184h/停電用戶.aASUI＝695/(400×8760)＝0.000198ASAI＝1－ASUI＝0.9998025.4

配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的可靠性分析配電系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)CADBE圖5.2單回路放射結(jié)構(gòu)圖(結(jié)構(gòu)A)ECADB圖5.3有備用電源的放射結(jié)構(gòu)圖(結(jié)構(gòu)B)ASBACDE圖5.4環(huán)式結(jié)構(gòu)圖(結(jié)構(gòu)C)F(開環(huán)點(diǎn))圖5.5并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖(結(jié)構(gòu)D)ABCDES1S2開關(guān)閉合開關(guān)斷開所有元件串聯(lián)備用電源通過正常斷開的隔離開關(guān)或斷路器與主饋線連接兩回電源同時(shí)工作，可以開環(huán)或閉環(huán)運(yùn)行5.4

配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的可靠性分析配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的可靠性分析計(jì)算參數(shù)：非操作設(shè)備主要考慮持續(xù)性強(qiáng)迫停運(yùn)，用元件的故障率λ和修復(fù)時(shí)間r表示。線路長度均為3km，λ＝0.1次/km.a，r＝3h/次；負(fù)荷大小均為1000kW，每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)用戶數(shù)均為1個(gè)負(fù)荷；暫不考慮預(yù)安排停電。操作設(shè)備隔離開關(guān)操作時(shí)間：t＝0.5h；短路故障：λ＝0.01次/a，r＝5h/次；誤分閘事故率：λFT＝0.01次/a；拒分閘概率：PS＝0.001；拒合閘概率：PC＝0.001；保護(hù)越級(jí)誤分閘概率：P0＝0.01；手動(dòng)切換開關(guān)操作時(shí)間：t1＝0.5h；自動(dòng)切換開關(guān)操作時(shí)間：t2＝0.05h。在以上假設(shè)情況下，計(jì)算各種結(jié)構(gòu)的可靠性指標(biāo)見表5.6和表5.7。5.4

配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的可靠性分析表5.6各種結(jié)構(gòu)用戶可靠性指標(biāo)各種結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B節(jié)點(diǎn)C節(jié)點(diǎn)D節(jié)點(diǎn)Eλ次/aUh/aλ次/aUh/aλ次/aUh/aλ次/aUh/aλ次/aUh/a結(jié)構(gòu)A：單回路放射式1.812.451.813.21.813.951.814.71.812.45結(jié)構(gòu)B：手動(dòng)切換0.5h1.811.851.812.001.812.151.812.301.812.45結(jié)構(gòu)C：正常開環(huán)，手動(dòng)切換0.5h0.3460.3970.6680.5120.3580.4030.6580.5530.9480.651結(jié)構(gòu)C：正常開環(huán)，自動(dòng)投入0.05h0.3460.2620.6680.2270.3580.2620.6590.2770.9480.241結(jié)構(gòu)C：正常閉環(huán)0.0360.1970.0360.1950.0360.1970.0360.1970.0360.195結(jié)構(gòu)D：雙電源結(jié)構(gòu)0.0460.2230.0450.2250.0460.2250.0460.1960.0360.196表5.7各種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)各種結(jié)構(gòu)SAIFI次/用戶.aSAIDIh/用戶.aASAI%ENSkW.h/aAENSkW.h/用戶.a結(jié)構(gòu)A：單回路放射式1.813.9599.954917950.03950.00結(jié)構(gòu)B：手動(dòng)切換0.5h1.812.1599.975510750.02150.00結(jié)構(gòu)B：自動(dòng)投入0.05h1.810.89799.98985350.03891.67結(jié)構(gòu)C：正常開環(huán)，手動(dòng)切換0.5h0.5960.50399.99422516.02503.204結(jié)構(gòu)C：正常開環(huán)，自動(dòng)投入0.05h0.5860.25499.99711269.85253.97結(jié)構(gòu)C：正常閉環(huán)0.0360.19699.9977981.64196.33結(jié)構(gòu)D：雙電源結(jié)構(gòu)0.0420.21399.99751065.86213.1725.4

