配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法研究現(xiàn)狀與展望

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法研究現(xiàn)狀與展望

趙洪山，趙航宇

(華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，河北保定071003)

Current Status and Prospect of Reliability Evaluation Method for Distribution NetworkZHAO Hongshan, ZHAO Hangyu

(Department of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003,China)

摘要：配電網(wǎng)的可靠程度是決定供電可靠性的關(guān)鍵因素，配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法也被廣泛研究。根據(jù)前提條件的不同，將現(xiàn)有的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估進(jìn)行分類，介紹了不同類別下的可靠性評(píng)估方法，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)與適用的網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合當(dāng)前配電網(wǎng)可靠性評(píng)估中尚存在的不足與配電網(wǎng)的發(fā)展方向，對(duì)未來智能配電網(wǎng)下的可靠評(píng)估需要研究的地方進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；可靠性評(píng)估；現(xiàn)狀；展望

文章編號(hào)：1007-2322(2015)05-0015-06

中圖分類號(hào)：TM715

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)

收稿日期：2015-03-15

作者簡(jiǎn)介：

Abstract：The reliability of distribution network is key factor for the power supply reliability, and the reliability evaluation method for distribution network has also been studied widely. According to different conditions, the existing reliability evaluation method for distribution network is classified in this paper. Different reliability evaluation method is introduced, and the advantages, disadvantages and the applicability of each method are also researched. By combining the shortcomings in reliability evaluation for distribution network and the development direction of distribution network, the problems of reliability evaluation that need to be researched in the future intelligent distribution network are prospected.

Keywords：distribution system; reliability evaluation; current status; prospect

0引言

配電網(wǎng)直接連接著用戶，是決定供電可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，統(tǒng)計(jì)也表明大部分的停電事故都是因?yàn)榕渚W(wǎng)側(cè)故障造成的，因此近些年來配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估一直受到了廣泛的關(guān)注。配電網(wǎng)的可靠性主要通過可靠性指標(biāo)來體現(xiàn)，目前大部分關(guān)于配電網(wǎng)可靠性的文獻(xiàn)也側(cè)重于對(duì)可靠性指標(biāo)的計(jì)算。由于配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，元件數(shù)目和種類眾多，因此配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估是一個(gè)非常繁瑣的問題，但針對(duì)這個(gè)問題已經(jīng)有許多方法被提出。這些可靠性評(píng)估方法的前提條件和適用的配電網(wǎng)各異：有些只針對(duì)簡(jiǎn)單輻射狀的配電網(wǎng)，而有些則適用于含有復(fù)雜分支線路或者含有弱環(huán)網(wǎng)的配電網(wǎng)；有些認(rèn)為配電網(wǎng)元件傳輸功率不受限制，在理想條件下考慮配電網(wǎng)的故障重構(gòu)，有些則考慮了轉(zhuǎn)供元件最大傳輸容量的限制；有些在可靠性計(jì)算時(shí)將故障率作為常數(shù)對(duì)待，有些則考慮了元件的非恒定故障率；有些只針對(duì)傳統(tǒng)的單電源配電網(wǎng)，有些則考慮的分布式電源或微網(wǎng)的接入。此外，各種方法在計(jì)算時(shí)間與計(jì)算精度上也各有優(yōu)缺點(diǎn)。

本文對(duì)近些年國(guó)內(nèi)外配電網(wǎng)可靠性相關(guān)研究進(jìn)行了深入的探討，在對(duì)其分類的基礎(chǔ)上指出了各類方法適用的條件和存在的不足。結(jié)合可靠性評(píng)估尚存在的不足和當(dāng)前配電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展方向，對(duì)未來配電網(wǎng)可靠評(píng)估需要研究和改進(jìn)的地方進(jìn)行了展望。

1傳統(tǒng)的可靠性評(píng)估方法

1.1概述

一般情況下，將配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法可以分為模擬法[1-2]和解析法[3-12]。模擬法即蒙特卡洛模擬法，該方法通過對(duì)元件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行采樣來模擬配電網(wǎng)的運(yùn)行，通過對(duì)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)停電次數(shù)與停電時(shí)間的統(tǒng)計(jì)來得到負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)，進(jìn)而求得系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。模擬法的計(jì)算復(fù)雜性受系統(tǒng)規(guī)模影響較小，適用于大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性評(píng)估。但是，模擬法的計(jì)算結(jié)果精度取決于模擬的年限，如果要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確的可靠性評(píng)估，勢(shì)必會(huì)消耗較長(zhǎng)時(shí)間。

