供电可靠性计算方法课件

供电可靠性——广东省“十二五”滚动修编所涉及的计算方法2单回线路的供电可靠率计算供电可靠性的基础知识回顾广东省“十二五”动修编所要用的供电可靠率方法计算可靠性的分析方法内容简介3一、供电可靠性基础知识回顾4供电可靠性基础知识回顾1、架空线路故障停电率ROFI（次/100km·年）：在统计期间内，每100km架空线路故障停电次数；2、电缆线路故障停电率RCFI（次/100km·年）：在统计期间内，每100km电缆线路故障停电次数；5供电可靠性基础知识回顾3、变压器故障停电率RTFI（次/百台·年）：在统计期间内，每100台变压器故障停电次数；4、断路器故障停电率RBFI（次/百台·年）：在统计期间内，每100台断路器故障停电次数；65、停电供电可靠性基础知识回顾故障停电内部故障停电外部故障停电预安排停电计划停电检修停电施工停电用户申请停电临时停电临时检修停电临时施工停电用户临时申请停电限电系统限电供电网限电76、用户平均停电时间（h/户）：供电可靠性基础知识回顾AIHC-1：计入所有对用户的停电影响的用户平均停电时间，即用户在统计期间内的平均停电小时数；AIHC-2：不计外部停电影响的用户平均停电时间，即不计外部影响时，用户在统计期间内的平均停电小时数；AIHC-3：不计系统电源不足限电影响的用户平均停电时间，即不计系统电源不足限电影响时，用户在统计期间内的平均停电小时数。8RS-1：计入所有对用户的停电影响的供电可靠率，即在统计期间内，对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值；RS-2：不计外部停电影响的供电可靠率，即在统计期间内，不计外部影响时，对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值；RS-3：不计系统电源不足限电影响的供电可靠率，即在统计期间内，不计系统电源不足限电影响时，对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值。供电可靠性基础知识回顾7、供电可靠率：9供电可靠性基础知识回顾8、故障停电平均持续时间MID-F（h/次）：在统计期间内，故障停电的每次平均停电小时数；

9、系统故障停电率RSFI（次/100km·年）：在统计期间内，供电系统每100km线路（包括架空线路及电缆线路）故障停电次数（高压系统不计算此项指标）；10二、可靠性的分析方法11可靠性的分析方法1、设备可靠性的分析方法：设备故障率设备可靠度设备修复率设备未修复度设备平均无故障持续工作时间MTTF和平均修复时间MTTR设备状态概率

12

设备故障率λ（t）：假设设备已工作到t时刻，则把设备在t以后的Δt微小时间发生故障的条件概率密度定义为该设备的故障率。用公式表示则为：可靠性的分析方法1、设备可靠性的分析方法：13设备可靠度R（t）：即实际工作时间大于预定工作时间的概率。当设备故障率为λ时，可靠度用公式表示则为：可靠性的分析方法1、设备可靠性的分析方法：14

设备修复率μ（t）：表明可修复设备故障后修复的难易程度及效果，称为修复率，定义是：设备在t时刻以前未被修复，而在t以后的Δt微小时间内被修复的条件概率密度，用公式表示则为：可靠性的分析方法1、设备可靠性的分析方法：15

设备未修复度MD（t）：即实际修复时间大于预定修复时间的概率。当设备修复率为常数μ

时，可以推得设备未修复度为：可靠性的分析方法1、设备可靠性的分析方法：16

设备平均无故障持续工作时间MTTF和平均修复时间MTTR：当设备的故障率λ（t）=λ为常数以及修复率μ（t）=μ为常数时，设备的平均无故障持续工作时间MTTF（MeanTimetoFailue）和平均修复时间MTTR（MeanTimetoRepair）也均为常数，分别为故障率和修复率的倒数：可靠性的分析方法1、设备可靠性的分析方法：17

设备状态概率：由于在可靠性评估中往往更关注的是设备或系统在稳定状态时的可靠性情况，所以一般情况下，我们所讨论的状态概率和可靠性指标都是指稳定状态下的。根据分析设备状态的实际需要而建立的设备状态模型有二状态模型、三状态模型、四状态模型等等。可靠性的分析方法1、设备可靠性的分析方法：18

