配电系统可靠性评估

1、第五章 配电系统可靠性评估配电系统可靠性评估 Distribution System Reliability Evaluation 5.1 概概 述述 5.2 配电系统可靠性指标的计算配电系统可靠性指标的计算 5.3 放射状配电系统的可靠性估计放射状配电系统的可靠性估计 5.4 配电系统典型结构的可靠性分析配电系统典型结构的可靠性分析 5.5 考虑容量约束的配电系统可靠性评估考虑容量约束的配电系统可靠性评估 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 5.7 20012001年全国主要城市供电可用率统计年全国主要城市供电可用率统计 5.8 电压

2、骤降的可靠性评估电压骤降的可靠性评估 5.1 概概 述述 指供电点到用户，包括配电变电所、高低压配电线路指供电点到用户，包括配电变电所、高低压配电线路 及接户线在内的整个配电系统及设备按可接受标准和期望及接户线在内的整个配电系统及设备按可接受标准和期望 数量满足用户电力和电能量需求之能力的度量。数量满足用户电力和电能量需求之能力的度量。 配电系统可靠性主要评估充裕度。配电系统可靠性主要评估充裕度。 评估原理评估原理 v故障模式影响分析法故障模式影响分析法(failure mode and effect analysis， FMEA) 根据选定的可靠性准则，将配电系统划分为完好和故障两类状态，根

3、据选定的可靠性准则，将配电系统划分为完好和故障两类状态， 然后根据故障状态计算出相应的可靠性指标的分析方法。然后根据故障状态计算出相应的可靠性指标的分析方法。 故障准则故障准则：供电连续性遭破坏：供电连续性遭破坏(停电停电)为故障状态。为故障状态。 具体做法具体做法：建立故障模式影响分析表，查清每个基本故障事件及：建立故障模式影响分析表，查清每个基本故障事件及 其影响，然后加以综合分析，计算出可靠性指标。适用于放射状网其影响，然后加以综合分析，计算出可靠性指标。适用于放射状网 络，可扩展并用于有转移设备的复杂网络的全面分析。络，可扩展并用于有转移设备的复杂网络的全面分析。 复杂网络特点复杂网络

4、特点：各馈电线均有负荷点；馈点通过正常断开点彼此：各馈电线均有负荷点；馈点通过正常断开点彼此 相连或与其他电源相连；负荷可以转移；故障将会引起局部或全部相连或与其他电源相连；负荷可以转移；故障将会引起局部或全部 断电。断电。 5.1 概概 述述 评估原理评估原理 v可靠度预测分析法可靠度预测分析法 以裕度为基础。引入联络率以裕度为基础。引入联络率和有效运行率和有效运行率的概的概 念。念。 表示馈电各区段联络程度的指标，描述了故障表示馈电各区段联络程度的指标，描述了故障 时线路的倒送能力；时线路的倒送能力；1表示该馈电线可以切换。表示该馈电线可以切换。 表示负荷有效切换的指标，是馈线发生故障时表

5、示负荷有效切换的指标，是馈线发生故障时 所有各区段是否都可切换的判据；所有各区段是否都可切换的判据；100为临界为临界 值，值，100表示有裕度。表示有裕度。 5.1 概概 述述 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标 v 用户平均停电频率指标用户平均停电频率指标：CAIFI，customer average interruption frequency index v 用户平均停电持续时间指标用户平均停电持续时间指标：CAIDI，customer average interruption duration index v 系统平均停电频率指标系统平均停电频率指标：SAIFI，system av

6、erage interruption frequency index v 系统平均停电持续时间指标系统平均停电持续时间指标：SAIDI，system average interruption duration index v 平均供电可用率指标平均供电可用率指标：ASAI，average service availability index v 平均供电不可用率指标平均供电不可用率指标：ASUI，average service unavailability index v 期望缺供电能量期望缺供电能量：EENS，expected energy not served 5.1 概概 述述 电力市场

7、条件下对配电系统可靠性的新要求电力市场条件下对配电系统可靠性的新要求 v发展电力市场时，配电系统必须有规划和设计；发展电力市场时，配电系统必须有规划和设计； v提高需求预测的准确性；提高需求预测的准确性； v配电系统可靠性评估要考虑交易形式不同（配电系统可靠性评估要考虑交易形式不同（合同合同 交易和现货交易交易和现货交易）带来的不确定因素；）带来的不确定因素； v可靠性技术逐渐发展为实时系统；可靠性技术逐渐发展为实时系统； v要求提出评估停电损失的理论模型和开发应用软要求提出评估停电损失的理论模型和开发应用软 件，用以分析可靠性投资和可靠性效益，确定合件，用以分析可靠性投资和可靠性效益，确定合

8、 理的电价水平。理的电价水平。 5.2 配电系统可靠性指标的计算配电系统可靠性指标的计算 设某配电系统从六段母线引出六条主馈电线，共有设某配电系统从六段母线引出六条主馈电线，共有55000个用户。个用户。 每条馈线供电的用户数以及某年的用户停电数据如表每条馈线供电的用户数以及某年的用户停电数据如表5.1和和5.2所示。所示。 母线母线 馈电线供馈电线供 电用户数电用户数 A5000 B15000 C10000 D10000 E7000 F8000 总计总计55000 停电情况停电情况用户停电次数用户停电次数持续时间持续时间/h 1 A 5000 D 1000* 1.0 0.2 2C 50002

