CN106934532A - 一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法 - Google Patents

Abstract

一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，首先列出系统全部可能出现的故障状态，以段作为负荷转移的最小单位，以每一个线路元件为对象，进行元件故障后果分析，得到元件故障停电时间，再进行可靠性指标计算，得到配电系统供电可靠性指标；其中，所述的元件故障停电时间包括：故障查找时间、故障区域隔离时间和故障修复时间；所述的可靠性指标计算包括系统平均停电频率指标SAIFI，单位：次/户·年、系统平均停电持续时间指标SAIDI，单位：小时/户·年、用户平均停电持续时间指标CAIDI，单位：小时/停电用户·年和平均供电可用率指标ASAI，单位：％。本发明对分析不同接线模式的可靠性有很强的适应性。使故障查找时间及隔离时间更加精确。

Description

一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法

技术领域

本发明涉及一种配电系统供电可靠性评估方法。特别是涉及一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法。

背景技术

目前，在配电系统供电可靠性评估中，通常是采用故障模式后果分析法(FailureMode and Effect Analysis，FMEA)来评估配电系统供电可靠性。该方法首先列出系统全部可能出现的故障状态，以段作为负荷转移的最小单位，以每一个线路元件为对象，分析每一个基本故障事件及其后果。然后依次设置故障情况下各元件的故障率及停电时间，并分别计算当前故障下的供电可靠性指标，将结果累加就可以求出各负荷点的供电可靠性指标。求出各负荷点的供电可靠性指标后，可根据可靠性指标计算公式计算整个配电系统的供电可靠性指标。但该方法不适用于评估已安装配电自动化终端的线路的供电可靠性。安装配电自动化终端后，线路及开关元件故障查找时间会根据自动化终端安装位置不同而相应缩短，且安装自动化三遥终端的开关元件动作时间会有所缩短，因而总故障停电时间缩短，线路供电可靠性有所提升。然而现有方法，线路及开关元件故障查找时间是固定的，故障查找时间及开关动作时间不能根据自动化终端安装数量及位置变化，不能体现安装配电自动化终端对供电可靠性的提升效果。

随着配电自动化的普及，原利用故障模式后果分析法评估供电可靠性的方法不能适应于安装配电自动化终端的线路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够适应于安装配电自动化终端线路的基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，首先列出系统全部可能出现的故障状态，以段作为负荷转移的最小单位，以每一个线路元件为对象，进行元件故障后果分析，得到元件故障停电时间，再进行可靠性指标计算，得到配电系统供电可靠性指标；其中，所述的元件故障停电时间包括：故障查找时间、故障区域隔离时间和故障修复时间；所述的可靠性指标计算包括系统平均停电频率指标SAIFI，单位：次/户·年、系统平均停电持续时间指标SAIDI，单位：小时/户·年、用户平均停电持续时间指标CAIDI，单位：小时/停电用户·年和平均供电可用率指标ASAI，单位：％。

所述的故障查找时间是采用如下公式：

t_ij1＝t_a×l_ij (1)

其中；i代表负荷点、j代表元件故障，t_ij1代表负荷点i在故障j下的故障查找时间；t_a代表平均单位线路故障查找时间；l_ij代表负荷点i在故障j下的故障查找长度；

若故障点两端分段开关已安装自动化终端，则可对故障段进行快速定位，此时故障查找长度l_ij为0；若线路中部分分段开关已安装自动化终端，则故障查找长度l_ij等于线路首端或前一自动化终端至故障段首端的长度。

所述的故障区域隔离时间，是由如下公式获得：

t_ij2＝t_o+t_c (2)

其中，t_o为开关或断路器断开时间，t_c为开关或断路器合闸时间，t_ij2代表负荷点i在故障j下的故障隔离时间，开关或断路器的开断时间由开关或断路器的自动化程度决定，满足如下公式：

所述故障修复时间的获得是故障发生地区故障j的故障修复时间统计值的平均值，用t_ij3表示，是指负荷点i在故障j下的故障修复时间。

所述元件故障停电时间，是由如下公式计算：

t_ij为负荷点i在故障j下的故障停电时间；t_ij1代表负荷点i在故障j下的故障查找时间；t_ij2代表负荷点i在故障j下的故障隔离时间；t_ij3代表负荷点i在故障j下的故障修复时间。

所述的系统平均停电频率指标SAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、用户平均停电持续时间指标CAIDI和平均供电可用率指标ASAI是采用如下公式：

其中，λ_j代表故障j的故障率，N_i代表负荷点i所带用户数，t_ij为负荷点i在故障j下的故障停电时间。

本发明的一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，以元件组合关系、网架结构和运行特点为基础，利用自下而上的分析法，对分析不同接线模式的可靠性有很强的适应性。且该方法能够适应安装配电自动化终端线路的可靠性评估，使故障查找时间及隔离时间更加精确，更加准确的计算线路的供电可靠性，能够体现安装配电自动化终端对线路供电可靠性提升的效果。

