1、第五章配電系統可靠性評估配電系統可靠性評估 Distribution System Reliability Evaluation5.1 概概 述述5.2 配電系統可靠性指標的計算配電系統可靠性指標的計算5.3 放射狀配電系統的可靠性估計放射狀配電系統的可靠性估計5.4 配電系統典型結構的可靠性分析配電系統典型結構的可靠性分析5.5 考慮容量約束的配電系統可靠性評估考慮容量約束的配電系統可靠性評估5.6 基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估5.7 20012001年全國主要城市供電可用率統計年全國主要城市供電可用率統計5.8 電壓驟降的可靠性評估電

2、壓驟降的可靠性評估5.1 概概 述述 指供電點到用戶，包括配電變電所、高低壓配電線路指供電點到用戶，包括配電變電所、高低壓配電線路及接戶線在內的整個配電系統及設備按可接受標準和期望及接戶線在內的整個配電系統及設備按可接受標準和期望數量滿足用戶電力和電能量需求之能力的度量。數量滿足用戶電力和電能量需求之能力的度量。 配電系統可靠性主要評估充裕度。配電系統可靠性主要評估充裕度。評估原理評估原理v故障模式影響分析法故障模式影響分析法(failure mode and effect analysis，FMEA)根據選定的可靠性準則，將配電系統劃分為完好和故障兩類狀態，根據選定的可靠性準則，將配電系統劃

3、分為完好和故障兩類狀態，然后根據故障狀態計算出相應的可靠性指標的分析方法。然后根據故障狀態計算出相應的可靠性指標的分析方法。故障準則故障準則：供電連續性遭破壞：供電連續性遭破壞(停電停電)為故障狀態。為故障狀態。具體做法具體做法：建立故障模式影響分析表，查清每個基本故障事件及：建立故障模式影響分析表，查清每個基本故障事件及其影響，然后加以綜合分析，計算出可靠性指標。適用于放射狀網其影響，然后加以綜合分析，計算出可靠性指標。適用于放射狀網絡，可擴展并用于有轉移設備的復雜網絡的全面分析。絡，可擴展并用于有轉移設備的復雜網絡的全面分析。復雜網絡特點復雜網絡特點：各饋電線均有負荷點；饋點通過正常斷開點

4、彼此：各饋電線均有負荷點；饋點通過正常斷開點彼此相連或與其他電源相連；負荷可以轉移；故障將會引起局部或全部相連或與其他電源相連；負荷可以轉移；故障將會引起局部或全部斷電。斷電。5.1 概概 述述評估原理評估原理v可靠度預測分析法可靠度預測分析法以裕度為基礎。引入聯絡率以裕度為基礎。引入聯絡率和有效運行率和有效運行率的概的概念。念。表示饋電各區段聯絡程度的指標，描述了故障表示饋電各區段聯絡程度的指標，描述了故障時線路的倒送能力；時線路的倒送能力；1表示該饋電線可以切換。表示該饋電線可以切換。表示負荷有效切換的指標，是饋線發生故障時表示負荷有效切換的指標，是饋線發生故障時所有各區段是否都可切換的判

5、據；所有各區段是否都可切換的判據；100為臨界為臨界值，值，100表示有裕度。表示有裕度。5.1 概概 述述配電系統可靠性指標配電系統可靠性指標v 用戶平均停電頻率指標用戶平均停電頻率指標：CAIFI，customer average interruption frequency indexv 用戶平均停電持續時間指標用戶平均停電持續時間指標：CAIDI，customer average interruption duration indexv 系統平均停電頻率指標系統平均停電頻率指標：SAIFI，system average interruption frequency indexv 系統平

6、均停電持續時間指標系統平均停電持續時間指標：SAIDI，system average interruption duration indexv 平均供電可用率指標平均供電可用率指標：ASAI，average service availability indexv 平均供電不可用率指標平均供電不可用率指標：ASUI，average service unavailability indexv 期望缺供電能量期望缺供電能量：EENS，expected energy not served5.1 概概 述述電力市場條件下對配電系統可靠性的新要求電力市場條件下對配電系統可靠性的新要求v發展電力市場時，配電

7、系統必須有規劃和設計；發展電力市場時，配電系統必須有規劃和設計；v提高需求預測的準確性；提高需求預測的準確性；v配電系統可靠性評估要考慮交易形式不同（配電系統可靠性評估要考慮交易形式不同（合同合同交易和現貨交易交易和現貨交易）帶來的不確定因素；）帶來的不確定因素；v可靠性技術逐漸發展為實時系統；可靠性技術逐漸發展為實時系統；v要求提出評估停電損失的理論模型和開發應用軟要求提出評估停電損失的理論模型和開發應用軟件，用以分析可靠性投資和可靠性效益，確定合件，用以分析可靠性投資和可靠性效益，確定合理的電價水平。理的電價水平。5.2 配電系統可靠性指標的計算配電系統可靠性指標的計算設某配電系統從六段母

8、線引出六條主饋電線，共有設某配電系統從六段母線引出六條主饋電線，共有55000個用戶。個用戶。每條饋線供電的用戶數以及某年的用戶停電數據如表每條饋線供電的用戶數以及某年的用戶停電數據如表5.1和和5.2所示。所示。母線母線饋電線供饋電線供電用戶數電用戶數A5000B15000C10000D10000E7000F8000總計總計55000停電情況停電情況用戶停電次數用戶停電次數持續時間持續時間/h1A 5000 D 1000*1.00.22C 50002.03B 40000.54D 2000*1.75用戶停電總數用戶停電總數17000受停電影響用戶數受停電影響用戶數16000*表表5.1 配電系