9、.0 3B 40000.5 4D 2000*1.75 用户停电总数用户停电总数17000 受停电影响用户数受停电影响用户数16000* 表表5.1 配电系统数据配电系统数据表表5.2 用户停电数据用户停电数据 *在停电情况在停电情况1和和4中，有些用户是通过母线中，有些用户是通过母线D引出的馈线引出的馈线 供电的。因此在停电情况供电的。因此在停电情况4中加上中加上1000个受停电影响的新个受停电影响的新 用户，总停电次数为用户，总停电次数为17000次，实际影响用户为次，实际影响用户为16000个。个。 5.2 配电系统可靠性指标的计算配电系统可靠性指标的计算 系统平均停电频率指标系统平均停电

10、频率指标SAIFI：指每个由系统供电的：指每个由系统供电的 用户在每个单位时间内的平均停电次数。用户在每个单位时间内的平均停电次数。 SAIFI17000/550000.31 次次/用户用户.a 用户平均停电频率指标用户平均停电频率指标CAIFI：指每个受停电影响的：指每个受停电影响的 用户在单位时间内经受的平均停电次数。用户在单位时间内经受的平均停电次数。 CAIFI17000/160001.06 次次/停电用户停电用户.a 系统平均停电持续时间指标系统平均停电持续时间指标SAIDI：每个由系统供电：每个由系统供电 的用户一年内经受的平均停电持续时间。的用户一年内经受的平均停电持续时间。 T

11、tl5000601000125000120 4000302000105 1242000 min SAIDI1242000/1600022.58 min/用户用户.a 5.2 配电系统可靠性指标的计算配电系统可靠性指标的计算 用户平均停电持续时间指标用户平均停电持续时间指标CAIDI：一年中被停电：一年中被停电 的用户平均停电持续时间。的用户平均停电持续时间。 CAIFI1242000/1600077.63min/停电用户停电用户.a 平均供电可用率指标平均供电可用率指标ASAI：一年中用户经受不停电：一年中用户经受不停电 小时总数与用户要求的总供电小时数之比。小时总数与用户要求的总供电小时数之

12、比。 ASAI11242000/(55000876060)0.999957 平均供电不可用率指标平均供电不可用率指标ASUI：一年中用户的累积停：一年中用户的累积停 电小时总数与用户要求的总供电小时数之比。电小时总数与用户要求的总供电小时数之比。 ASUI1242000/(55000876060)0.000043 显然，有显然，有 ASUI1ASAI 5.3 放射状配电系统的可靠性估计放射状配电系统的可靠性估计 分析方法分析方法 建立故障模式及后果分析表，即查清每个基本故障事建立故障模式及后果分析表，即查清每个基本故障事 件及其后果，然后加以综合。进行故障分析的件及其后果，然后加以综合。进行故

13、障分析的3个指标：个指标： v 负荷点故障率：负荷点故障率：（次（次/a）；）； v 负荷点每次故障平均停电持续时间：负荷点每次故障平均停电持续时间：r（h/次）；次）； v 负荷点的年平均停电时间：负荷点的年平均停电时间：U（h/a） 对于对于n个串联可修复元件个串联可修复元件 (5.4) (5.3) (5.2) 1 11 1 n i ii n i i n i ii n i i rU rr 对于两个并联可修复元件对于两个并联可修复元件 (5.7) (5.6) / (5.5) 2121 2121 rU rrrrr rr 5.3 放射状配电系统的可靠性估计放射状配电系统的可靠性估计 典型放射状配

14、电系统典型放射状配电系统 （ F1 F2 F3 DS1 DS2CB 2km 2km 3km 3km 1km 1km A B C 图图5.1 放射状配电系统放射状配电系统 注：CB配电干线断路器；F熔断器 DS隔离开关；A，B，C负荷点 名称名称 故障率故障率 (次次/km.a) 平均故障修平均故障修 复时间复时间r/h 供电干线供电干线0.13.0 分支线分支线0.251.0 DS1，DS2 操作时间操作时间/h0.5 负荷点供负荷点供 电用户数电用户数 A250 B100 C50 表表5.4 元件的可靠性指标元件的可靠性指标 5.3 放射状配电系统的可靠性估计放射状配电系统的可靠性估计 （

15、F1 F2 F3 DS1 DS2CB 2km 2km 3km 3km 1km 1km A B C 元元 件件 负荷点负荷点A负荷点负荷点B负荷点负荷点C /(次次/a) r /h U (h/a) /(次次/a) r /h U (h/a) /(次次/a) r /h U (h/a) 供供 电电 干干 线线 2km段段0.23.00.60.23.00.60.23.00.6 3km段段0.30.50.150.33.00.90.33.00.9 1km段段0.10.50.050.10.50.050.13.00.3 分分 支支 线线 3km段段0.751.00.75 2km段段0.51.00.5 1km段段

16、0.251.00.25 总总 计计1.351.151.551.11.862.050.852.412.05 表表5.5 故障模式及后果分析故障模式及后果分析 名称名称 故障率故障率 (次次/km.a) 平均故障修复平均故障修复 时间时间r/h 供电干线供电干线0.13.0 分支线分支线0.251.0 DS1，DS2 操作时间操作时间/h0.5 负荷点供电的负荷点供电的 用户数用户数 A250 B100 C50 5.3 放射状配电系统的可靠性估计放射状配电系统的可靠性估计 典型放射状配电系统典型放射状配电系统 根据表根据表5.4和表和表5.5数据，可以计算出其他可数据，可以计算出其他可 靠性指标：