附图说明

图1是发明实施例的架空线路测试模型。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法做出详细说明。

本发明的一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，首先列出系统全部可能出现的故障状态，以段作为负荷转移的最小单位，以每一个线路元件为对象，并进行元件故障后果分析，得到元件故障停电时间，再进行可靠性指标计算，得到配电系统供电可靠性指标；其中，所述的元件故障停电时间包括：故障查找时间、故障区域隔离时间和故障修复时间；所述的可靠性指标计算包括系统平均停电频率指标SAIFI，单位：次/户·年、系统平均停电持续时间指标SAIDI，单位：小时/户·年、用户平均停电持续时间指标CAIDI，单位：小时/停电用户·年和平均供电可用率指标ASAI，单位：％。

所述的故障查找时间是故障发生后，动作开关(断路器)分闸，从线路首端开始，查找故障所在段，得出故障查找时间。具体是采用如下公式：

t_ij1＝t_a×l_ij (1)

其中；i代表负荷点、j代表元件故障，t_ij1代表负荷点i在故障j下的故障查找时间；t_a代表平均单位线路故障查找时间；l_ij代表负荷点i在故障j下的故障查找长度；

若故障点两端分段开关已安装自动化终端，则可对故障段进行快速定位，此时故障查找长度l_ij为0；若线路中部分分段开关已安装自动化终端，则故障查找长度l_ij等于线路首端或前一自动化终端至故障段首端的长度。

所述的故障区域隔离时间，是由如下公式获得：

t_ij2＝t_o+t_c (2)

其中，t_o为开关或断路器断开时间，t_c为开关或断路器合闸时间，t_ij2代表负荷点i在故障j下的故障隔离时间，开关或断路器的开断时间由开关或断路器的自动化程度决定，满足如下公式：

负荷点位于故障区域上游，则故障区域前端分段开关断开实现故障隔离，由线路首端断路器合闸实现供电，负荷点位于故障区域下游，则故障区域后端分段开关断开实现故障隔离，由联络开关合闸实现供电。

所述故障修复时间的获得是故障发生地区故障j的故障修复时间统计值的平均值，用t_ij3表示，是指负荷点i在故障j下的故障修复时间。

所述元件故障停电时间，是由如下公式计算：

t_ij为负荷点i在故障j下的故障停电时间；t_ij1代表负荷点i在故障j下的故障查找时间；t_ij2代表负荷点i在故障j下的故障隔离时间；t_ij3代表负荷点i在故障j下的故障修复时间。

所述的系统平均停电频率指标SAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、用户平均停电持续时间指标CAIDI和平均供电可用率指标ASAI是采用如下公式：

其中，λ_j代表故障j的故障率，N_i代表负荷点i所带用户数，t_ij为负荷点i在故障j下的故障停电时间。

下面给出具体实例：

如图1所示，系统为某地区A类供电区架空线路的测试模型，线路长度3km，网架结构为三分段单联络，包括4个负荷，每个负荷点6个用户，共24个用户，由双电源供电。变电站出口断路器CB0已实现三遥。(假设各开关的合闸与分闸操作时间相等)。