9、統數據配電系統數據表表5.2 用戶停電數據用戶停電數據*在停電情況在停電情況1和和4中，有些用戶是通過母線中，有些用戶是通過母線D引出的饋線引出的饋線供電的。因此在停電情況供電的。因此在停電情況4中加上中加上1000個受停電影響的新個受停電影響的新用戶，總停電次數為用戶，總停電次數為17000次，實際影響用戶為次，實際影響用戶為16000個。個。5.2 配電系統可靠性指標的計算配電系統可靠性指標的計算 系統平均停電頻率指標系統平均停電頻率指標SAIFI：指每個由系統供電的：指每個由系統供電的用戶在每個單位時間內的平均停電次數。用戶在每個單位時間內的平均停電次數。SAIFI17000/55000

10、0.31 次次/用戶用戶.a 用戶平均停電頻率指標用戶平均停電頻率指標CAIFI：指每個受停電影響的：指每個受停電影響的用戶在單位時間內經受的平均停電次數。用戶在單位時間內經受的平均停電次數。CAIFI17000/160001.06 次次/停電用戶停電用戶.a 系統平均停電持續時間指標系統平均停電持續時間指標SAIDI：每個由系統供電：每個由系統供電的用戶一年內經受的平均停電持續時間。的用戶一年內經受的平均停電持續時間。Ttl5000601000125000120 4000302000105 1242000 minSAIDI1242000/1600022.58 min/用戶用戶.a5.2 配電

11、系統可靠性指標的計算配電系統可靠性指標的計算 用戶平均停電持續時間指標用戶平均停電持續時間指標CAIDI：一年中被停電：一年中被停電的用戶平均停電持續時間。的用戶平均停電持續時間。CAIFI1242000/1600077.63min/停電用戶停電用戶.a 平均供電可用率指標平均供電可用率指標ASAI：一年中用戶經受不停電：一年中用戶經受不停電小時總數與用戶要求的總供電小時數之比。小時總數與用戶要求的總供電小時數之比。ASAI11242000/(55000876060)0.999957 平均供電不可用率指標平均供電不可用率指標ASUI：一年中用戶的累積停：一年中用戶的累積停電小時總數與用戶要求的

12、總供電小時數之比。電小時總數與用戶要求的總供電小時數之比。ASUI1242000/(55000876060)0.000043顯然，有顯然，有ASUI1ASAI5.3 放射狀配電系統的可靠性估計放射狀配電系統的可靠性估計分析方法分析方法 建立故障模式及后果分析表，即查清每個基本故障事建立故障模式及后果分析表，即查清每個基本故障事件及其后果，然后加以綜合。進行故障分析的件及其后果，然后加以綜合。進行故障分析的3個指標：個指標：v 負荷點故障率：負荷點故障率：（次（次/a）；）；v 負荷點每次故障平均停電持續時間：負荷點每次故障平均停電持續時間：r（h/次）；次）；v 負荷點的年平均停電時間：負荷點

13、的年平均停電時間：U（h/a）對于對于n個串聯可修復元件個串聯可修復元件(5.4) (5.3) (5.2) 1111niiiniiniiiniirUrr對于兩個并聯可修復元件對于兩個并聯可修復元件(5.7) (5.6) /(5.5) 21212121rUrrrrrrr5.3 放射狀配電系統的可靠性估計放射狀配電系統的可靠性估計典型放射狀配電系統典型放射狀配電系統（F1F2F3DS1DS2CB2km2km3km3km1km1kmABC圖圖5.1 放射狀配電系統放射狀配電系統注：CB配電干線斷路器；F熔斷器 DS隔離開關；A，B，C負荷點名稱名稱故障率故障率(次次/km.a)平均故障修平均故障修復

14、時間復時間r/h供電干線供電干線0.13.0分支線分支線0.251.0DS1，DS2 操作時間操作時間/h0.5負荷點供負荷點供電用戶數電用戶數A250B100C50表表5.4 元件的可靠性指標元件的可靠性指標5.3 放射狀配電系統的可靠性估計放射狀配電系統的可靠性估計（F1F2F3DS1DS2CB2km2km3km3km1km1kmABC元元 件件負荷點負荷點A負荷點負荷點B負荷點負荷點C/(次次/a)r/hU(h/a)/(次次/a)r/hU(h/a)/(次次/a)r/hU(h/a)供供電電干干線線2km段段0.23.00.60.23.00.60.23.00.63km段段0.30.50.15

15、0.33.00.90.33.00.91km段段0.10.50.050.10.50.050.13.00.3分分支支線線3km段段0.751.00.752km段段0.51.00.51km段段0.251.00.25總總 計計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稱名稱故障率故障率(次次/km.a)平均故障修復平均故障修復時間時間r/h供電干線供電干線0.13.0分支線分支線0.251.0DS1，DS2 操作時間操作時間/h0.5負荷點供電的負荷點供電的用戶數用戶數A250B100C505.3 放射狀配電系統的可靠性估計