配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的可靠性分析配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的可靠性分析結(jié)論：單電源供電的放射式配電系統(tǒng)，在元件可用率確定的條件下，系統(tǒng)串聯(lián)的元件越多，失效的概率就越大，系統(tǒng)可用率就越低。有備用電源的放射狀系統(tǒng)，不論備用電源的投入方式如何，其負(fù)荷點(diǎn)的故障率均與單回路放射式結(jié)構(gòu)相同。但負(fù)荷點(diǎn)的每次故障平均停電持續(xù)時(shí)間及平均停電時(shí)間將會(huì)縮短，其縮短時(shí)間取決于備用電源倒閘操作的時(shí)間。自動(dòng)投入方式會(huì)大大縮短用戶停電時(shí)間。配電系統(tǒng)接入備用電源后，對改善干線某端用戶的供電質(zhì)量效果明顯。其效果與備用電源的載荷能力有關(guān)。配電系統(tǒng)因限制短路電流和簡化繼電保護(hù)的需要，常為開環(huán)運(yùn)行方式，負(fù)荷在某一時(shí)刻只能從一個(gè)電源獲取電源。當(dāng)開環(huán)的兩個(gè)系統(tǒng)之一方式故障時(shí)，切除故障部分，并以此作為新的斷開點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行。環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)負(fù)荷的可用率，隨著其與電源點(diǎn)的遠(yuǎn)近變化，位于兩電源中心的負(fù)荷可用率最低。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)與雙電源結(jié)構(gòu)的可靠性相近，而投資較少，是一種較好的結(jié)構(gòu)。5.5

考慮容量約束的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.5.1原理和模型配電系統(tǒng)可靠性以連續(xù)性為準(zhǔn)則，以用戶的停電頻率、停電持續(xù)時(shí)間、供電可用率和故障引起的缺供電量作為衡量指標(biāo)。對放射形及并聯(lián)形配電系統(tǒng)，采用公式5.2～5.7計(jì)算。對環(huán)形系統(tǒng)，一般先求出電源點(diǎn)與用戶之間的最小割集，然后求出相應(yīng)的可靠性指標(biāo)?？煽啃允录诸悾篢LOC(totallossofcontinuity，全部失去連續(xù)性事件)：指負(fù)荷點(diǎn)具有等到引起停運(yùn)的故障元件修復(fù)后才能恢復(fù)負(fù)荷正常供電的系統(tǒng)故障；PLOC(partiallossofcontinuity，部分失去連續(xù)性事件)：指元件故障不會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷點(diǎn)和電源之間的所有通路都斷開的系統(tǒng)故障，但會(huì)造成線路(或變壓器)過負(fù)荷或電壓越限，因而必須減少部分或全部負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷。5.5

考慮容量約束的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.5.2容量約束模型配電系統(tǒng)中線路的故障停運(yùn)引起的負(fù)荷變化必須考慮。在忽略線路電容、電阻和負(fù)荷無功的條件下，可用直流潮流法與Z矩陣法相結(jié)合求解配電網(wǎng)絡(luò)中線路故障或負(fù)荷點(diǎn)減負(fù)荷時(shí)網(wǎng)絡(luò)的潮流分布。求出潮流后，很容易算出負(fù)荷點(diǎn)和系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。主要原理：在不計(jì)入松弛母線的條件下形成系統(tǒng)阻抗矩陣Z1，并變換為導(dǎo)納矩陣Y1。在計(jì)入松弛母線和負(fù)荷阻抗的條件下形成另一個(gè)系統(tǒng)阻抗矩陣Z2，并變換為導(dǎo)納矩陣Y2。用Z1和直流潮流法求解發(fā)電機(jī)和負(fù)荷點(diǎn)有注入功率時(shí)系統(tǒng)的潮流。負(fù)荷點(diǎn)削減負(fù)荷也可視為特殊的注入功率來處理。用下式修改Z2，以反映負(fù)荷點(diǎn)削減負(fù)荷后負(fù)荷阻抗的變化式中，Zb對應(yīng)新負(fù)荷的阻抗；Zij是Zold中第i行第j列的阻抗。5.5

考慮容量約束的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估用式(5.9)修改Z2，以反映線路P-Q斷開

K＝IPQ0/IPQ 且 IPQ＝(ZPP－ZQQ)/ZlinePQ式中， ZLi＝ZiL＝ZPi－Zi；當(dāng)i≠L時(shí)，ZLL＝ZPi－ZQi－ZlinePQ；

IPQ0和IPQ分別為故障前后在線路P-Q處的電流。 當(dāng)母線P注入電流K時(shí)，將在線路i-j形成電流Iij

Iij＝K(ZPi－ZPj)/Zlineij (5.12)任一線路故障前后導(dǎo)致P-Q處的電流變化，也將引起i-j處的電流變化△Iij △Iij＝K[(ZPi－ZjP)old－(ZPi－ZjP)new]/Zlineij

