浅谈10Kv配电网规划的供电可靠性及应用优化
摘要：随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，电力客户对电能质量的要求也越来越高。配电系统作为电力系统中直接与广大电力客户相连接的部分，其供电可靠性是电力企业和电力客户都非常重视的问题，因而也是一个非常重要的研究方向。配电系统供电可靠性的研究，其目的就是向广大电力客户提供更为安全可靠的电力供应，从而获得最优的经济效益和最佳的社会效益。 关键词：电网规划；10kV配电网；供电可靠性
电力系统的根本任务是尽可能经济且可靠地将电力供给各用户。安全、经济、优质、可靠是对电力系统的根本要求。配电网处于电力系统末端，直接与用户相连，是包括发电系统、输变电系统和配电系统在内的整个电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电能的重要环节。整个电力系统对用户的供电能力和质量都必须通过配电网来实现，如果配电网发生故障，往往造成整个系统对用户的供电中断，直到配电系统及其设备的故障被排除或修复、恢复到原来的完好状态，才能恢复对用户的供电。随着城市经济的快速发展和城网改造工作的开展，迫切要求对配电网进行科学、合理的规划。电力企业管理工作的进一步深化及《电力法》的实施和电力服务承诺制的展开，供电可靠性在生产管理工作中所占的位置也越来越重要。
1.我国配电网供电可靠性评估的发展概况
国内对配电系统供电可靠性的研究始于上世纪八十年代初期，与发电和输电系统的供电可靠性研究相比，配电系统供电可靠性研究的起步较晚。近年来，随着我国国民经济的飞速发展，城市用电负荷迅速增长，供需矛盾也日益突出，供电可靠性在生产管理工作中所占的位置也越来越重要。为使有限的资源能取得最大的收益，迫切需要对配电系统进行科学合理的规划，从而促进了配电系统供电可靠性评估的发展。目前对于配电网供电可靠性的研究已经成为电力领域中的研究热点，课题主要集中在供电可靠性评估指标以及模型和算法方面。随着电力市场理论的引入，配电系统供电可靠性与经济性协调一致的问题也被提到了研究的前沿。我国已经有组织、有计划地开展了配电网供电可靠性的研究工作，制定了配电网供电可靠性的统计方法，开发了配电网供电可靠性统计软件，建立了有效的配电网供电可靠性数据信息库和可靠性管理体系。
总的来说，我国配电网供电可靠性研究的开展比较晚，但这样也有利于充分借鉴国外配电网供电可靠性方面的研究成果，并结合我国的实际情况，形成了一套适合国情的配电网供电可靠性研究之路。
2.10kV配电网供电可靠性分析
2.1 10kV配电网的接线模式
单一的10kV电压供电的配电网络，是目前我国大多数中、小城市的配电网络，即在城市市区边缘建立具有110/35/10kV三绕组变压器的110kV变电站，或具有35?10kV双绕组变压器的35kV变电站，由10kV电压对市区的开关站、配电室或者柱上式变压器送电，然后由10kV或220V(380V)电压对用户供电。
2.2 10kV配电网的典型接线模式
我国10kV配电网接线方式主要有单回路放射式、带备用电源的单回路放射式、环网供电式和双电源供电式四种典型的接线模式。
2.3影响配电网供电可靠性的因素及原因分析
2.3.1供电中断的分类
导致用户供电中断(停电)可以归纳为故障停电和预先安排停电两种情况。故障停电是指供电系统无论何种原因未能按规定程序向调度部门提出申请，并在按供电合同要求的时间前得到批准且通知用户的停电。预先安排停电可分为计划停电、临时停电和限电三种情况。
2.3.2影响供电可靠性的内部因素
第一，是线路方面。其原因往往是线路某相严重过负荷，而使跌落熔断器一相熔断；或者是三相开关中的一相没有合好或合不上；或者是线路断线及接点氧化接触不良等造成的缺相运行。第二，配电变压器常见故障主要有铁芯局部短路或烧毁，绝缘损坏；套管对地击穿或放电；分接开关触头灼伤或有放电；线圈间短路、断线，对地击穿。第三，网架结构的影响。由于历史的原因，我国许多地方配电网的网络结构不合理，一些电网结构满足不了安全标准，即在受端系统内发生任何严重单一故障时，不能可靠、快速地切除故障，保持系统稳定。第四，电源的供电能力。即变电站根据需要，持续、不间断地提供电力、电量的能力。这一影响因素不是某一局部单位所能解决的，需要相关部门根据负荷增长的需要、资金等因素进行统筹规划。