16、放射狀配電系統的可靠性估計典型放射狀配電系統典型放射狀配電系統根據表根據表5.4和表和表5.5數據，可以計算出其他可數據，可以計算出其他可靠性指標：靠性指標：v 年用戶停電次數：年用戶停電次數：ACI2501.351001.1500.85490 次次/av 用戶停電持續時間：用戶停電持續時間：CID2501.551002.05502.05695 h/av SAIFI490/4001.225 次次/用戶用戶.av SAIDI695/4001.7375 h/用戶用戶.av CAIDI695/4901.4184 h/停電用戶停電用戶.av ASUI695/(4008760)0.000198v ASA

17、I1ASUI0.9998025.4 配電系統典型結構的可靠性分析配電系統典型結構的可靠性分析配電系統的典型結構配電系統的典型結構CADBE圖圖5.2 單回路放射結構圖單回路放射結構圖 (結構結構A)ECADB圖圖5.3 有備用電源的放射結構圖有備用電源的放射結構圖 (結構結構B)ASBACDE圖圖5.4 環式結構圖環式結構圖 (結構結構C)F(開環點開環點)圖圖5.5 并聯結構圖并聯結構圖 (結構結構D)ABCDES1S2開關開關閉合閉合開關開關斷開斷開所有元件串聯所有元件串聯 備用電源通過正常備用電源通過正常斷開的隔離開關或斷斷開的隔離開關或斷路器與主饋線連接路器與主饋線連接兩回電源同時工作

18、，可以開環或閉環運行兩回電源同時工作，可以開環或閉環運行5.4 配電系統典型結構的可靠性分析配電系統典型結構的可靠性分析配電系統典型結構的可靠性分析配電系統典型結構的可靠性分析計算參數：計算參數：v非操作設備非操作設備 主要考慮持續性強迫停運，主要考慮持續性強迫停運，用元件的故障率用元件的故障率和修復時間和修復時間r表示。表示。 線路長度均為線路長度均為3km，0.1次次/km.a， r3h/次；次； 負荷大小均為負荷大小均為1000kW，每個負荷點用戶數均為每個負荷點用戶數均為1個負荷；個負荷； 暫不考慮預安排停電。暫不考慮預安排停電。v操作設備操作設備 隔離開關操作時間：隔離開關操作時間：

19、t0.5h； 短路故障：短路故障：0.01次次/a，r5h/次；次； 誤分閘事故率：誤分閘事故率：FT0.01次次/a； 拒分閘概率：拒分閘概率：PS0.001； 拒合閘概率：拒合閘概率：PC0.001； 保護越級誤分閘概率：保護越級誤分閘概率：P00.01； 手動切換開關操作時間：手動切換開關操作時間：t10.5h； 自動切換開關操作時間：自動切換開關操作時間：t20.05h。 在以上假設情況下，計算各種結構的可靠在以上假設情況下，計算各種結構的可靠性指標見表性指標見表5.6和表和表5.7。5.4 配電系統典型結構的可靠性分析配電系統典型結構的可靠性分析表表5.6 各種結構用戶可靠性指標各種

20、結構用戶可靠性指標各種結構各種結構節點節點A節點節點B節點節點C節點節點D節點節點E次次/aUh/a次次/aUh/a次次/aUh/a次次/aUh/a次次/aUh/a結構結構A：單回路放射式：單回路放射式1.812.451.813.21.813.951.814.71.812.45結構結構B：手動切換：手動切換0.5h1.811.851.812.001.812.151.812.301.812.45結構結構C：正常開環，手動切換：正常開環，手動切換0.5h0.3460.3970.6680.5120.3580.4030.6580.5530.9480.651結構結構C：正常開環，自動投入：正常開環，自動

21、投入0.05h 0.3460.2620.6680.2270.3580.2620.6590.2770.9480.241結構結構C：正常閉環：正常閉環0.0360.1970.0360.1950.0360.1970.0360.1970.0360.195結構結構D：雙電源結構：雙電源結構0.0460.2230.0450.2250.0460.2250.0460.1960.0360.196表表5.7 各種結構系統可靠性指標各種結構系統可靠性指標各種結構各種結構SAIFI次次/用戶用戶.aSAIDIh/用戶用戶.aASAI%ENSkW.h/aAENSkW.h/用用戶戶.a結構結構A：單回路放射式：單回路放射

22、式1.813.9599.954917950.03950.00結構結構B：手動切換：手動切換0.5h1.812.1599.975510750.02150.00結構結構B：自動投入：自動投入0.05h1.810.89799.98985350.03891.67結構結構C：正常開環，手動切換：正常開環，手動切換0.5h0.5960.50399.99422516.02503.204結構結構C：正常開環，自動投入：正常開環，自動投入0.05h0.5860.25499.99711269.85253.97結構結構C：正常閉環：正常閉環0.0360.19699.9977981.64196.33結構結構D：雙電源

23、結構：雙電源結構0.0420.21399.99751065.86213.1725.4 配電系統典型結構的可靠性分析配電系統典型結構的可靠性分析配電系統典型結構的可靠性分析結論：配電系統典型結構的可靠性分析結論： 單電源供電的放射式配電系統，在元件可用率確定的條件下，系統單電源供電的放射式配電系統，在元件可用率確定的條件下，系統串聯的元件越多，失效的概率就越大，系統可用率就越低。串聯的元件越多，失效的概率就越大，系統可用率就越低。 有備用電源的放射狀系統，不論備用電源的投入方式如何，其負荷有備用電源的放射狀系統，不論備用電源的投入方式如何，其負荷點的故障率均與單回路放射式結構相同。但負荷點的每次