(5.13)潮流的變化應(yīng)加入直流潮流的計(jì)算結(jié)果。檢查線路過負(fù)荷，必要時(shí)削減負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷，重復(fù)步驟3～6，使線路過負(fù)荷減到容限之內(nèi)。（可采用就近削減負(fù)荷策略）5.5

考慮容量約束的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.5.3可靠性指標(biāo)SAIFI——系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)，單位：a－1；CAIFI——用戶平均停電頻率指標(biāo)，單位：a－1；SAIDI——系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)，單位：h/a；CAIDI——用戶平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)，單位：h/a；ASAI——平均供電可用率指標(biāo)；ENS——缺供電量，單位：MW.h/aAENS——平均缺供電量，單位：MW.h/(用戶.a)5.5.4算例（略）5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估Failuremodeandeffectanalysis（FMEA）是通過對系統(tǒng)中各元件狀態(tài)的搜索，列出全部可能的系統(tǒng)狀態(tài)，然后根據(jù)所規(guī)定的可靠性判據(jù)對系統(tǒng)的所有狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)分析，找出系統(tǒng)的故障模式集合，查清其對系統(tǒng)的影響，求得系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。本節(jié)介紹一種結(jié)合最小割集法的FMEA方法，該方法能夠考慮故障后的潮流和電壓約束，可應(yīng)用于大規(guī)模配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估。5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.6.1基本原理基本思路：首先對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)想事故的選擇，即確定負(fù)荷點(diǎn)失效事件，并對各個(gè)預(yù)想事件進(jìn)行潮流分析和系統(tǒng)補(bǔ)救，形成事故影響報(bào)表，并將事故及其影響報(bào)表存入預(yù)想事故表；再根據(jù)負(fù)荷點(diǎn)的故障集從預(yù)想事故表中提取相應(yīng)的故障后果，計(jì)算出負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)。系統(tǒng)可靠性指標(biāo)則可從各負(fù)荷點(diǎn)的指標(biāo)中分別得到。負(fù)荷點(diǎn)失效事件：TLOC：結(jié)構(gòu)性失效，又稱全部失去連續(xù)事件，指當(dāng)負(fù)荷點(diǎn)和所有電源點(diǎn)之間的所有通路都斷開時(shí)導(dǎo)致該負(fù)荷點(diǎn)全部失電。通過尋找配電網(wǎng)絡(luò)的最小割集可有效判斷出導(dǎo)致TLOC的停運(yùn)組合。PLOC：功能性失效，又稱部分失去連續(xù)事件，它考慮到各元件負(fù)載能力和系統(tǒng)電壓約束，則必須斷開或者削減某一點(diǎn)的負(fù)荷以消除過載電壓越限?？赏ㄟ^最小割集中元件組合來尋找可能引起PLOC事件的停運(yùn)組合。確定停運(yùn)組合后，進(jìn)行潮流計(jì)算并確定是否違反網(wǎng)絡(luò)約束，即可識(shí)別出是否會(huì)發(fā)生PLOC事件。配電系統(tǒng)對一階故障敏感，高階故障發(fā)生概率極低，因此略去三階及以上停運(yùn)事件。 可靠性指標(biāo)計(jì)算應(yīng)考慮：母線、變壓器、線路、電纜和開關(guān)設(shè)備等元件的強(qiáng)迫停運(yùn)和計(jì)劃檢修的影響，以及系統(tǒng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移的影響。5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.6.2最小割集算法初始化系統(tǒng)拓?fù)湫畔?。形成源點(diǎn)、負(fù)荷點(diǎn)鏈表，得到支路－元件關(guān)系；逐一搜索負(fù)荷點(diǎn)鏈表，并對每一負(fù)荷點(diǎn)按以下規(guī)則對支路編碼得到新支路表。首先，對指定的有向支路、輸出支路、輸入支路進(jìn)行編碼，其中輸入支路的輸入節(jié)點(diǎn)號(hào)改為－1；然后，對所有的無向支路進(jìn)行編碼，同時(shí)復(fù)制所有無向支路，以反映潮流的雙向流動(dòng)；接著給負(fù)荷點(diǎn)形成新支路，對包含前述負(fù)荷點(diǎn)的新支路進(jìn)行編碼，其輸出節(jié)點(diǎn)（負(fù)荷點(diǎn)）號(hào)為0；最后，對復(fù)制的無向支路按相反的順序進(jìn)行編碼。5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.6.2最小割集算法形成負(fù)荷點(diǎn)的最小路。對系統(tǒng)每一支路，分別得到其所有的前趨支路。防止多制支路成為其自身的前趨支路的方法：無向支路的新編號(hào)加上復(fù)制支路的新編號(hào)是否等于2倍的負(fù)荷點(diǎn)支路的新編號(hào)。若否，則不是自身復(fù)制，將該支路插入前趨支路鏈表。用遞歸算法從前趨支路鏈表中獲得自源點(diǎn)至負(fù)荷點(diǎn)的最小路：構(gòu)造堆棧，首先將負(fù)荷點(diǎn)支路壓棧；遍歷前趨支路，若支路無前趨支路或由于某條支路導(dǎo)致路徑循環(huán)，則路徑刪除，否則將支路壓棧；遍歷其余前趨支路，如果遍歷到輸出支路，則終止遍歷。存入堆棧中的支路即為最小路。根據(jù)新支路與原支路的對應(yīng)關(guān)系，將最小路集用原支路表示；根據(jù)支路元件的對應(yīng)關(guān)系，得到以元件表示的采用二進(jìn)制編碼的最小路矩陣。5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.6.2最小割集算法求最小割集。如果最小路矩陣中某一列元件都是1，則矩陣的列所對應(yīng)的元素就是網(wǎng)絡(luò)的一階最小割集；將最小路矩陣中任意兩列元素進(jìn)行組合（邏輯加），如果組合后的列元素都是1，則該兩列元素就是網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)二階割集；依次類推，可以得到網(wǎng)絡(luò)的2～n階割集。求nj階割集時(shí)，需校驗(yàn)是否包含ni(ni＝1～nj－1)