解析法根據(jù)處理對(duì)象的不同可以分為以元件為對(duì)象和以負(fù)荷點(diǎn)為對(duì)象2類。以元件為對(duì)象的方法依次分析每個(gè)元件故障給各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)帶來的影響，通過故障概率、故障時(shí)間的疊加得到各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)。以負(fù)荷點(diǎn)為對(duì)象的處理方法則針對(duì)每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，尋找其供電路徑，然后分析供電路徑上元件故障給負(fù)荷點(diǎn)帶來的影響。

1.2以元件為對(duì)象的處理方法

故障模式影響分析(failure mode effect analysis, FMEA)法是最基本的可靠性評(píng)估算法，也是以元件為對(duì)象進(jìn)行分析的方法。該方法逐個(gè)分析元件故障產(chǎn)生的影響，形成故障模式影響表，通過各個(gè)故障模式產(chǎn)生的概率，綜合求得可靠性指標(biāo)。故障模式影響分析法思路清晰，但故障模式個(gè)數(shù)隨元件個(gè)數(shù)快速增長(zhǎng)，因此只適用于小規(guī)模的配電網(wǎng)可靠性分析。此外，一些方法如故障枚舉法、故障遍歷法[3]等實(shí)際上也是通過枚舉(遍歷)元件故障產(chǎn)生的影響來計(jì)算可靠性指標(biāo)，本質(zhì)上與故障模式影響分析法相同。

在故障模式影響分析法的基礎(chǔ)上，又產(chǎn)生了許多基于網(wǎng)絡(luò)等值簡(jiǎn)化思想的方法，如饋線分區(qū)法[4]、分塊法[5]、網(wǎng)絡(luò)等值法[6]、網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化法[7]等。這些方法本質(zhì)相同，都是對(duì)產(chǎn)生故障影響相同的元件進(jìn)行組合，用一個(gè)等效元件進(jìn)行替代，并通過相應(yīng)的等值計(jì)算公式求取等效元件的故障率和故障的平均修復(fù)時(shí)間，這樣大大減小枚舉元件的個(gè)數(shù)，降低了計(jì)算量。

1.3以負(fù)荷點(diǎn)為對(duì)象的處理方法

最小路法[8-10]是一種典型的以負(fù)荷點(diǎn)為對(duì)象的可靠性評(píng)估方法。對(duì)于某個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，先搜索其到電源點(diǎn)的最小路，將系統(tǒng)元件分為最小路上的元件和非最小路上的元件，然后分別處理這2類元件對(duì)負(fù)荷點(diǎn)故障的影響。文獻(xiàn)[8]基于最小路法，計(jì)及了最小路上備用電源和分段開關(guān)的影響，同時(shí)考慮了非最小路上的分支線保護(hù)。該算法適用于輻射狀的配電網(wǎng)，但網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜時(shí)尋找各負(fù)荷點(diǎn)最小路所需時(shí)間較長(zhǎng)，計(jì)算速度較慢。文獻(xiàn)[9]以負(fù)荷點(diǎn)為研究對(duì)象，并指出以負(fù)荷點(diǎn)為中心的方法在只需評(píng)估單個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)時(shí)有著巨大的優(yōu)勢(shì)。但是對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，往往是要評(píng)估各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)和整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，很少有只評(píng)估單個(gè)負(fù)荷點(diǎn)可靠性的情況。