17、靠性指标： v 年用户停电次数：年用户停电次数： ACI2501.351001.1500.85490 次次/a v 用户停电持续时间：用户停电持续时间： CID2501.551002.05502.05695 h/a v SAIFI490/4001.225 次次/用户用户.a v SAIDI695/4001.7375 h/用户用户.a v CAIDI695/4901.4184 h/停电用户停电用户.a v ASUI695/(4008760)0.000198 v ASAI1ASUI0.999802 5.4 配电系统典型结构的可靠性分析配电系统典型结构的可靠性分析 配电系统的典型结构配电系统的典型结

18、构 CA DB E 图图5.2 单回路放射结构图单回路放射结构图 (结构结构A) ECA DB 图图5.3 有备用电源的放射结构图有备用电源的放射结构图 (结构结构B) AS BA CDE 图图5.4 环式结构图环式结构图 (结构结构C) F(开环点开环点) 图图5.5 并联结构图并联结构图 (结构结构D) A B C D E S1S2 开关开关 闭合闭合 开关开关 断开断开 所有元件串联所有元件串联 备用电源通过正常备用电源通过正常 断开的隔离开关或断断开的隔离开关或断 路器与主馈线连接路器与主馈线连接 两回电源同时工作，可以开环或闭环运行两回电源同时工作，可以开环或闭环运行 5.4 配电系

19、统典型结构的可靠性分析配电系统典型结构的可靠性分析 配电系统典型结构的可靠性分析配电系统典型结构的可靠性分析 计算参数：计算参数： v非操作设备非操作设备 主要考虑持续性强迫停运，主要考虑持续性强迫停运， 用元件的故障率用元件的故障率和修复时间和修复时间r 表示。表示。 线路长度均为线路长度均为3km， 0.1次次/km.a， r3h/次；次； 负荷大小均为负荷大小均为1000kW， 每个负荷点用户数均为每个负荷点用户数均为1 个负荷；个负荷； 暂不考虑预安排停电。暂不考虑预安排停电。 v操作设备操作设备 隔离开关操作时间：隔离开关操作时间：t0.5h； 短路故障：短路故障：0.01次次/a，

20、r5h/次；次； 误分闸事故率：误分闸事故率：FT0.01次次/a； 拒分闸概率：拒分闸概率：PS0.001； 拒合闸概率：拒合闸概率：PC0.001； 保护越级误分闸概率：保护越级误分闸概率：P00.01； 手动切换开关操作时间：手动切换开关操作时间：t10.5h； 自动切换开关操作时间：自动切换开关操作时间：t20.05h。 在以上假设情况下，计算各种结构的可靠在以上假设情况下，计算各种结构的可靠 性指标见表性指标见表5.6和表和表5.7。 5.4 配电系统典型结构的可靠性分析配电系统典型结构的可靠性分析 表表5.6 各种结构用户可靠性指标各种结构用户可靠性指标 各种结构各种结构 节点节点

21、A节点节点B节点节点C节点节点D节点节点E 次次/a U h/a 次次/a U h/a 次次/a U h/a 次次/a U h/a 次次/a U h/a 结构结构A：单回路放射式：单回路放射式1.812.451.813.21.813.951.814.71.812.45 结构结构B：手动切换：手动切换0.5h1.811.851.812.001.812.151.812.301.812.45 结构结构C：正常开环，手动切换：正常开环，手动切换0.5h0.3460.3970.6680.5120.3580.4030.6580.5530.9480.651 结构结构C：正常开环，自动投入：正常开环，自动投入

22、0.05h 0.3460.2620.6680.2270.3580.2620.6590.2770.9480.241 结构结构C：正常闭环：正常闭环0.0360.1970.0360.1950.0360.1970.0360.1970.0360.195 结构结构D：双电源结构：双电源结构0.0460.2230.0450.2250.0460.2250.0460.1960.0360.196 表表5.7 各种结构系统可靠性指标各种结构系统可靠性指标 各种结构各种结构 SAIFI 次次/用户用户.a SAIDI h/用户用户.a ASAI % ENS kW.h/a AENS kW.h/用用 户户.a 结构结构

23、A：单回路放射式：单回路放射式1.813.9599.954917950.03950.00 结构结构B：手动切换：手动切换0.5h1.812.1599.975510750.02150.00 结构结构B：自动投入：自动投入0.05h1.810.89799.98985350.03891.67 结构结构C：正常开环，手动切换：正常开环，手动切换0.5h0.5960.50399.99422516.02503.204 结构结构C：正常开环，自动投入：正常开环，自动投入0.05h0.5860.25499.99711269.85253.97 结构结构C：正常闭环：正常闭环0.0360.19699.997798