階最小割集。若是，此割集將作為非最小割集而舍棄。檢驗(yàn)方法：研究兩個(gè)割集I（ni階最小割集）和J（nj階最小割集），且ni<nj {I}＝{ai，bi，ci，A}，有ni個(gè)元件；

{J}＝{aj，bj，cj，A}，有nj個(gè)元件；

{A}＝{I}∩{J}，若{A}的非零元件個(gè)數(shù)等于ni，那么，割集J是非最小割集，應(yīng)予舍棄。重復(fù)步驟2～4直到負(fù)荷鏈表搜索完畢。5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.6.3TLOC事件TLOC事件引起的相關(guān)負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)可由串、并聯(lián)系統(tǒng)原理求得。并聯(lián)元件可靠性評(píng)估涉及計(jì)劃檢修，考慮強(qiáng)迫停運(yùn)與強(qiáng)迫停運(yùn)的重疊、強(qiáng)迫停運(yùn)與檢修停運(yùn)的重疊。5.6.4PLOC事件分析時(shí)必須考慮在不滿足網(wǎng)絡(luò)約束時(shí)，對負(fù)荷點(diǎn)削減的情況。可以采用啟發(fā)式的系統(tǒng)補(bǔ)救措施：首先判斷故障所在饋線如果發(fā)生節(jié)點(diǎn)電壓越界，搜索距離節(jié)點(diǎn)最近的負(fù)荷點(diǎn)，將該處的負(fù)荷切除，直到母線電壓的值正常為止。如果發(fā)生線路過載，根據(jù)線路潮流方向，搜索離線路潮流方向的末端節(jié)點(diǎn)最近的負(fù)荷點(diǎn)，將該處的負(fù)荷切除，直到線路潮流的值正常為止。5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估PLOC事件的狀態(tài)空間如圖5.7所示。由圖中可以導(dǎo)出：PLOC事件的發(fā)生率

λ＝λeP＋λeλL(1－P)rerL/(re＋rL)PLOC事件平均持續(xù)時(shí)間

r＝rerH/(re＋rH)PLOC事件中斷開的平均負(fù)荷

L＝[∫L(t)dt]/t1－LSλL、rL和rH之間的關(guān)系

λL＝λHP/(1－P)