最小割集法[11-12]同樣是以負(fù)荷點(diǎn)為對(duì)象的可靠性評(píng)估方法。最小割集是引起系統(tǒng)失效的元件集合的最小子集，只要集合中存在未失效元件，系統(tǒng)就不會(huì)失效。該方法的基本思想是：對(duì)于每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，先尋找其最小割集，然后利用最小割集查出引起負(fù)荷點(diǎn)失去供電的故障模式，進(jìn)而求得可靠性指標(biāo)。需要指出的是，最小割集法主要應(yīng)用于含回路的配電網(wǎng)可靠性分析。對(duì)于目前有些高壓配電網(wǎng)少環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式的情形，文獻(xiàn)[11]采用搜索樹方法尋找負(fù)荷點(diǎn)的最小割集，同時(shí)考慮了檢修和備用電源的影響，提出了一種適用于含環(huán)網(wǎng)的高壓配電網(wǎng)可靠性評(píng)估。但是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，搜索每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的最小割集將消耗很長(zhǎng)時(shí)間，形成最小割集的方法有待進(jìn)一步研究。

2考慮元件容量約束的可靠性評(píng)估方法

對(duì)于單電源輻射形配電網(wǎng)，故障發(fā)生后切除故障區(qū)域及其下游的供電，不存在負(fù)荷的轉(zhuǎn)代問題，因此不用考慮元件容量的約束。但是，簡(jiǎn)單輻射狀配電網(wǎng)供電可靠性差，目前我國(guó)絕大部分城市配電網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)了手拉手、多分段多聯(lián)絡(luò)等多種形式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。故障發(fā)生后，故障下游區(qū)域可以通過聯(lián)絡(luò)線路尋找新的供電路徑，而不必長(zhǎng)時(shí)間處于停電狀態(tài)。通過聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)代故障下游區(qū)域負(fù)荷，將會(huì)增加原有饋線的負(fù)載，可能會(huì)產(chǎn)生線路、變壓器容量越限，或者節(jié)點(diǎn)電壓低于額定標(biāo)準(zhǔn)等問題。很多可靠性評(píng)估算法并沒有涉及通過聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)代負(fù)荷后的二次潮流約束問題，認(rèn)為線路和變壓器有足夠大的傳輸容量，這就使得評(píng)估得到的各項(xiàng)可靠性指標(biāo)過于樂觀。對(duì)于目前對(duì)考慮元件容量約束的處理方法，可以將其分為2類。

2.1基于潮流計(jì)算的容量約束判斷

故障切除后，通過潮流計(jì)算來判斷元件容量是否滿足約束條件并通過供需容量比較定量的削減負(fù)荷。因?yàn)榭煽啃栽u(píng)估需要進(jìn)行大量的潮流計(jì)算，所以潮流計(jì)算的效率對(duì)可靠性評(píng)估算法的計(jì)算量有著至關(guān)重要的影響。

文獻(xiàn)[13]將環(huán)形系統(tǒng)中引起故障的事件分為全部失去連通性事件和部分失去連通性事件，對(duì)于部分失去連通性事件，負(fù)荷點(diǎn)和電源之間的連通路徑并沒有全部斷開，但部分負(fù)荷通過新的路徑獲得供電會(huì)引起線路過載或電壓越界。在二次潮流計(jì)算時(shí)，忽略線路的電容和電阻，采用直流潮流法計(jì)算二次潮流分布，檢查線路是否過負(fù)荷，若過負(fù)荷則對(duì)負(fù)荷進(jìn)行削減，由此計(jì)算可靠性指標(biāo)。

故障發(fā)生后配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而采用前推回代法計(jì)算二次潮流則需要重新查找供電路徑，采用“節(jié)點(diǎn)-支路”關(guān)聯(lián)矩陣法則需要修正矩陣，這兩種方法的計(jì)算復(fù)雜程度都較大。針對(duì)這個(gè)問題，文獻(xiàn)[14]以配電網(wǎng)潮流計(jì)算公式為基礎(chǔ)，提出共軛負(fù)荷矩的概念，并在其基礎(chǔ)上估計(jì)節(jié)點(diǎn)電壓和送端受端二次潮流，提高了節(jié)點(diǎn)電壓約束、元件功率容量約束判斷的速度。

文獻(xiàn)[15]在最小路法的形式上提出遞推等值的可靠性評(píng)估簡(jiǎn)化算法，基于輻射電網(wǎng)的逆流編號(hào)法，提出一種與前推回代法具有相似形式的牛頓法，不但具有前推回代法簡(jiǎn)單、易于編程的優(yōu)點(diǎn)，還兼具牛頓法二次收斂特性，提高可靠性評(píng)估計(jì)算效率。