24、故障平均點的故障率均與單回路放射式結構相同。但負荷點的每次故障平均停電持續時間及平均停電時間將會縮短，其縮短時間取決于備用電停電持續時間及平均停電時間將會縮短，其縮短時間取決于備用電源倒閘操作的時間。自動投入方式會大大縮短用戶停電時間。源倒閘操作的時間。自動投入方式會大大縮短用戶停電時間。 配電系統接入備用電源后，對改善干線某端用戶的供電質量效果明配電系統接入備用電源后，對改善干線某端用戶的供電質量效果明顯。其效果與備用電源的載荷能力有關。顯。其效果與備用電源的載荷能力有關。 配電系統因限制短路電流和簡化繼電保護的需要，常為開環運行方配電系統因限制短路電流和簡化繼電保護的需要，常為開環運行方式

25、，負荷在某一時刻只能從一個電源獲取電源。當開環的兩個系統式，負荷在某一時刻只能從一個電源獲取電源。當開環的兩個系統之一方式故障時，切除故障部分，并以此作為新的斷開點恢復系統之一方式故障時，切除故障部分，并以此作為新的斷開點恢復系統的運行。的運行。 環網供電系統負荷的可用率，隨著其與電源點的遠近變化，位于兩環網供電系統負荷的可用率，隨著其與電源點的遠近變化，位于兩電源中心的負荷可用率最低。環網結構與雙電源結構的可靠性相近，電源中心的負荷可用率最低。環網結構與雙電源結構的可靠性相近，而投資較少，是一種較好的結構。而投資較少，是一種較好的結構。5.5 考慮容量約束的配電系統可靠性評估考慮容量約束的配

26、電系統可靠性評估5.5.1 原理和模型原理和模型v 配電系統可靠性以連續性為準則，以用戶的停電頻率、配電系統可靠性以連續性為準則，以用戶的停電頻率、停電持續時間、供電可用率和故障引起的缺供電量作為停電持續時間、供電可用率和故障引起的缺供電量作為衡量指標。衡量指標。v 對放射形及并聯形配電系統，采用公式對放射形及并聯形配電系統，采用公式5.25.7計算。計算。v 對環形系統，一般先求出電源點與用戶之間的最小割集，對環形系統，一般先求出電源點與用戶之間的最小割集，然后求出相應的可靠性指標。然后求出相應的可靠性指標。v 可靠性事件分類：可靠性事件分類：TLOC (total loss of cont

27、inuity，全部失去連續性事件，全部失去連續性事件)：指負荷點：指負荷點具有等到引起停運的故障元件修復后才能恢復負荷正常供電的系具有等到引起停運的故障元件修復后才能恢復負荷正常供電的系統故障；統故障；PLOC (partial loss of continuity，部分失去連續性事件，部分失去連續性事件)：指元件：指元件故障不會導致負荷點和電源之間的所有通路都斷開的系統故障，故障不會導致負荷點和電源之間的所有通路都斷開的系統故障，但會造成線路但會造成線路(或變壓器或變壓器)過負荷或電壓越限，因而必須減少部分過負荷或電壓越限，因而必須減少部分或全部負荷點的負荷。或全部負荷點的負荷。5.5 考慮

28、容量約束的配電系統可靠性評估考慮容量約束的配電系統可靠性評估5.5.2 容量約束模型容量約束模型 配電系統中線路的故障停運引起的負荷變化必須考慮。配電系統中線路的故障停運引起的負荷變化必須考慮。在忽略線路電容、電阻和負荷無功的條件下，可用直流潮在忽略線路電容、電阻和負荷無功的條件下，可用直流潮流法與流法與Z矩陣法相結合求解配電網絡中線路故障或負荷點矩陣法相結合求解配電網絡中線路故障或負荷點減負荷時網絡的潮流分布。求出潮流后，很容易算出負荷減負荷時網絡的潮流分布。求出潮流后，很容易算出負荷點和系統可靠性指標。主要原理：點和系統可靠性指標。主要原理： 在不計入松弛母線的條件下形成系統阻抗矩陣在不計

29、入松弛母線的條件下形成系統阻抗矩陣Z1，并變換為導納，并變換為導納矩陣矩陣Y1。 在計入松弛母線和負荷阻抗的條件下形成另一個系統阻抗矩陣在計入松弛母線和負荷阻抗的條件下形成另一個系統阻抗矩陣Z2，并變換為導納矩陣并變換為導納矩陣Y2。 用用Z1和直流潮流法求解發電機和負荷點有注入功率時系統的潮流。和直流潮流法求解發電機和負荷點有注入功率時系統的潮流。負荷點削減負荷也可視為特殊的注入功率來處理。負荷點削減負荷也可視為特殊的注入功率來處理。1. 用下式修改用下式修改Z2，以反映負荷點削減負荷后負荷阻抗的變化，以反映負荷點削減負荷后負荷阻抗的變化 (5.8) , , , ,11T1oldnewjnj