24、1.64196.33 结构结构D：双电源结构：双电源结构0.0420.21399.99751065.86213.172 5.4 配电系统典型结构的可靠性分析配电系统典型结构的可靠性分析 配电系统典型结构的可靠性分析结论：配电系统典型结构的可靠性分析结论： 单电源供电的放射式配电系统，在元件可用率确定的条件下，系统单电源供电的放射式配电系统，在元件可用率确定的条件下，系统 串联的元件越多，失效的概率就越大，系统可用率就越低。串联的元件越多，失效的概率就越大，系统可用率就越低。 有备用电源的放射状系统，不论备用电源的投入方式如何，其负荷有备用电源的放射状系统，不论备用电源的投入方式如何，其负荷 点

25、的故障率均与单回路放射式结构相同。但负荷点的每次故障平均点的故障率均与单回路放射式结构相同。但负荷点的每次故障平均 停电持续时间及平均停电时间将会缩短，其缩短时间取决于备用电停电持续时间及平均停电时间将会缩短，其缩短时间取决于备用电 源倒闸操作的时间。自动投入方式会大大缩短用户停电时间。源倒闸操作的时间。自动投入方式会大大缩短用户停电时间。 配电系统接入备用电源后，对改善干线某端用户的供电质量效果明配电系统接入备用电源后，对改善干线某端用户的供电质量效果明 显。其效果与备用电源的载荷能力有关。显。其效果与备用电源的载荷能力有关。 配电系统因限制短路电流和简化继电保护的需要，常为开环运行方配电系

26、统因限制短路电流和简化继电保护的需要，常为开环运行方 式，负荷在某一时刻只能从一个电源获取电源。当开环的两个系统式，负荷在某一时刻只能从一个电源获取电源。当开环的两个系统 之一方式故障时，切除故障部分，并以此作为新的断开点恢复系统之一方式故障时，切除故障部分，并以此作为新的断开点恢复系统 的运行。的运行。 环网供电系统负荷的可用率，随着其与电源点的远近变化，位于两环网供电系统负荷的可用率，随着其与电源点的远近变化，位于两 电源中心的负荷可用率最低。环网结构与双电源结构的可靠性相近，电源中心的负荷可用率最低。环网结构与双电源结构的可靠性相近， 而投资较少，是一种较好的结构。而投资较少，是一种较好

27、的结构。 5.5 考虑容量约束的配电系统可靠性评估考虑容量约束的配电系统可靠性评估 5.5.1 原理和模型原理和模型 v 配电系统可靠性以连续性为准则，以用户的停电频率、配电系统可靠性以连续性为准则，以用户的停电频率、 停电持续时间、供电可用率和故障引起的缺供电量作为停电持续时间、供电可用率和故障引起的缺供电量作为 衡量指标。衡量指标。 v 对放射形及并联形配电系统，采用公式对放射形及并联形配电系统，采用公式5.25.7计算。计算。 v 对环形系统，一般先求出电源点与用户之间的最小割集，对环形系统，一般先求出电源点与用户之间的最小割集， 然后求出相应的可靠性指标。然后求出相应的可靠性指标。 v

28、 可靠性事件分类：可靠性事件分类： TLOC (total loss of continuity，全部失去连续性事件，全部失去连续性事件)：指负荷点：指负荷点 具有等到引起停运的故障元件修复后才能恢复负荷正常供电的系具有等到引起停运的故障元件修复后才能恢复负荷正常供电的系 统故障；统故障； PLOC (partial loss of continuity，部分失去连续性事件，部分失去连续性事件)：指元件：指元件 故障不会导致负荷点和电源之间的所有通路都断开的系统故障，故障不会导致负荷点和电源之间的所有通路都断开的系统故障， 但会造成线路但会造成线路(或变压器或变压器)过负荷或电压越限，因而必须

29、减少部分过负荷或电压越限，因而必须减少部分 或全部负荷点的负荷。或全部负荷点的负荷。 5.5 考虑容量约束的配电系统可靠性评估考虑容量约束的配电系统可靠性评估 5.5.2 容量约束模型容量约束模型 配电系统中线路的故障停运引起的负荷变化必须考虑。配电系统中线路的故障停运引起的负荷变化必须考虑。 在忽略线路电容、电阻和负荷无功的条件下，可用直流潮在忽略线路电容、电阻和负荷无功的条件下，可用直流潮 流法与流法与Z矩阵法相结合求解配电网络中线路故障或负荷点矩阵法相结合求解配电网络中线路故障或负荷点 减负荷时网络的潮流分布。求出潮流后，很容易算出负荷减负荷时网络的潮流分布。求出潮流后，很容易算出负荷

30、点和系统可靠性指标。主要原理：点和系统可靠性指标。主要原理： 在不计入松弛母线的条件下形成系统阻抗矩阵在不计入松弛母线的条件下形成系统阻抗矩阵Z1，并变换为导纳，并变换为导纳 矩阵矩阵Y1。 在计入松弛母线和负荷阻抗的条件下形成另一个系统阻抗矩阵在计入松弛母线和负荷阻抗的条件下形成另一个系统阻抗矩阵Z2， 并变换为导纳矩阵并变换为导纳矩阵Y2。 用用Z1和直流潮流法求解发电机和负荷点有注入功率时系统的潮流。和直流潮流法求解发电机和负荷点有注入功率时系统的潮流。 负荷点削减负荷也可视为特殊的注入功率来处理。负荷点削减负荷也可视为特殊的注入功率来处理。 1. 用下式修改用下式修改Z2，以反映负荷点