＝P/[(1－P)rH]

rL＝1/λL＝[(1－P)rH]/P元件運(yùn)行元件停運(yùn)負(fù)荷≤LS元件停運(yùn)負(fù)荷＞LSLSλePμeλe(1-P)μeλHλL圖5.7PLOC事件的狀態(tài)空間圖圖中，λe－停運(yùn)事件發(fā)生率；μe－停運(yùn)平均持續(xù)時(shí)間re的倒數(shù)；LS－停運(yùn)期間供給該負(fù)荷點(diǎn)的最大負(fù)荷；P－負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷大于LS的概率；rH、rL－分別為負(fù)荷水平大于、不大于LS的平均持續(xù)時(shí)間；λH＝1/rH、λL＝1/rL－分別為負(fù)荷水平大于、不大于LS的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率。5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估5.6.5大規(guī)模配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法流程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)表線路數(shù)據(jù)表設(shè)備分布數(shù)據(jù)表潮流控制模塊求解系統(tǒng)的常規(guī)潮流形成系統(tǒng)拓?fù)湫畔⑼負(fù)浞治瞿K（最小割集分析）系統(tǒng)故障信息提取一個(gè)故障事件，并對故障條件下的潮流求解比較潮流結(jié)果重構(gòu)策略表記錄事故處理結(jié)果系統(tǒng)故障補(bǔ)救：負(fù)荷轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)電壓越限補(bǔ)救線路過載補(bǔ)救A系統(tǒng)潮流結(jié)果是否違限？還有其他未評(píng)估系統(tǒng)故障？nyny5.6

基于故障模式影響分析法的配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)表形成預(yù)想事故列表負(fù)荷點(diǎn)及其故障信息負(fù)荷點(diǎn)故障事件后果評(píng)估表A負(fù)荷點(diǎn)的可靠性評(píng)估系統(tǒng)的可靠性評(píng)估圖5.9可靠性評(píng)估系統(tǒng)的算法流程圖節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)表線路數(shù)據(jù)表設(shè)備分布數(shù)據(jù)表潮流控制模塊求解系統(tǒng)的常規(guī)潮流形成系統(tǒng)拓?fù)湫畔⑼負(fù)浞治瞿K（最小割集分析）系統(tǒng)故障信息提取一個(gè)故障事件，并對故障條件下的潮流求解比較潮流結(jié)果重構(gòu)策略表記錄事故處理結(jié)果系統(tǒng)故障補(bǔ)救：負(fù)荷轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)電壓越限補(bǔ)救線路過載補(bǔ)救A系統(tǒng)潮流結(jié)果是否違限？還有其他未評(píng)估系統(tǒng)故障？nyny5.7

2001年全國主要城市供電可用率統(tǒng)計(jì)5.7.1供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程1988年頒發(fā)《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)估規(guī)程》要點(diǎn)：規(guī)定了適用范圍、基本內(nèi)容、定義及分類、評(píng)價(jià)指標(biāo)及計(jì)算公式等。主要指標(biāo)5個(gè)，參考指標(biāo)18個(gè)。定義了供電可靠性、用戶、用戶統(tǒng)計(jì)單位、用戶容量、用戶設(shè)施、系統(tǒng)與設(shè)備的狀態(tài)。其中，用戶分別以電壓380/220V，10(20.6)kV，35kV及以上等三個(gè)等級(jí)劃分為低壓用戶、中壓用戶和高壓用戶。將停電性質(zhì)分為故障停電和預(yù)安排停電兩大類。故障停電又分為外部故障停電和內(nèi)部故障停電。預(yù)安排停電則分為計(jì)劃停電、臨時(shí)停電和限電。只統(tǒng)計(jì)造成用戶停電的事件及數(shù)據(jù)，不統(tǒng)計(jì)設(shè)備停運(yùn)未造成用戶停電的事件及數(shù)據(jù)。供電可靠率(RS)、用戶平均停電時(shí)間(AIHC)和次數(shù)等3項(xiàng)主要指標(biāo)，按3個(gè)不同檔次來統(tǒng)計(jì)：①計(jì)及一切影響（RS-1、AIHC-1）；②不計(jì)及外部影響（RS-2、AIHC-2）；③不計(jì)及系統(tǒng)電源容量不足限電影響（RS-3、AIHC-3）。5.7

2001年全國主要城市供電可用率統(tǒng)計(jì)5.7.2主要指標(biāo)計(jì)算公式①計(jì)及一切影響時(shí) AIHC-1＝∑每戶每次停電次數(shù)/總用戶數(shù) RS-1＝（1－AIHC-1/統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間）×100％②不計(jì)及外部影響時(shí) AIHC-2＝[∑每戶每次停電次數(shù) －∑因外部影響造成的停電時(shí)間]/總用戶數(shù) RS-2＝（1－AIHC-2/統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間）×100％③不計(jì)及由于系統(tǒng)電源不足的影響時(shí) AIHC-3＝用戶平均停電時(shí)間－用戶平均限電停電時(shí)間 RS-3＝（1－AIHC-3/統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間）×100％5.7