2.2基于饋線掛接變壓器容量判斷方法

基于以下兩點(diǎn)原因，可以不必采用精確的潮流計(jì)算來衡量元件的容量約束：

① 采用潮流計(jì)算法來分析配電網(wǎng)故障后的潮流狀況，需要知道各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的有功功率和無功功率。而目前我國(guó)大部分配電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)水平?jīng)]法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的功率情況，也沒有通信系統(tǒng)將采集到的實(shí)時(shí)功率數(shù)據(jù)上傳到配電管理中心，基于歷史數(shù)據(jù)估計(jì)負(fù)荷點(diǎn)的有功無功功率本來就存在很大的誤差，所以沒有必要采用精確的潮流計(jì)算法去判斷是否滿足轉(zhuǎn)供容量的約束。

② 輻射狀運(yùn)行配電網(wǎng)源流關(guān)系清晰，潮流計(jì)算只補(bǔ)充了因網(wǎng)損帶來的附加信息，因饋線最大允許電流設(shè)定本身就有一定裕度，所以忽略網(wǎng)損帶來的影響。

文獻(xiàn)[16]基于配電變壓器的負(fù)載率和饋線的同時(shí)率，提出校驗(yàn)饋線轉(zhuǎn)供容量約束的方法，在滿足時(shí)間工程需要的同時(shí)，大大降低了計(jì)算量。

文獻(xiàn)[17]同樣以饋線上掛接的變壓器容量為參考，負(fù)荷轉(zhuǎn)供的目標(biāo)是使停電區(qū)域的用戶數(shù)最少。同時(shí)該文獻(xiàn)考慮了預(yù)安排停電對(duì)供電可靠性的影響，由故障引起的可靠性指標(biāo)和由預(yù)安排停電情況下的可靠性指標(biāo)進(jìn)行疊加得到最終的可靠性指標(biāo)，結(jié)果更符合實(shí)際情況。

2.3兩種方法比較

對(duì)于一般城市的配電網(wǎng)，尚沒有對(duì)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)配置功率采集裝置，負(fù)荷點(diǎn)功率的大小都是通過整條饋線載流量的大小估計(jì)得到。在負(fù)荷點(diǎn)功率都存在較大誤差的情況下，采用精確的潮流計(jì)算法去判斷轉(zhuǎn)供容量約束并不能提高判斷的準(zhǔn)確性，反而增加了計(jì)算時(shí)間，采用基于饋線掛接的變壓器容量來判斷轉(zhuǎn)供容量約束更為合理。對(duì)于二次設(shè)備比較完善的配電網(wǎng)，如配電自動(dòng)化試點(diǎn)城市，其對(duì)供電可靠性要求更高，而且也實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用潮流計(jì)算法來判斷轉(zhuǎn)供容量約束則更為準(zhǔn)確合理。

3考慮參數(shù)不確定的可靠性評(píng)估方法

一般的可靠性評(píng)估建立在隨機(jī)數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上，可靠性指標(biāo)也多為期望值。然而，配電網(wǎng)的元件參數(shù)受天氣、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行狀態(tài)等一系列因素影響，具有很強(qiáng)的不確定性，因此若將其作為常數(shù)對(duì)待往往會(huì)使可靠性計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況間存在一定的差異。對(duì)于配電網(wǎng)元件參數(shù)的不確定，已有文獻(xiàn)進(jìn)行了相關(guān)研究。

文獻(xiàn)[18]介紹了4種不確定信息的基本數(shù)學(xué)理論，基于目前的可靠性評(píng)估方法，概述了在不確定性數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上的電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估的總體框架。和確定參數(shù)的可靠性評(píng)估相比，不確定信息的可靠性評(píng)估計(jì)算量增加并不大，但計(jì)算出的可靠性指標(biāo)包含更多的信息，能更準(zhǔn)確地體現(xiàn)配電網(wǎng)的可靠性。