31、削减负荷后负荷阻抗的变化，以反映负荷点削减负荷后负荷阻抗的变化 (5.8) , , , , 1 1 T 1oldnewjnjnjj bij ZZZZ ZZ ZZ 式中，式中， Zb对应新负荷的阻抗；对应新负荷的阻抗；Zij是是Zold中第中第i行第行第j列的阻抗。列的阻抗。 5.5 考虑容量约束的配电系统可靠性评估考虑容量约束的配电系统可靠性评估 用式用式(5.9)修改修改Z2，以反映线路，以反映线路P-Q断开断开 KIPQ0/IPQ且且IPQ(ZPPZQQ)/ZlinePQ 式中，式中， ZLiZiLZPiZi ；当；当iL时，时，ZLLZPiZQiZlinePQ； IPQ0和和IPQ分别为

32、故障前后在线路分别为故障前后在线路P-Q处的电流。处的电流。 当母线当母线P注入电流注入电流K时，将在线路时，将在线路i-j形成电流形成电流Iij IijK(ZPiZPj)/Zlineij(5.12) 任一线路故障前后导致任一线路故障前后导致P-Q处的电流变化，也将引起处的电流变化，也将引起i-j处的电流变化处的电流变化Iij IijK(ZPiZjP)old(ZPiZjP)new/Zlineij (5.13) 潮流的变化应加入直流潮流的计算结果。潮流的变化应加入直流潮流的计算结果。 6. 检查线路过负荷，必要时削减负荷点的负荷，重复步骤检查线路过负荷，必要时削减负荷点的负荷，重复步骤36，使线

33、路，使线路 过负荷减到容限之内。（可采用就近削减负荷策略）过负荷减到容限之内。（可采用就近削减负荷策略） (5.9) 1 1 111 oldnew LnnLLnL LnLLL LLZZZZ ZZZZ Z ZZ 5.5 考虑容量约束的配电系统可靠性评估考虑容量约束的配电系统可靠性评估 5.5.3 可靠性指标可靠性指标 vSAIFI系统平均停电频率指标，单位：系统平均停电频率指标，单位：a 1； ； vCAIFI用户平均停电频率指标，单位：用户平均停电频率指标，单位：a 1； ； vSAIDI系统平均停电持续时间指标，单位：系统平均停电持续时间指标，单位：h/a； vCAIDI用户平均停电持续时间

34、指标，单位：用户平均停电持续时间指标，单位：h/a； vASAI 平均供电可用率指标；平均供电可用率指标； vENS 缺供电量，单位：缺供电量，单位：MW.h/a vAENS 平均缺供电量，单位：平均缺供电量，单位：MW.h/(用户用户.a) 5.5.4 算例算例 （略）（略） 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 Failure mode and effect analysis（FMEA）是通）是通 过对系统中各元件状态的搜索，列出全部可能的系过对系统中各元件状态的搜索，列出全部可能的系 统状态，然后根据所规定的可靠性判据对系统的所统状

35、态，然后根据所规定的可靠性判据对系统的所 有状态进行检验分析，找出系统的故障模式集合，有状态进行检验分析，找出系统的故障模式集合， 查清其对系统的影响，求得系统的可靠性指标。查清其对系统的影响，求得系统的可靠性指标。 本节介绍一种结合最小割集法的本节介绍一种结合最小割集法的FMEA方法，该方法，该 方法能够考虑故障后的潮流和电压约束，可应用于方法能够考虑故障后的潮流和电压约束，可应用于 大规模配电系统可靠性评估。大规模配电系统可靠性评估。 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 5.6.1 基本原理基本原理 基本思路基本思路：首先对系统进行

36、预想事故的选择，即确定负荷点失效事首先对系统进行预想事故的选择，即确定负荷点失效事 件，并对各个预想事件进行潮流分析和系统补救，形成事故影响报件，并对各个预想事件进行潮流分析和系统补救，形成事故影响报 表，并将事故及其影响报表存入预想事故表；再根据负荷点的故障表，并将事故及其影响报表存入预想事故表；再根据负荷点的故障 集从预想事故表中提取相应的故障后果，计算出负荷点的可靠性指集从预想事故表中提取相应的故障后果，计算出负荷点的可靠性指 标。系统可靠性指标则可从各负荷点的指标中分别得到。标。系统可靠性指标则可从各负荷点的指标中分别得到。 负荷点失效事件负荷点失效事件： vTLOC：结构性失效，又称

37、全部失去连续事件，指当负荷点和所有：结构性失效，又称全部失去连续事件，指当负荷点和所有 电源点之间的所有通路都断开时导致该负荷点全部失电。通过寻找电源点之间的所有通路都断开时导致该负荷点全部失电。通过寻找 配电网络的最小割集可有效判断出导致配电网络的最小割集可有效判断出导致TLOC的停运组合。的停运组合。 vPLOC：功能性失效，又称部分失去连续事件，它考虑到各元件负：功能性失效，又称部分失去连续事件，它考虑到各元件负 载能力和系统电压约束，则必须断开或者削减某一点的负荷以消除载能力和系统电压约束，则必须断开或者削减某一点的负荷以消除 过载电压越限。可通过最小割集中元件组合来寻找可能引起过载电