2001年全國主要城市供電可用率統(tǒng)計(jì)5.7.310kV用戶供電可靠性指標(biāo)表5.1710kV用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)年份統(tǒng)計(jì)單位個(gè)數(shù)RS-1/％AIHC-1/(h/用戶)RS-1/％AIHC-1/(h/用戶)19925799.17772.2999.64631.10199310599.00687.0799.63831.71199416199.29961.4199.64231.36199520399.07581.0399.7242426464.6599.74722.22199725599.71724.7999.80217.39199827599.81016.6299.82415.40199927799.86312.0199.86811.54200028699.8899.76799.8939.417200131099.8978.99999.8988.944表5.18全國直轄市及省會(huì)城市10kV用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)（按RS-1排序）序號(hào)城市用戶數(shù)供電可靠率/％平均停電時(shí)間/(h/用戶)RS-1RS-3AIHC-1AIHC-31濟(jì)南420499.98299.9821.5371.5372合肥398299.98099.9801.7771.7773石家莊636099.97899.9781.8991.8994廣州2037499.96699.9662.9872.9875南京948799.96399.9633.2283.2286北京1857899.96399.9633.2683.2687上海2915899.96299.9623.3153.3158福州476299.96199.9613.4013.4019長春679499.96199.9613.4553.45510天津1582799.92899.9286.3456.33711哈爾濱531799.91799.9177.1327.13212重慶1023399.90599.9058.3118.31113蘭州390399.89899.8988.9068.90614西寧211499.89499.8949.3169.31615武漢1275199.89399.9009.3458.770續(xù)表5.18全國直轄市及省會(huì)城市10kV用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)（按RS-1排序）序號(hào)城市用戶數(shù)供電可靠率/％平均停電時(shí)間/(h/用戶)RS-1RS-3AIHC-1AIHC-316昆明652799.89199.8919.5499.54917西安1140099.89099.8909.6529.65218南寧277499.88899.8889.8589.85819銀川320399.88299.88210.34210.34220成都581999.87499.87411.03811.03821南昌246799.86599.86511.82011.82022鄭州794199.86599.86811.88211.57123太原364499.86599.86511.85911.85924杭州1019599.85599.85512.71412.70025貴陽418699.84799.84713.39813.39826沈陽800399.80899.80816.82616.82627長沙570599.79299.79318.20018.10328烏魯木齊388799.75599.75521.46221.46229呼和浩特246699.73999.73922.86222.86230?？?27999.69299.69726.97126.5085.8

電壓驟降的可靠性評(píng)估電壓驟降定義：IEEEVoltageSag：指供電系統(tǒng)中某點(diǎn)的工頻電壓有效值突然下降至額定值的10％～90％，并在隨后的10ms～1min的短暫持續(xù)期后恢復(fù)正常。IECVoltageDip：電壓幅值的范圍為1％～90％額定值。產(chǎn)生原因：短路故障，如雷擊等；大型電機(jī)的啟動(dòng)，電弧爐、軋鋼機(jī)等沖擊負(fù)荷的投運(yùn)等。5.8

電壓驟降的可靠性評(píng)估5.8.1電壓驟降的評(píng)估方法基于電力網(wǎng)的電壓驟降特性、規(guī)律（幅值、持續(xù)時(shí)間和發(fā)生頻率等）和負(fù)荷（或工業(yè)過程）的敏感曲線（允許曲線）兩者的結(jié)合。包括：基于實(shí)測數(shù)據(jù)的評(píng)估方法—系統(tǒng)平均有效值波動(dòng)頻率指標(biāo)SARFIX以及從屬的3個(gè)針對即時(shí)、瞬時(shí)和暫時(shí)電壓驟降的子指標(biāo)?；诶碚摲治龅念A(yù)測方法，尚無成熟、精確的理論分析法。

—基于頻率和持續(xù)時(shí)間的線路逐段分析法5.8

電壓驟降的可靠性評(píng)估5.8.2電壓驟降評(píng)估指標(biāo)體系用戶的敏感設(shè)備模型用戶的敏感設(shè)備：大型計(jì)算機(jī)、可調(diào)速驅(qū)動(dòng)設(shè)備(ASD)、熒光照明設(shè)備、基于計(jì)算機(jī)和微處理器的負(fù)荷以及其他一般負(fù)荷?？捎晒策B接點(diǎn)(PCC－pointofcommoncoupling)上的負(fù)荷/工業(yè)過程的電壓(VL)－持續(xù)時(shí)間(D