文獻(xiàn)[19]針對(duì)一些元件參數(shù)不確定但可以限定在某一個(gè)范圍內(nèi)的情況，在區(qū)間數(shù)及其運(yùn)算規(guī)則的基礎(chǔ)上推到出區(qū)間計(jì)算的反演公式，提出配電網(wǎng)可靠性分析的改進(jìn)區(qū)間數(shù)法。文獻(xiàn)[20-21]分別介紹了盲數(shù)和聯(lián)系數(shù)的基本概念與運(yùn)算規(guī)則，并在其基礎(chǔ)上建立可靠性評(píng)估模型，求取了可靠性指標(biāo)的盲數(shù)和聯(lián)系數(shù)形式，較好地體現(xiàn)了原始參數(shù)不確定性對(duì)配電網(wǎng)可靠性帶來的影響。文獻(xiàn)[22]改進(jìn)了序貫蒙特卡洛模型法中的元件狀態(tài)采樣模型，計(jì)算了元件可靠性參數(shù)服從不同分布時(shí)可靠性指標(biāo)的分布狀態(tài)，為配電網(wǎng)的規(guī)劃與運(yùn)行提供有價(jià)值的參考信息。文獻(xiàn)[23]同樣指出元件故障率參數(shù)的分析和確定是可靠性分析的基礎(chǔ)，建立元件故障率的全壽命周期分布模型并提出研究步驟。

上述方法均考慮了元件參數(shù)的不確定對(duì)可靠性評(píng)估的影響，并建立模型計(jì)算可靠性指標(biāo)。但是，正因?yàn)樵?shù)的不確定性，所以其很難獲取，文獻(xiàn)中使用的參數(shù)也都帶著一定的假設(shè)。初始參數(shù)作為可靠性評(píng)估已知條件，其準(zhǔn)確性直接決定了可靠性評(píng)估的準(zhǔn)確性。如果不確定參數(shù)選擇不當(dāng)，不但增加了可靠性評(píng)估的計(jì)算量，而且也不能提高可靠性指標(biāo)的準(zhǔn)確與合理性。

4考慮分布式電源接入的可靠性評(píng)估方法

分布式電源(distributed generator, DG)憑借發(fā)電方式靈活、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地被接入到配電網(wǎng)中，在給配電網(wǎng)運(yùn)行方式帶了變化的同時(shí)，也給配電網(wǎng)的可靠性帶來一定的影響。

文獻(xiàn)[24]依據(jù)負(fù)荷重要程度將其劃分為不同的等級(jí)，以等值負(fù)荷最大為目標(biāo)建立孤島運(yùn)行模型，并在改進(jìn)最小路法的基礎(chǔ)上評(píng)估接入DG的配電網(wǎng)可靠性。文獻(xiàn)[25]在區(qū)間數(shù)和區(qū)間運(yùn)算概念的基礎(chǔ)上，考慮了原始參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化的情況，采用網(wǎng)絡(luò)等值化簡(jiǎn)法對(duì)接入DG的配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，并分析了DG接入位置不同對(duì)可靠性的影響。文獻(xiàn)[26]在GO方法的基礎(chǔ)上建立含DG接入的可靠性評(píng)估模型。但是，上述文獻(xiàn)中均認(rèn)為DG輸出功率是在額定功率范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)的量，這與實(shí)際情況存在較大差異。

分布式電源輸出功率具有不確定性，并不能保證其能夠時(shí)刻提供滿足用戶需求的有功無功功率，接入DG的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估與沒有接入的最大區(qū)別就是判斷各種運(yùn)行狀態(tài)下的功率供求關(guān)系，并確定相應(yīng)的負(fù)荷削減策略。所以，評(píng)估DG接入的配電網(wǎng)可靠性，首先要對(duì)DG輸出功率進(jìn)行建模。常用的分布式電源模型有兩種，一種是時(shí)序模型[30-33]，另一種是概率模型[27-29,34-35]。時(shí)序模型一般以1h為功率變化的單位，計(jì)算一年8 760h內(nèi)風(fēng)機(jī)輸出功率序列。概率模型則通過聚類方法，將采樣得到的功率進(jìn)行分類，得到若干種不同輸出功率及其對(duì)應(yīng)的概率。其次，建立負(fù)荷模型。負(fù)荷模型同樣分為時(shí)序模型和概率模型，且負(fù)荷模型一般與分布式電源模型對(duì)應(yīng)。