38、压越限。可通过最小割集中元件组合来寻找可能引起PLOC事事 件的停运组合。确定停运组合后，进行潮流计算并确定是否违反网件的停运组合。确定停运组合后，进行潮流计算并确定是否违反网 络约束，即可识别出是否会发生络约束，即可识别出是否会发生PLOC事件。配电系统对一阶故障敏事件。配电系统对一阶故障敏 感，高阶故障发生概率极低，因此略去三阶及以上停运事件。感，高阶故障发生概率极低，因此略去三阶及以上停运事件。 可靠性指标计算应考虑：母线、变压器、线路、电缆和开关设备可靠性指标计算应考虑：母线、变压器、线路、电缆和开关设备 等元件的强迫停运和计划检修的影响，以及系统负荷转移的影响。等元件的强迫停运和计划

39、检修的影响，以及系统负荷转移的影响。 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 5.6.2 最小割集算法最小割集算法 初始化系统拓扑信息初始化系统拓扑信息。形成源点、负荷点链表，得到支形成源点、负荷点链表，得到支 路元件关系；路元件关系； 逐一搜索负荷点链表，并对每一负荷点按以下规逐一搜索负荷点链表，并对每一负荷点按以下规 则对支路编码得到新支路表。则对支路编码得到新支路表。 v 首先，对指定的有向支路、输出支路、输入支路进行编首先，对指定的有向支路、输出支路、输入支路进行编 码，其中输入支路的输入节点号改为码，其中输入支路的输入节点号改为1

40、； v 然后，对所有的无向支路进行编码，同时复制所有无向然后，对所有的无向支路进行编码，同时复制所有无向 支路，以反映潮流的双向流动；支路，以反映潮流的双向流动； v 接着给负荷点形成新支路，对包含前述负荷点的新支路接着给负荷点形成新支路，对包含前述负荷点的新支路 进行编码，其输出节点（负荷点）号为进行编码，其输出节点（负荷点）号为0； 1. 最后，对复制的无向支路按相反的顺序进行编码。最后，对复制的无向支路按相反的顺序进行编码。 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 5.6.2 最小割集算法最小割集算法 形成负荷点的最小路。形成负荷点的

41、最小路。 v 对系统每一支路，分别得到其所有的前趋支路。防止多制支对系统每一支路，分别得到其所有的前趋支路。防止多制支 路成为其自身的前趋支路的方法：无向支路的新编号加上复路成为其自身的前趋支路的方法：无向支路的新编号加上复 制支路的新编号是否等于制支路的新编号是否等于2倍的负荷点支路的新编号。若否，倍的负荷点支路的新编号。若否， 则不是自身复制，将该支路插入前趋支路链表。则不是自身复制，将该支路插入前趋支路链表。 v 用递归算法从前趋支路链表中获得自源点至负荷点的最小路：用递归算法从前趋支路链表中获得自源点至负荷点的最小路： 构造堆栈，首先将负荷点支路压栈；遍历前趋支路，若支路构造堆栈，首先

42、将负荷点支路压栈；遍历前趋支路，若支路 无前趋支路或由于某条支路导致路径循环，则路径删除，否无前趋支路或由于某条支路导致路径循环，则路径删除，否 则将支路压栈；遍历其余前趋支路，如果遍历到输出支路，则将支路压栈；遍历其余前趋支路，如果遍历到输出支路， 则终止遍历。存入堆栈中的支路即为最小路。则终止遍历。存入堆栈中的支路即为最小路。 3. 根据新支路与原支路的对应关系，将最小路集用原支路表示；根据新支路与原支路的对应关系，将最小路集用原支路表示； 根据支路元件的对应关系，得到以元件表示的采用二进制编根据支路元件的对应关系，得到以元件表示的采用二进制编 码的最小路矩阵。码的最小路矩阵。 5.6 基

43、于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 5.6.2 最小割集算法最小割集算法 求最小割集。求最小割集。 v 如果最小路矩阵中某一列元件都是如果最小路矩阵中某一列元件都是1，则矩阵的列所对应的元，则矩阵的列所对应的元 素就是网络的一阶最小割集；素就是网络的一阶最小割集； v 将最小路矩阵中任意两列元素进行组合（逻辑加），如果组合将最小路矩阵中任意两列元素进行组合（逻辑加），如果组合 后的列元素都是后的列元素都是1，则该两列元素就是网络的一个二阶割集；，则该两列元素就是网络的一个二阶割集； v 依次类推，可以得到网络的依次类推，可以得到网络的2n阶割集。

44、阶割集。 v 求求nj阶割集时，需校验是否包含阶割集时，需校验是否包含ni(ni1nj1) 阶最小割集。阶最小割集。 若是，此割集将作为非最小割集而舍弃。检验方法：若是，此割集将作为非最小割集而舍弃。检验方法： 研究两个割集研究两个割集I（ni阶最小割集）和阶最小割集）和J（nj阶最小割集），且阶最小割集），且ninj Iai，bi，ci，A，有，有ni个元件；个元件； Jaj，bj，cj，A，有，有nj个元件；个元件； AIJ，若，若A的非零元件个数等于的非零元件个数等于ni，那么，割集，那么，割集J是是 非最小割集，应予舍弃。非最小割集，应予舍弃。 重复步骤重复步骤24直到负荷链表搜索完毕