30、njjbijZZZZZZZZ式中，式中， Zb對應新負荷的阻抗；對應新負荷的阻抗；Zij是是Zold中第中第i行第行第j列的阻抗。列的阻抗。5.5 考慮容量約束的配電系統可靠性評估考慮容量約束的配電系統可靠性評估 用式用式(5.9)修改修改Z2，以反映線路，以反映線路P-Q斷開斷開KIPQ0/IPQ且且IPQ(ZPPZQQ)/ZlinePQ式中，式中， ZLiZiLZPiZi ；當；當iL時，時，ZLLZPiZQiZlinePQ；IPQ0和和IPQ分別為故障前后在線路分別為故障前后在線路P-Q處的電流。處的電流。 當母線當母線P注入電流注入電流K時，將在線路時，將在線路i-j形成電流形成電流I

31、ijIijK(ZPiZPj)/Zlineij(5.12)任一線路故障前后導致任一線路故障前后導致P-Q處的電流變化，也將引起處的電流變化，也將引起i-j處的電流變化處的電流變化Iij IijK(ZPiZjP)old(ZPiZjP)new/Zlineij (5.13) 潮流的變化應加入直流潮流的計算結果。潮流的變化應加入直流潮流的計算結果。6. 檢查線路過負荷，必要時削減負荷點的負荷，重復步驟檢查線路過負荷，必要時削減負荷點的負荷，重復步驟36，使線路，使線路過負荷減到容限之內。（可采用就近削減負荷策略）過負荷減到容限之內。（可采用就近削減負荷策略）(5.9) 11111oldnewLnnLLn

32、LLnLLLLLZZZZZZZZZZZ5.5 考慮容量約束的配電系統可靠性評估考慮容量約束的配電系統可靠性評估5.5.3 可靠性指標可靠性指標vSAIFI系統平均停電頻率指標，單位：系統平均停電頻率指標，單位：a1；vCAIFI用戶平均停電頻率指標，單位：用戶平均停電頻率指標，單位：a1；vSAIDI系統平均停電持續時間指標，單位：系統平均停電持續時間指標，單位：h/a；vCAIDI用戶平均停電持續時間指標，單位：用戶平均停電持續時間指標，單位：h/a；vASAI 平均供電可用率指標；平均供電可用率指標；vENS 缺供電量，單位：缺供電量，單位：MW.h/avAENS 平均缺供電量，單位：平均

33、缺供電量，單位：MW.h/(用戶用戶.a)5.5.4 算例算例（略）（略）5.6 基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估Failure mode and effect analysis（FMEA）是通）是通過對系統中各元件狀態的搜索，列出全部可能的系過對系統中各元件狀態的搜索，列出全部可能的系統狀態，然后根據所規定的可靠性判據對系統的所統狀態，然后根據所規定的可靠性判據對系統的所有狀態進行檢驗分析，找出系統的故障模式集合，有狀態進行檢驗分析，找出系統的故障模式集合，查清其對系統的影響，求得系統的可靠性指標。查清其對系統的影響，求得系統的可靠性指標。

34、本節介紹一種結合最小割集法的本節介紹一種結合最小割集法的FMEA方法，該方法，該方法能夠考慮故障后的潮流和電壓約束，可應用于方法能夠考慮故障后的潮流和電壓約束，可應用于大規模配電系統可靠性評估。大規模配電系統可靠性評估。5.6 基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估5.6.1 基本原理基本原理基本思路基本思路：首先對系統進行預想事故的選擇，即確定負荷點失效事首先對系統進行預想事故的選擇，即確定負荷點失效事件，并對各個預想事件進行潮流分析和系統補救，形成事故影響報件，并對各個預想事件進行潮流分析和系統補救，形成事故影響報表，并將事故及其影響報表存入預

35、想事故表；再根據負荷點的故障表，并將事故及其影響報表存入預想事故表；再根據負荷點的故障集從預想事故表中提取相應的故障后果，計算出負荷點的可靠性指集從預想事故表中提取相應的故障后果，計算出負荷點的可靠性指標。系統可靠性指標則可從各負荷點的指標中分別得到。標。系統可靠性指標則可從各負荷點的指標中分別得到。負荷點失效事件負荷點失效事件：vTLOC：結構性失效，又稱全部失去連續事件，指當負荷點和所有：結構性失效，又稱全部失去連續事件，指當負荷點和所有電源點之間的所有通路都斷開時導致該負荷點全部失電。通過尋找電源點之間的所有通路都斷開時導致該負荷點全部失電。通過尋找配電網絡的最小割集可有效判斷出導致配電

36、網絡的最小割集可有效判斷出導致TLOC的停運組合。的停運組合。vPLOC：功能性失效，又稱部分失去連續事件，它考慮到各元件負：功能性失效，又稱部分失去連續事件，它考慮到各元件負載能力和系統電壓約束，則必須斷開或者削減某一點的負荷以消除載能力和系統電壓約束，則必須斷開或者削減某一點的負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過載電壓越限。可通過最小割集中元件組合來尋找可能引起PLOC事事件的停運組合。確定停運組合后，進行潮流計算并確定是否違反網件的停運組合。確定停運組合后，進行潮流計算并確定是否違反網絡約束，即可識別出是否會發生絡約束，即可識別出是否會發生PLOC事件。配電系