文獻(xiàn)[29]利用1h內(nèi)風(fēng)速信息，通過風(fēng)機(jī)的功率特性曲線求取風(fēng)機(jī)不同輸出功率的概率模型，負(fù)荷同樣采用概率模型，利用最小割集法對(duì)接入風(fēng)機(jī)作為系統(tǒng)備用電源的配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，得出了風(fēng)機(jī)的接入對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性有一定提高的結(jié)論。

文獻(xiàn)[30]通過風(fēng)速數(shù)據(jù)和風(fēng)機(jī)的功率特性曲線建立風(fēng)機(jī)輸出功率的時(shí)序模型，通過光強(qiáng)數(shù)據(jù)和光伏電池的功率特性曲線建立光伏電池輸出功率的時(shí)序模型，通過負(fù)荷年-周、周-日、日-小時(shí)曲線建立負(fù)荷大小的時(shí)序模型，采用序貫蒙特卡洛模擬法對(duì)分布式電源和負(fù)荷功率進(jìn)行同步采用，建立負(fù)荷削減模型滿足功率供求約束，通過長(zhǎng)時(shí)間的模擬求得接入風(fēng)機(jī)和光伏電池的配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)。該方法思路清晰，但是對(duì)規(guī)模較大的系統(tǒng)要得到精確的可靠性指標(biāo)，需要模擬的時(shí)間較長(zhǎng)。

為了平滑分布式電源輸出功率的波動(dòng)性，通常將儲(chǔ)能裝置與分布式電源結(jié)合，以改善供電的質(zhì)量與可靠性。文獻(xiàn)[31]在分布式電源模型的基礎(chǔ)上引入鉛酸蓄電池，對(duì)系統(tǒng)故障后的模式進(jìn)行了詳細(xì)的說明，基于序貫蒙特卡洛模擬法求取可靠性指標(biāo)，并探討了不同充放電策略的影響，使得可靠性評(píng)估結(jié)果更為合理。同樣，該方法也有計(jì)算精度與模擬時(shí)間矛盾的問題。

微網(wǎng)將分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能以及控制裝置有機(jī)地結(jié)合到中低壓配電網(wǎng)中，它既可以與配電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可以與主網(wǎng)斷開獨(dú)立運(yùn)行。隨著微網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與完善，它將成為分布式電源接入配電網(wǎng)的最有效運(yùn)行方式。文獻(xiàn)[36-39]深入探討了微網(wǎng)接入的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估。

5研究情景展望

5.1對(duì)元件可靠性參數(shù)進(jìn)行精確統(tǒng)計(jì)

元件的可靠性參數(shù)作為配電網(wǎng)可靠性評(píng)估的基礎(chǔ)，直接決定著可靠性評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。但多數(shù)文獻(xiàn)在評(píng)估配電網(wǎng)可靠性的時(shí)候都是通過引用文獻(xiàn)[40]中的數(shù)據(jù)獲得，而該文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間較久，不能準(zhǔn)確反映當(dāng)下配電網(wǎng)的實(shí)際情況。分布式電源接入配電網(wǎng)的研究處于初級(jí)階段，尚無全面有效的可靠性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。原始可靠性參數(shù)的精確性直接決定了可靠性評(píng)估結(jié)果的精確性，完善配電基礎(chǔ)可靠性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與管理，將是一項(xiàng)基礎(chǔ)而又有深遠(yuǎn)影響的工作。