45、。直到负荷链表搜索完毕。 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 5.6.3 TLOC事件事件 TLOC事件引起的相关负荷点可靠性指标可由串、并事件引起的相关负荷点可靠性指标可由串、并 联系统原理求得。联系统原理求得。 并联元件可靠性评估涉及计划检修，考虑强迫停运与并联元件可靠性评估涉及计划检修，考虑强迫停运与 强迫停运的重叠、强迫停运与检修停运的重叠。强迫停运的重叠、强迫停运与检修停运的重叠。 5.6.4 PLOC事件事件 分析时必须考虑在不满足网络约束时，对负荷点削减分析时必须考虑在不满足网络约束时，对负荷点削减 的情况。可以采用启发式

46、的系统补救措施：的情况。可以采用启发式的系统补救措施： v首先判断故障所在馈线如果发生节点电压越界，搜索距离节首先判断故障所在馈线如果发生节点电压越界，搜索距离节 点最近的负荷点，将该处的负荷切除，直到母线电压的值正常点最近的负荷点，将该处的负荷切除，直到母线电压的值正常 为止。为止。 v如果发生线路过载，根据线路潮流方向，搜索离线路潮流方如果发生线路过载，根据线路潮流方向，搜索离线路潮流方 向的末端节点最近的负荷点，将该处的负荷切除，直到线路潮向的末端节点最近的负荷点，将该处的负荷切除，直到线路潮 流的值正常为止。流的值正常为止。 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模

47、式影响分析法的配电系统可靠性评估 PLOC事件的状态空间如图事件的状态空间如图5.7所所 示。由图中可以导出：示。由图中可以导出： vPLOC事件的发生率事件的发生率 ePeL(1P)rerL/(rerL) vPLOC事件平均持续时间事件平均持续时间 rrerH/(rerH) vPLOC事件中断开的平均负荷事件中断开的平均负荷 LL(t)dt /t1LS vL、rL和和rH之间的关系之间的关系 LHP/(1P) P/(1P)rH rL1/L(1P)rH/P 元件运行元件运行 元件停运元件停运 负荷负荷LS 元件停运元件停运 负荷负荷LS LSeP e e(1-P) e H L 图图5.7 PL

48、OC事件的状态空间图事件的状态空间图 图中，图中，e停运事件发生率；停运事件发生率； e停运平均持续时间停运平均持续时间re的倒的倒 数；数；LS停运期间供给该负停运期间供给该负 荷点的最大负荷；荷点的最大负荷；P负荷点负荷点 负荷大于负荷大于LS的概率；的概率；rH 、rL 分别为负荷水平大于、不分别为负荷水平大于、不 大于大于LS的平均持续时间；的平均持续时间；H 1/rH 、L1/rL 分别为负分别为负 荷水平大于、不大于荷水平大于、不大于LS的状的状 态转移率。态转移率。 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 5.6.5 大规模配

49、电系统可靠性评估算法流程大规模配电系统可靠性评估算法流程 节点节点 数据表数据表 线路线路 数据表数据表 设备分布设备分布 数据表数据表 潮流控制潮流控制 模块模块 求解系统的常规潮流求解系统的常规潮流 形成系统拓扑信息形成系统拓扑信息 拓扑分析模块拓扑分析模块 （最小割集分析）（最小割集分析） 系统故障信息系统故障信息 提取一个故障事件，并对提取一个故障事件，并对 故障条件下的潮流求解故障条件下的潮流求解 比较潮流结果比较潮流结果 重构重构 策略表策略表 记录事故处理结果记录事故处理结果 系统故障补救：系统故障补救： 负荷转移负荷转移 节点电压越限补救节点电压越限补救 线路过载补救线路过载补

50、救 A 系统潮流结果系统潮流结果 是否违限？是否违限？ 还有其他未评还有其他未评 估系统故障？估系统故障？ n y n y 5.6 基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估基于故障模式影响分析法的配电系统可靠性评估 设备可靠性设备可靠性 数据表数据表 形成预想形成预想 事故列表事故列表 负荷点及其负荷点及其 故障信息故障信息 负荷点故障事件后果评估表负荷点故障事件后果评估表 A 负荷点的可靠性评估负荷点的可靠性评估 系统的可靠性评估系统的可靠性评估 图图5.9 可靠性评估系统的算法流程图可靠性评估系统的算法流程图 节点节点 数据表数据表 线路线路 数据表数据表 设备分布设备分布 数据表数据表

51、 潮流控制潮流控制 模块模块 求解系统的常规潮流求解系统的常规潮流 形成系统拓扑信息形成系统拓扑信息 拓扑分析模块拓扑分析模块 （最小割集分析）（最小割集分析） 系统故障信息系统故障信息 提取一个故障事件，并对提取一个故障事件，并对 故障条件下的潮流求解故障条件下的潮流求解 比较潮流结果比较潮流结果 重构重构 策略表策略表 记录事故处理结果记录事故处理结果 系统故障补救：系统故障补救： 负荷转移负荷转移 节点电压越限补救节点电压越限补救 线路过载补救线路过载补救 A 系统潮流结果系统潮流结果 是否违限？是否违限？ 还有其他未评还有其他未评 估系统故障？估系统故障？ n y n y 5.7 20