设备状态概率：

假设一台变压器有两种工作状态，分别是工作和故障停运两种状态，UDλμ

假设一台变压器有三种工作状态，分别是工作、故障检修停运和计划检修停运三种状态。UMDλDλMμMμM可靠性的分析方法1、设备可靠性的分析方法：192、系统可靠性的分析方法：

可分为两大类：解析法模拟法和解析法的优点：概念清晰，模型精度高；缺点是计算量随着规模的增大而急剧增加，且不易处理复杂互连网络的可靠性分析问题；模拟法的优点：更加灵活简单，不受系统规模和复杂程度的限制，缺点是其耗时多且精度受到一定的影响。可靠性的分析方法20常用的解析法有：

状态空间法（枚举法）等值法故障树网络等值法故障枚举法（又称故障模式——后果法，即FMEA）容量裕度法（可靠度预测分析法）常用的模拟法有：

蒙特卡罗模拟法可靠性的分析方法2、系统可靠性的分析方法：21

状态空间法（枚举法）：就是根据系统的状态以及它们之间可能发生的转移，建立系统的状态空间模型，并进行求解得到系统的状态参数，然后根据系统故障判据，对各状态进行分类，计算某一类状态参数，最后得到系统可靠性指标。可靠性的分析方法2、系统可靠性的分析方法：22

故障模式—后果分析法（failuremode

andeffectanalysis，FMEA）：是以元件组合关系为基础的配电系统可靠性预测方法。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，然后根据故障状态计算出相应的可靠性指标的分析方法。通常在配电系统中采用连续性（continuity）作为故障准则。利用元件可靠性数据，在计算系统故障指标之前先选定某些合适的故障判据（即可靠性准则），然后根据判据将系统状态分为完好和故障两大类的一种检验方法。可靠性的分析方法2、系统可靠性的分析方法：23

容量裕度法（可靠度预测分析法）：以“裕度”概念为基础的配电系统可靠性预测方法。主要用到系统运行率和裕度两个指标。可靠性的分析方法2、系统可靠性的分析方法：24

蒙特卡罗模拟法的基本思想是：将系统中每个元件或设备的概率参数在计算机上用相应的随机数表示，建立一个概率模型或随机过程，使其参数为问题所要求的解，然后通过对模型或过程的观察或抽样试验来计算所求参数的统计特征，最后给出所求解的近似值，并给出解的精度或误差。蒙特卡罗模拟法就其本质而言是一种概率模拟方法。可靠性的分析方法2、系统可靠性的分析方法：25三、单回线路的供电可靠率计算方法（备注：两种计算方法的原理详见书《配电系统可靠性实用基础》中第五章和第六章，或书《电力系统可靠性分析》中的第五章）26单回线路的供电可靠率计算方法1、故障模式后果分析法：串联系统的故障率：27单回线路的供电可靠率计算方法

两元件并联时的故障率：1、故障模式后果分析法：28单回线路的供电可靠率计算方法图1有备用电源、手动分段的配电系统QF——配电干线断路器；FU1、FU2、FU3——熔断器；QS、QS＇、QS1、QS2——隔离开关；a、b、c——负荷点；MS——主电源；AS——备用电源实例：1、故障模式后果分析法：29单回线路的供电可靠率计算方法元件故障率（次/km·年）平均修复时间（h）隔离开关操作时间（h）负荷点供电的用户数（户）连接负荷（kW）供电干线0.13

分支线0.251

QS1、QS2

0.5

QS31负荷点a

2501000负荷点b

100400负荷点c

50100计算条件：假定配电变电站所母线和供电主干线的断路器完全可靠。1、故障模式后果分析法：30单回线路的供电可靠率计算方法元件负荷点a负荷点b负荷点cλ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）供电干线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分支线3km段0.7510.75

2km段

0.510.5

1km段

0.2510.25总计1.351.151.551.11.862.050.852.412.051、故障模式后果分析法（辐射型）：31单回线路的供电可靠率计算方法元件负荷点a负荷点b负荷点cλ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）供电干线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分支线3km段0.7510.75

2km段

0.510.5

1km段

0.2510.25总计1.351.151.551.11.51.650.851.241.051、故障模式后果分析法（有备用电源型）：32单回线路的供电可靠率计算方法下面计算与用户和负荷有关的指标：计算与用户有关的指标：用户平均停电次数（AITC）=490/400=1.23[次/（用户·年）]用户平均停电时间（AIHC）=605/400=1.51[h/（用户·年）]用户平均每次停电持续时间=605/490=1.23[h/（停电用户·年）]由此，即可以得出供电可靠率为99.9827%。1、故障模式后果分析法：33单回线路的供电可靠率计算方法