2.3.3影响供电可靠性的外部因素
首先，气候条件会影响到配电网的供电可靠性。配电网都是处在不同的气候条件下运行的，其元件的故障率受外界气候条件的影响比较大。其次是作业停运。这是一个不可避免的影响因素，但是通过管理工作的科学化，可以减少这方面对配电网供电可靠性的影响。最后一个是人为因素。人为过失会影响配电网的供电可靠性。人为过失可以分为工作人员过失和外部人员过失。
3.供电可靠性评估在分段开关规划中的应用
在配电网主馈线上增加分段开关，可以缩小停电范围，减少用户停电损失，
提高系统供电可靠性，但同时也不可避免地带来设备投资和运行维护费用的增加，这样不一定能获得最大的经济效益。配电网主馈线分段开关优化配置，可以减少用户的停电损失，提高供电可靠性，这是一个要同时考虑技术性、可靠性和经济性的非线性整数规划问题。针对这个问题，文中提出一种在原有网架与开关的基础上，确定分段开关最佳新增数量和安装位置的规划方法。该方法的目标函数综合考虑了年分段开关投资费用、年运行维护费用和年停电损失费用；考虑投资约束对辖区指数区间加以修正，计算需新增的分段开关数量；再以期望供缺电量作为评价函数，用蚁群算法来对已知数量分段开关配置进行优化。通过对临湘电力局临城Ⅱ回配电系统的实例计算，证明了该方法的工程实用性。
3.1经济分析中常用的方法比较
在进行分段开关经济分析中遇到的费用，一般可以分为两类，一类是一次性支付的费用，如购买设备的投资费用；另一类是按年度支付的费用，如运行费用、检修费用、设备折旧费用等。经济分析中常用到的比较方法有：等年值法、现在价值法、固定折年率法。
3.2停电损失的评估方法
停电损失是指由于电力供应不足或电力系统发生故障导致供电中断，从而给用户造成的经济和社会的损失。根据停电对用户影响的性质，停电损失可分为直接停电损失和间接停电损失。直接停电损失是由于直接停电而对用户造成的损失，它一般直接反映在产品成本、性能效益及经济和社会活动中，诸如：产品产量减少、质量降低的损失；商业业务活动的中断和停顿；电气化运输和交通的中断和停顿；人力资源的浪费和闲置。间接停电损失是由于间接停电而对用户造成的损失，包括经济、社会和组织方面的损失，诸如：治安秩序的破坏，偷盗和抢劫所造成的损失；企业受停电影响而造成的损失；社会活动终止和取消所造成的损失；被迫修改或延迟计划而造成的损失。
3.3供电可靠性的经济评价
随着对供电可靠性要求越来越高，供电的可靠与否将直接对电力用户的生活和生产产生越来越大的影响。如果供电不可靠，造成用户停电，不仅会直接影响供电部门的经济效益，而且会对用户造成严重的经济损失及不良的社会影响；反之，如果供电的可靠性水平提高了，用户的损失就会减少。但是提高供电可靠性，就必须要增加对配电网的资金投入。因而，应花多大的投资得到多高的供电可靠性才能使整个社会资源达到最佳，就是可靠性与经济性的协调问题。
本文研究的目的就是要从提高供电可靠性、使年综合费用最少的角度，确定一种分段开关优化配置的方法，使得供电可靠性总费用(停电损失和投资之和)最小。配电网的停电损失指由于配电网停电而对国民经济造成的损失。其中包括
对用户停电损失和电力部门自身因停电而造成的经济损失。由于配电网与用户直接相连，停电损失的计算是很复杂的。不同的设计方案其可靠性是不同的，其中年缺电量指标适合用于评价可靠性的货币价值。论文重点考虑年缺电量，单位电量的停电给用户造成的损失获取方法因事而异。
4.结语
本文着重讨论10kV配电网的供电可靠性问题，利用划分模块、网络等值的方法对复杂配电网进行简化，得出一个由若干模块串联组成的简单辐射型配电网模型，在此模型的基础上运用FMEA法，从而简捷、快速地求得系统的各项可靠性指标。
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