52、012001年全国主要城市供电可用率统计年全国主要城市供电可用率统计 5.7.1 供电系统用户供电可靠性评价规程供电系统用户供电可靠性评价规程 1988年颁发年颁发供电系统用户供电可靠性评估规程供电系统用户供电可靠性评估规程要点：要点： v 规定了适用范围、基本内容、定义及分类、评价指标及计算公式规定了适用范围、基本内容、定义及分类、评价指标及计算公式 等。主要指标等。主要指标5个，参考指标个，参考指标18个。个。 v 定义了供电可靠性、用户、用户统计单位、用户容量、用户设施、定义了供电可靠性、用户、用户统计单位、用户容量、用户设施、 系统与设备的状态。其中，用户分别以电压系统与设备的状态。其

53、中，用户分别以电压380/220V，10(20.6)kV， 35kV及以上等三个等级划分为低压用户、中压用户和高压用户。及以上等三个等级划分为低压用户、中压用户和高压用户。 v 将停电性质分为故障停电和预安排停电两大类。故障停电又分为将停电性质分为故障停电和预安排停电两大类。故障停电又分为 外部故障停电和内部故障停电。预安排停电则分为计划停电、临外部故障停电和内部故障停电。预安排停电则分为计划停电、临 时停电和限电。时停电和限电。 v 只统计造成用户停电的事件及数据，不统计设备停运未造成用户只统计造成用户停电的事件及数据，不统计设备停运未造成用户 停电的事件及数据。停电的事件及数据。 v 供电

54、可靠率供电可靠率(RS)、用户平均停电时间、用户平均停电时间(AIHC)和次数等和次数等3项主要指标，项主要指标， 按按3个不同档次来统计：个不同档次来统计： 计及一切影响（计及一切影响（RS-1、AIHC-1）；）； 不计及外部影响（不计及外部影响（RS-2、AIHC-2） ； 不计及系统电源容量不足限电影响（不计及系统电源容量不足限电影响（RS-3、AIHC-3） 。 5.7 20012001年全国主要城市供电可用率统计年全国主要城市供电可用率统计 5.7.2 主要指标计算公式主要指标计算公式 计及一切影响时计及一切影响时 AIHC-1每户每次停电次数每户每次停电次数/总用户数总用户数 R

55、S-1（1AIHC-1/统计期间时间）统计期间时间）100 不计及外部影响时不计及外部影响时 AIHC-2每户每次停电次数每户每次停电次数 因外部影响造成的停电时间因外部影响造成的停电时间/总用户数总用户数 RS-2（1AIHC-2/统计期间时间）统计期间时间）100 不计及由于系统电源不足的影响时不计及由于系统电源不足的影响时 AIHC-3用户平均停电时间用户平均限电停电时间用户平均停电时间用户平均限电停电时间 RS-3（1AIHC-3/统计期间时间）统计期间时间）100 5.7 20012001年全国主要城市供电可用率统计年全国主要城市供电可用率统计 5.7.3 10kV用户供电可靠性指标

56、用户供电可靠性指标 表表5.17 10kV用户供电可靠性统计用户供电可靠性统计 年份 统计单位 个数 RS-1 / AIHC-1 / (h/用户) RS-1 / AIHC-1 / (h/用户) 19925799.17772.2999.64631.10 199310599.00687.0799.63831.71 199416199.29961.4199.64231.36 199520399.07581.0399.72424.18 199623899.26464.6599.74722.22 199725599.71724.7999.80217.39 199827599.81016.6299.824

57、15.40 199927799.86312.0199.86811.54 200028699.8899.76799.8939.417 200131099.8978.99999.8988.944 表表5.18 全国直辖市及省会城市全国直辖市及省会城市10kV用户供电可靠性统计（按用户供电可靠性统计（按RS-1排序）排序） 序号序号城市城市用户数用户数 供电可靠率供电可靠率/ 平均停电时间平均停电时间/(h/用户用户) RS-1RS-3AIHC-1AIHC-3 1济南420499.98299.9821.5371.537 2合肥398299.98099.9801.7771.777 3石家庄636099

58、.97899.9781.8991.899 4广州2037499.96699.9662.9872.987 5南京948799.96399.9633.2283.228 6北京1857899.96399.9633.2683.268 7上海2915899.96299.9623.3153.315 8福州476299.96199.9613.4013.401 9长春679499.96199.9613.4553.455 10天津1582799.92899.9286.3456.337 11哈尔滨531799.91799.9177.1327.132 12重庆1023399.90599.9058.3118.311

59、13兰州390399.89899.8988.9068.906 14西宁211499.89499.8949.3169.316 15武汉1275199.89399.9009.3458.770 续表续表5.18 全国直辖市及省会城市全国直辖市及省会城市10kV用户供电可靠性统计（按用户供电可靠性统计（按RS-1排序）排序） 序号序号城市城市用户数用户数 供电可靠率供电可靠率/ 平均停电时间平均停电时间/(h/用户用户) RS-1RS-3AIHC-1AIHC-3 16昆明652799.89199.8919.5499.549 17西安1140099.89099.8909.6529.652 18南宁277

60、499.88899.8889.8589.858 19银川320399.88299.88210.34210.342 20成都581999.87499.87411.03811.038 21南昌246799.86599.86511.82011.820 22郑州794199.86599.86811.88211.571 23太原364499.86599.86511.85911.859 24杭州1019599.85599.85512.71412.700 25贵阳418699.84799.84713.39813.398 26沈阳800399.80899.80816.82616.826 27长沙570599.