配电系统馈线运行率是配电系统馈线承载负荷能力的指标。其中馈线运行率有两种：正常运行率和有效运行率。

正常运行率（E）（线路负载率）：判别馈线负荷电流是否超过其正常容许电流的指标。其定义是：

有效运行率（η）（转供其它线路时线路负载率）：判别馈线在邻接馈线发生故障时，能够分担相应区段负荷，并有效的进行切换的能力的指标。也就是说，为了在邻接馈线发生故障时分担相应区段负荷的一部分或者是全部，必须经常确保一定的切换余力。其定义是：2、可靠度预测分析法：34单回线路的供电可靠率计算方法

适切馈线率（q）（线路N-1通过率）：有裕度可供切换的馈电线路数与总馈电线路数之比，可以作为某一地区配电系统裕度的指标。

馈线联络率α：就是表示多分割多联络的线路，在发生故障之后，对故障发生区段以后的完好区段无论以任何方法倒送电，该线路所显示的联络状况指标。2、可靠度预测分析法：35单回线路的供电可靠率计算方法

可靠度基本公式应用的前提条件：（1）设用户的负荷是沿线均匀分布的，设备的故障率[事件数/（线路总长度·年）]是均等的；（2）配电线路故障时修复的顺序为：

1）由故障发生算起的电源侧完好区段，由原有电源送电；

2）故障发生区段，无论与邻接馈线之间有无联络，故障修复后均由原有电源送电；

3）由故障发生区段算起的负荷侧完好区段，当该区段与邻接馈线有联络时，由邻接馈线送电；当该区段与邻接馈线无联络时，在故障修复后由原电源侧送电；2、可靠度预测分析法：36单回线路的供电可靠率计算方法右图为配电系统模型图A表示由电源侧送电的完好区段；B表示由邻接馈线倒送电的完好区段；X表示不能切换的区段；*表示故障区段；区段号各个区段显示的状态1AAAAAAAAA*2AAAAAAAA*B3AAAAAAA*XB4AAAAAA*XXX5AAAAA*XXXX6AAAA*BBBBB7AAA*XXXXXX8AA*XXXXXXX9A*BBBBBBBB10*BBBBBBBBB根据联络率α的定义，可以得到：2、可靠度预测分析法：37单回线路的供电可靠率计算方法用户年平均停电次数

NF：用户年平均停电时间TF：式中：

nf——配电线路故障率，次/(km•年)；

L——配电线路总长度，km；

z——按分段开关分割的区段数；α——联络率；

t0——由电源侧向故障发生区段算起的电源侧完好区段送电时间，min；

t1——由邻接馈线向由故障发生区段算起的负荷侧完好区段倒送电所需要的时间，min；

t2——修复故障发生区段的故障点所需要的时间，min；

k1，k2、k3、k4——由系统方式决定的常数，k=0或1；2、可靠度预测分析法：38单回线路的供电可靠率计算方法区段号各个区段显示的状态1AAAAA*2AAAA*X3AAA*XX4AA*XXX5A*BBBB6*BBBBB例子1：2、可靠度预测分析法：39单回线路的供电可靠率计算方法计算条件：

nf=0.3；配电线路故障率，次/(km•年)；

L=6；配电线路总长度，km；

z=6；按分段开关分割的区段数；α=0.3；联络率；

t0=20；由电源侧向故障发生区段算起的电源侧完好区段送电时间，min；

t1=35；由邻接馈线向由故障发生区段算起的负荷侧完好区段倒送电所需要的时间，min；

t2=100；修复故障发生区段的故障点所需要的时间，min；

k1，k2、k3、k4＝1；由系统方式决定的常数；（不考虑实现自动化时，k=1）供电可靠率RS-3=99.9857%用户年平均停电时间TF：2、可靠度预测分析法：40四、广东省“十二五”滚动修编所要用的供电可靠率计算方法41需要线路上每个元件的故障率和故障修复时间；需要线路上各元件的数量；需要每个负荷点的用户数；需要每一回线路进行单独计算，然后进行汇总，工作量较大；故障模式分析法可靠度预测分析法需要线路的系统故障率；需要线路的分段数；需要故障