37、統對一階故障敏事件。配電系統對一階故障敏感，高階故障發生概率極低，因此略去三階及以上停運事件。感，高階故障發生概率極低，因此略去三階及以上停運事件。 可靠性指標計算應考慮：母線、變壓器、線路、電纜和開關設備可靠性指標計算應考慮：母線、變壓器、線路、電纜和開關設備等元件的強迫停運和計劃檢修的影響，以及系統負荷轉移的影響。等元件的強迫停運和計劃檢修的影響，以及系統負荷轉移的影響。5.6 基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估5.6.2 最小割集算法最小割集算法初始化系統拓撲信息初始化系統拓撲信息。形成源點、負荷點鏈表，得到支形成源點、負荷點鏈表，得到支

38、路元件關系；路元件關系；逐一搜索負荷點鏈表，并對每一負荷點按以下規逐一搜索負荷點鏈表，并對每一負荷點按以下規則對支路編碼得到新支路表。則對支路編碼得到新支路表。v 首先，對指定的有向支路、輸出支路、輸入支路進行編首先，對指定的有向支路、輸出支路、輸入支路進行編碼，其中輸入支路的輸入節點號改為碼，其中輸入支路的輸入節點號改為1；v 然后，對所有的無向支路進行編碼，同時復制所有無向然后，對所有的無向支路進行編碼，同時復制所有無向支路，以反映潮流的雙向流動；支路，以反映潮流的雙向流動；v 接著給負荷點形成新支路，對包含前述負荷點的新支路接著給負荷點形成新支路，對包含前述負荷點的新支路進行編碼，其輸出

39、節點（負荷點）號為進行編碼，其輸出節點（負荷點）號為0；1. 最后，對復制的無向支路按相反的順序進行編碼。最后，對復制的無向支路按相反的順序進行編碼。5.6 基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估5.6.2 最小割集算法最小割集算法形成負荷點的最小路。形成負荷點的最小路。v 對系統每一支路，分別得到其所有的前趨支路。防止多制支對系統每一支路，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：無向支路的新編號加上復路成為其自身的前趨支路的方法：無向支路的新編號加上復制支路的新編號是否等于制支路的新編號是否等于2倍的負荷點支路的新編號。

40、若否，倍的負荷點支路的新編號。若否，則不是自身復制，將該支路插入前趨支路鏈表。則不是自身復制，將該支路插入前趨支路鏈表。v 用遞歸算法從前趨支路鏈表中獲得自源點至負荷點的最小路：用遞歸算法從前趨支路鏈表中獲得自源點至負荷點的最小路：構造堆棧，首先將負荷點支路壓棧；遍歷前趨支路，若支路構造堆棧，首先將負荷點支路壓棧；遍歷前趨支路，若支路無前趨支路或由于某條支路導致路徑循環，則路徑刪除，否無前趨支路或由于某條支路導致路徑循環，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。則終止遍歷。存入

41、堆棧中的支路即為最小路。3. 根據新支路與原支路的對應關系，將最小路集用原支路表示；根據新支路與原支路的對應關系，將最小路集用原支路表示；根據支路元件的對應關系，得到以元件表示的采用二進制編根據支路元件的對應關系，得到以元件表示的采用二進制編碼的最小路矩陣。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可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估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 如果最小路矩陣中某一列元件都是如果最小路矩陣中某一列元件都是1，則矩陣的列所對應的元，則矩陣的列所對應的元素就是網絡的一階最小割集；素就是網絡的一階最小割集；v 將最小路

42、矩陣中任意兩列元素進行組合（邏輯加），如果組合將最小路矩陣中任意兩列元素進行組合（邏輯加），如果組合后的列元素都是后的列元素都是1，則該兩列元素就是網絡的一個二階割集；，則該兩列元素就是網絡的一個二階割集；v 依次類推，可以得到網絡的依次類推，可以得到網絡的2n階割集。階割集。v 求求nj階割集時，需校驗是否包含階割集時，需校驗是否包含ni(ni1nj1) 階最小割集。階最小割集。若是，此割集將作為非最小割集而舍棄。檢驗方法：若是，此割集將作為非最小割集而舍棄。檢驗方法：研究兩個割集研究兩個割集I（ni階最小割集）和階最小割集）和J（nj階最小割集），且階最小割集），且ninjIai，bi，c

43、i，A，有，有ni個元件；個元件；Jaj，bj，cj，A，有，有nj個元件；個元件；AIJ，若，若A的非零元件個數等于的非零元件個數等于ni，那么，割集，那么，割集J是是非最小割集，應予舍棄。非最小割集，應予舍棄。重復步驟重復步驟24直到負荷鏈表搜索完畢。直到負荷鏈表搜索完畢。5.6 基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估5.6.3 TLOC事件事件TLOC事件引起的相關負荷點可靠性指標可由串、并事件引起的相關負荷點可靠性指標可由串、并聯系統原理求得。聯系統原理求得。并聯元件可靠性評估涉及計劃檢修，考慮強迫停運與并聯元件可靠性評估涉及計劃檢修，考慮