以负荷点LD1为例，建立其故障模式后果分析表，如表1所示：

表1全手动时负荷点LD1故障模式及后果分析表

故障后果模式分析如下：

(1)母线I0故障停电，影响本段母线所有负荷，出口断路器CB0自动开断故障0.01h，联络开关CB1手动合闸0.3h，共计0.31h。

(2)线路I1故障停电，查找故障时间0.5*0.5＝0.25h，修复时间3h，共计3.25h。

(3)线路I2故障停电，查找故障时间0.5*1＝0.5h，修复时间3h，共计3.5h。

(4)线路I3故障停电，查找故障时间0.5*1.25＝0.625h，CB2手动开断故障0.3h，断路器CB0自动合闸0.01h，共计0.935h。

(5)线路I4故障停电，查找故障时间0.5*1.75＝0.875h，CB2手动开断故障0.3h，断路器CB0自动合闸0.01h，共计1.185h。

(6)线路I5故障停电，查找故障时间0.5*2＝1h，CB2手动开断故障0.3h，断路器CB0自动合闸0.01h，共计1.31h。

(7)线路I6故障停电，查找故障时间0.5*2.5＝1.25h，CB3手动开断故障0.3h，断路器CB0自动合闸0.01h，共计1.56h。

(8)线路I7故障停电，查找故障时间0.5*3＝1.5h，CB3手动开断故障0.3h，断路器CB0自动合闸0.01h，共计1.81h。

(9)线路I11故障停电只影响负荷LD1停电，查找故障时间0.5*0.5＝0.25h，故障修复时间为3h，共计3.25h。

(10)断路器CB0故障停电，查找故障时间0，开关开断0.3h，联络开关CB1合闸0.3h，共计0.6h。

(11)开关CB2故障停电，查找故障时间0.5*1＝0.5h，开关开断0.3h，断路器CB0合闸0.01h，共计0.81h。

(12)开关CB3故障停电，查找故障时间0.5*2＝1h，开关开断0.3h，断路器CB0合闸0.01h，共计1.31h。

(13)开关CB4故障停电只影响负荷LD1停电，修复时间1.2h。

根据以上方法，计算得到全手动时各负荷点的可靠性如表2所示：

表2全手动各负荷点故障模式及后果分析表

根据式(6)至(9)可知，全手动时系统供电可靠性指标如表3所示：

表3全手动系统可靠性指标

同上分析，当开关全部配置三遥终端时，故障模式后果分析表如表4：

表4全三遥负荷点LD1故障模式及后果分析表

全三遥时各负荷点的可靠性如表5所示：

表5全三遥各负荷点故障模式及后果分析表

全三遥时系统供电可靠性指标如表6所示：

表6全三遥系统可靠性指标

根据以上方法，各终端配置方案下系统可靠性指标如表7：

表7各终端配置方案系统可靠性指标

Claims (6)

1.一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，其特征在于，首先列出系统全部可能出现的故障状态，以段作为负荷转移的最小单位，以每一个线路元件为对象，进行元件故障后果分析，得到元件故障停电时间，再进行可靠性指标计算，得到配电系统供电可靠性指标；其中，所述的元件故障停电时间包括：故障查找时间、故障区域隔离时间和故障修复时间；所述的可靠性指标计算包括系统平均停电频率指标SAIFI，单位：次/户·年、系统平均停电持续时间指标SAIDI，单位：小时/户·年、用户平均停电持续时间指标CAIDI，单位：小时/停电用户·年和平均供电可用率指标ASAI，单位：％。

2.根据权利要求1所述的一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，其特征在于，所述的故障查找时间是采用如下公式：

t_ij1＝t_a×l_ij (1)

其中；i代表负荷点、j代表元件故障，t_ij1代表负荷点i在故障j下的故障查找时间；t_a代表平均单位线路故障查找时间；l_ij代表负荷点i在故障j下的故障查找长度；

若故障点两端分段开关已安装自动化终端，则可对故障段进行快速定位，此时故障查找长度l_ij为0；若线路中部分分段开关已安装自动化终端，则故障查找长度l_ij等于线路首端或前一自动化终端至故障段首端的长度。

3.根据权利要求1所述的一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，其特征在于，所述的故障区域隔离时间，是由如下公式获得：

t_ij2＝t_o+t_c (2)

其中，t_o为开关或断路器断开时间，t_c为开关或断路器合闸时间，t_ij2代表负荷点i在故障j下的故障隔离时间，开关或断路器的开断时间由开关或断路器的自动化程度决定，满足如下公式：

4.根据权利要求1所述的一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，其特征在于，所述故障修复时间的获得是故障发生地区故障j的故障修复时间统计值的平均值，用t_ij3表示，是指负荷点i在故障j下的故障修复时间。

5.根据权利要求1所述的一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，其特征在于，所述元件故障停电时间，是由如下公式计算：

t_ij为负荷点i在故障j下的故障停电时间；t_ij1代表负荷点i在故障j下的故障查找时间；t_ij2代表负荷点i在故障j下的故障隔离时间；t_ij3代表负荷点i在故障j下的故障修复时间。

6.根据权利要求1所述的一种基于配电自动化的配电系统供电可靠性评估方法，其特征在于，所述的系统平均停电频率指标SAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、用户平均停电持续时间指标CAIDI和平均供电可用率指标ASAI是采用如下公式：

$SAIFI=\frac{{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i{\Σ}_{j=1,2,\mathrm{...},j}{\mathrm{\λ}}_j}{{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i}---\left(6\right)$

$SAIDI=\frac{{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i{\Σ}_{j=1,2,\mathrm{...},j}{t}_{ij}{\mathrm{\λ}}_j}{{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i}---\left(7\right)$

$CAIDI=\frac{{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i{\Σ}_{j=1,2,\mathrm{...},j}{t}_{ij}{\mathrm{\λ}}_j}{{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i{\Σ}_{j=1,2,\mathrm{...},j}{\mathrm{\λ}}_j}---\left(8\right)$

$ASAI=\frac{{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i\×8760-{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i{\Σ}_{j=1,2,\mathrm{...},j}{t}_{ij}{\mathrm{\λ}}_j}{{\Σ}_{i=1,2,\mathrm{...},j}{N}_i\×8760}---\left(9\right)$

其中，λ_j代表故障j的故障率，N_i代表负荷点i所带用户数，t_ij为负荷点i在故障j下的故障停电时间。