5.2需求響應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響

隨著電力市場(chǎng)建設(shè)的推進(jìn)，需求響應(yīng)(demand response, DR)技術(shù)作為需求側(cè)管理的核心項(xiàng)目被引入到電力系統(tǒng)中來。基于電價(jià)的需求響應(yīng)通過電價(jià)的變化來改變用戶的用電習(xí)慣，達(dá)到消峰填谷的目的[41]。負(fù)荷曲線的優(yōu)化不僅帶來了經(jīng)濟(jì)效益，同樣會(huì)對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性產(chǎn)生影響，負(fù)荷高峰期負(fù)載率的下降將在一定程度上降低配電網(wǎng)故障的風(fēng)險(xiǎn)，但關(guān)于這方面的研究還未見報(bào)道。在基于激勵(lì)的需求響應(yīng)中，并不是所有負(fù)荷停電都會(huì)影響用戶的供電滿意程度，必要時(shí)可以削減部分負(fù)荷來保證配電網(wǎng)的安全或者經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這種機(jī)制下，傳統(tǒng)的可靠性指標(biāo)體系難以適用，新的可靠性指標(biāo)體系與可靠性評(píng)估方法有待研究。

5.3含微網(wǎng)的新型配電網(wǎng)可靠性評(píng)估

隨著新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與智能電網(wǎng)的建設(shè)，越來越多的分布式電源被接入到配電網(wǎng)中將成為趨勢(shì)，分布式電源的接入改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的運(yùn)行模式，其輸出功率的隨機(jī)性與間歇性也將對(duì)配電網(wǎng)可靠性評(píng)估產(chǎn)生重要影響。雖然目前已有文獻(xiàn)研究了分布式電源或微網(wǎng)接入后的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法，但仍然存在著一些重要問題有待解決：

① 分布式電源、負(fù)荷與儲(chǔ)能裝置的精確建模。在目前的可靠性評(píng)估方法中，無論是分布式電源的時(shí)序模型還是概率模型都無法準(zhǔn)確描述分布式電源實(shí)際的輸出功率情況，負(fù)荷模型同樣過于粗略。在儲(chǔ)能裝置模型方面，假設(shè)儲(chǔ)能裝置是高度自治可控的，分布式電源發(fā)出功率大于負(fù)荷時(shí)，所有多于功率完全被儲(chǔ)能裝置所接收，這種理想化的假設(shè)將使可靠性評(píng)估結(jié)果過于樂觀。更有效的可靠性評(píng)估仍依賴于系統(tǒng)元件的精確建模。

② 有效配電網(wǎng)運(yùn)行模式分析。在孤島劃分策略方面，目前只簡(jiǎn)單考慮了功率平衡，并沒有考慮到配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的平滑過渡，控制策略能否實(shí)現(xiàn)，因此在實(shí)際中并不一定有效。此外，分布式電源的接入將會(huì)給配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、保護(hù)邏輯、故障定位時(shí)間等方面都帶來了影響，可靠性評(píng)估中忽略這些這些影響或?qū)⑦@些影響理想化處理都將影響評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此有必要結(jié)合實(shí)際情況，更深入地分析分布式電源接入后系統(tǒng)的運(yùn)行模式。

③ 微網(wǎng)作為分布式電源接入配電網(wǎng)的有效運(yùn)行方式，其運(yùn)行方式、運(yùn)行特性以及與配電網(wǎng)相互影響機(jī)理將直接影響配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，這些方面也有待細(xì)化研究。同時(shí)，微網(wǎng)作為一個(gè)整體，其自身可靠性指標(biāo)體系與可靠性評(píng)估方法有待完善。

6結(jié)束語(yǔ)

隨著人們對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性越發(fā)重視，關(guān)于配電網(wǎng)可靠性的研究也越來越多。本文對(duì)近些年國(guó)內(nèi)外配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法進(jìn)行分析，并對(duì)未來配電網(wǎng)可靠性評(píng)估的方向進(jìn)行展望：

① 根據(jù)前提條件的不同，將現(xiàn)有的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估方法進(jìn)行分類。對(duì)不同類別的評(píng)估方法進(jìn)行研究，分析其優(yōu)缺點(diǎn)與適用的配電網(wǎng)。

② 元件可靠性參數(shù)的精確性直接決定了可靠性評(píng)估結(jié)果的精確性，配電網(wǎng)基礎(chǔ)可靠性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與管理工作有待完善。

③ 智能配電網(wǎng)下分布式電源與儲(chǔ)能裝置的接入、需求響應(yīng)技術(shù)的引入等都將對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性產(chǎn)生重要影響，新的可靠性指標(biāo)體系與可靠性評(píng)估方法有待進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯：林海文)