44、強迫停運與強迫停運的重疊、強迫停運與檢修停運的重疊。強迫停運的重疊、強迫停運與檢修停運的重疊。5.6.4 PLOC事件事件分析時必須考慮在不滿足網絡約束時，對負荷點削減分析時必須考慮在不滿足網絡約束時，對負荷點削減的情況。可以采用啟發式的系統補救措施：的情況。可以采用啟發式的系統補救措施：v首先判斷故障所在饋線如果發生節點電壓越界，搜索距離節首先判斷故障所在饋線如果發生節點電壓越界，搜索距離節點最近的負荷點，將該處的負荷切除，直到母線電壓的值正常點最近的負荷點，將該處的負荷切除，直到母線電壓的值正常為止。為止。v如果發生線路過載，根據線路潮流方向，搜索離線路潮流方如果發生線路過載，根據線路潮流

45、方向，搜索離線路潮流方向的末端節點最近的負荷點，將該處的負荷切除，直到線路潮向的末端節點最近的負荷點，將該處的負荷切除，直到線路潮流的值正常為止。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可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估PLOC事件的狀態空間如圖事件的狀態空間如圖5.7所所示。由圖中可以導出：示。由圖中可以導出：vPLOC事件的發生率事件的發生率 ePeL(1P)rerL/(rerL)vPLOC事件平均持續時間事件平均持續時間 rrerH/(rerH)vPLOC事件中斷開的平均負荷事件中斷開的平均負荷 LL(t)dt /t1LSvL、rL和和rH之間的關系之間

46、的關系LHP/(1P) P/(1P)rH rL1/L(1P)rH/P元件運行元件運行元件停運元件停運負荷負荷LS元件停運元件停運負荷負荷LSLSePee(1-P)eHL圖圖5.7 PLOC事件的狀態空間圖事件的狀態空間圖圖中，圖中，e停運事件發生率；停運事件發生率；e停運平均持續時間停運平均持續時間re的倒的倒數；數；LS停運期間供給該負停運期間供給該負荷點的最大負荷；荷點的最大負荷；P負荷點負荷點負荷大于負荷大于LS的概率；的概率；rH 、rL分別為負荷水平大于、不分別為負荷水平大于、不大于大于LS的平均持續時間；的平均持續時間；H1/rH 、L1/rL 分別為負分別為負荷水平大于、不大于荷

47、水平大于、不大于LS的狀的狀態轉移率。態轉移率。5.6 基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估5.6.5 大規模配電系統可靠性評估算法流程大規模配電系統可靠性評估算法流程節點節點數據表數據表線路線路數據表數據表設備分布設備分布數據表數據表潮流控制潮流控制模塊模塊求解系統的常規潮流求解系統的常規潮流形成系統拓撲信息形成系統拓撲信息拓撲分析模塊拓撲分析模塊（最小割集分析）（最小割集分析）系統故障信息系統故障信息提取一個故障事件，并對提取一個故障事件，并對故障條件下的潮流求解故障條件下的潮流求解比較潮流結果比較潮流結果重構重構策略表策略表記錄事故處理結果

48、記錄事故處理結果系統故障補救：系統故障補救：負荷轉移負荷轉移節點電壓越限補救節點電壓越限補救線路過載補救線路過載補救A系統潮流結果系統潮流結果是否違限？是否違限？還有其他未評還有其他未評估系統故障？估系統故障？nyny5.6 基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估基于故障模式影響分析法的配電系統可靠性評估設備可靠性設備可靠性數據表數據表形成預想形成預想事故列表事故列表負荷點及其負荷點及其故障信息故障信息負荷點故障事件后果評估表負荷點故障事件后果評估表A負荷點的可靠性評估負荷點的可靠性評估系統的可靠性評估系統的可靠性評估圖圖5.9 可靠性評估系統的算法流程圖可靠性評估系統的算法流程圖節點節點

49、數據表數據表線路線路數據表數據表設備分布設備分布數據表數據表潮流控制潮流控制模塊模塊求解系統的常規潮流求解系統的常規潮流形成系統拓撲信息形成系統拓撲信息拓撲分析模塊拓撲分析模塊（最小割集分析）（最小割集分析）系統故障信息系統故障信息提取一個故障事件，并對提取一個故障事件，并對故障條件下的潮流求解故障條件下的潮流求解比較潮流結果比較潮流結果重構重構策略表策略表記錄事故處理結果記錄事故處理結果系統故障補救：系統故障補救：負荷轉移負荷轉移節點電壓越限補救節點電壓越限補救線路過載補救線路過載補救A系統潮流結果系統潮流結果是否違限？是否違限？還有其他未評還有其他未評估系統故障？估系統故障？nyny5.7

50、 20012001年全國主要城市供電可用率統計年全國主要城市供電可用率統計5.7.1 供電系統用戶供電可靠性評價規程供電系統用戶供電可靠性評價規程1988年頒發年頒發供電系統用戶供電可靠性評估規程供電系統用戶供電可靠性評估規程要點：要點：v 規定了適用范圍、基本內容、定義及分類、評價指標及計算公式規定了適用范圍、基本內容、定義及分類、評價指標及計算公式等。主要指標等。主要指標5個，參考指標個，參考指標18個。個。v 定義了供電可靠性、用戶、用戶統計單位、用戶容量、用戶設施、定義了供電可靠性、用戶、用戶統計單位、用戶容量、用戶設施、系統與設備的狀態。其中，用戶分別以電壓系統與設備的狀態。其中，用

51、戶分別以電壓380/220V，10(20.6)kV，35kV及以上等三個等級劃分為低壓用戶、中壓用戶和高壓用戶。及以上等三個等級劃分為低壓用戶、中壓用戶和高壓用戶。v 將停電性質分為故障停電和預安排停電兩大類。故障停電又分為將停電性質分為故障停電和預安排停電兩大類。故障停電又分為外部故障停電和內部故障停電。預安排停電則分為計劃停電、臨外部故障停電和內部故障停電。預安排停電則分為計劃停電、臨時停電和限電。時停電和限電。v 只統計造成用戶停電的事件及數據，不統計設備停運未造成用戶只統計造成用戶停電的事件及數據，不統計設備停運未造成用戶停電的事件及數據。停電的事件及數據。v 供電可靠率供電可靠率(R

52、S)、用戶平均停電時間、用戶平均停電時間(AIHC)和次數等和次數等3項主要指標，項主要指標，按按3個不同檔次來統計：個不同檔次來統計： 計及一切影響（計及一切影響（RS-1、AIHC-1）；）； 不計及外部影響（不計及外部影響（RS-2、AIHC-2） ； 不計及系統電源容量不足限電影響（不計及系統電源容量不足限電影響（RS-3、AIHC-3） 。5.7 20012001年全國主要城市供電可用率統計年全國主要城市供電可用率統計5.7.2 主要指標計算公式主要指標計算公式 計及一切影響時計及一切影響時AIHC-1每戶每次停電次數每戶每次停電次數/總用戶數總用戶數RS-1（1AIHC-1/統計期

53、間時間）統計期間時間）100 不計及外部影響時不計及外部影響時AIHC-2每戶每次停電次數每戶每次停電次數 因外部影響造成的停電時間因外部影響造成的停電時間/總用戶數總用戶數RS-2（1AIHC-2/統計期間時間）統計期間時間）100 不計及由于系統電源不足的影響時不計及由于系統電源不足的影響時AIHC-3用戶平均停電時間用戶平均限電停電時間用戶平均停電時間用戶平均限電停電時間RS-3（1AIHC-3/統計期間時間）統計期間時間）1005.7 20012001年全國主要城市供電可用率統計年全國主要城市供電可用率統計5.7.3 10kV用戶供電可靠性指標用戶供電可靠性指標表表5.17 10kV用

54、戶供電可靠性統計用戶供電可靠性統計年份統計單位個數RS-1/ AIHC-1/ (h/用戶)RS-1/ AIHC-1/ (h/用戶)19925799.17772.2999.64631.10199310599.00687.0799.63831.71199416199.29961.4199.64231.36199520399.07581.0399.7242426464.6599.74722.22199725599.71724.7999.80217.39199827599.81016.6299.82415.40199927799.86312.0199.86811.542000

55、28699.8899.76799.8939.417200131099.8978.99999.8988.944表表5.18 全國直轄市及省會城市全國直轄市及省會城市10kV用戶供電可靠性統計（按用戶供電可靠性統計（按RS-1排序）排序）序號序號城市城市用戶數用戶數供電可靠率供電可靠率/ 平均停電時間平均停電時間/(h/用戶用戶)RS-1RS-3AIHC-1AIHC-31濟南420499.98299.9821.5371.5372合肥398299.98099.9801.7771.7773石家莊636099.97899.9781.8991.8994廣州2037499.96699.9662.9872.9

56、875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211499.89499.8949.3169.3

57、1615武漢1275199.89399.9009.3458.770續表續表5.18 全國直轄市及省會城市全國直轄市及省會城市10kV用戶供電可靠性統計（按用戶供電可靠性統計（按RS-1排序）排序）序號序號城市城市用戶數用戶數供電可靠率供電可靠率/ 平均停電時間平均停電時間/(h/用戶用戶)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581999.8

58、7499.87411.03811.03821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246699.73999.73

59、922.86222.86230?？?27999.69299.69726.97126.5085.8 電壓驟降的可靠性評估電壓驟降的可靠性評估電壓驟降定義：電壓驟降定義：IEEE Voltage Sag：指供電系統中某點的工頻電：指供電系統中某點的工頻電壓有效值突然下降至額定值的壓有效值突然下降至額定值的1090，并，并在隨后的在隨后的10ms1min的短暫持續期后恢復正的短暫持續期后恢復正常。常。IEC Voltage Dip：電壓幅值的范圍為：電壓幅值的范圍為190額額定值。定值。產生原因：產生原因： 短路故障，如雷擊等；短路故障，如雷擊等； 大型電機的啟動，電弧爐、軋鋼機等沖擊負荷大型電機的

60、啟動，電弧爐、軋鋼機等沖擊負荷的投運等。的投運等。5.8 電壓驟降的可靠性評估電壓驟降的可靠性評估5.8.1 電壓驟降的評估方法電壓驟降的評估方法 基于電力網的電壓驟降特性、規律（幅值、持續時基于電力網的電壓驟降特性、規律（幅值、持續時間和發生頻率等）和負荷（或工業過程）的敏感曲線間和發生頻率等）和負荷（或工業過程）的敏感曲線（允許曲線）兩者的結合。包括：（允許曲線）兩者的結合。包括：v 基于實測數據的評估方法基于實測數據的評估方法系統平均有效值波動頻系統平均有效值波動頻率指標率指標SARFIX以及從屬的以及從屬的3個針對即時、瞬時和暫個針對即時、瞬時和暫時電壓驟降的子指標。時電壓驟降的子指標