配電自動化數(shù)據(jù)傳輸有誤對配電系統(tǒng)供電可靠性的影響

羅鳳章, 楊文濤, 張?zhí)煊? 王成山, 魏冠元, 姚良忠

(1. 智能電網(wǎng)教育部重點實驗室, 天津大學(xué), 天津市 300072; 2. 國網(wǎng)能源研究院有限公司, 北京市 102209; 3. 中國電力科學(xué)研究院有限公司, 北京市 100192)

0 引言

配電自動化系統(tǒng)(distribution automation system,DAS)以一次網(wǎng)架和設(shè)備為基礎(chǔ),綜合利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),集成配電網(wǎng)實時信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息等,實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制和配電自動化管理,是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行與用戶安全用電的重要保障,也是實現(xiàn)未來智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分[1-2]。

配電自動化系統(tǒng)加上其所管理的配電物理系統(tǒng),可視為一類典型的信息物理系統(tǒng)(cyber-physical system,CPS)[3]。其信息環(huán)節(jié)對所管理的物理配電系統(tǒng)的安全可靠供電具有不可忽略的影響。一方面,若配電終端單元故障或由于不可控因素導(dǎo)致的配電終端單元數(shù)據(jù)傳輸有誤,將會使主站得到錯誤數(shù)據(jù)而拒絕或錯誤執(zhí)行命令,從而影響整個配電網(wǎng)的可靠性;另一方面,由于不同通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信方式引起的通信網(wǎng)絡(luò)堵塞[4]、通信延時與中斷等將可能導(dǎo)致系統(tǒng)所承受的擾動無法及時反饋[5-6],從而影響配電網(wǎng)的可靠性。不同于主網(wǎng)調(diào)度自動化電網(wǎng)節(jié)點全覆蓋、設(shè)備全監(jiān)控的要求,由于配電網(wǎng)設(shè)備點多面廣和輻射狀運(yùn)行的特點以及投資等方面的原因,配電自動化的建設(shè)一般采取部分節(jié)點遙控、部分節(jié)點遙測的方式實現(xiàn)10 kV配電網(wǎng)信息采集,通過數(shù)據(jù)共享完成配電網(wǎng)信息全覆蓋和10 kV關(guān)鍵節(jié)點控制。配電終端單元和通信網(wǎng)絡(luò)作為信息系統(tǒng)中的重要組成部分,其在保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電中的作用也愈發(fā)重要。

目前有關(guān)信息—物理電力系統(tǒng)可靠性的研究已經(jīng)成為業(yè)界所關(guān)注的重要熱點之一。一類研究關(guān)注應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的各類信息系統(tǒng),如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(supervisory control and data acquisition,SCADA)系統(tǒng)[7-8]、廣域閉環(huán)控制系統(tǒng)[9-10]、廣域保護(hù)系統(tǒng)[10]等,僅對信息物理系統(tǒng)信息部分進(jìn)行建模,分析信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)通信環(huán)節(jié)等各個環(huán)節(jié)故障對整個信息系統(tǒng)可靠性的影響,此類研究沒有進(jìn)一步研究信息系統(tǒng)故障對電力物理系統(tǒng)的影響。還有一類研究關(guān)注配電自動化系統(tǒng)終端的類型、位置對電力系統(tǒng)可靠性的影響,但沒有計及配電自動化系統(tǒng)終端本身的故障對配電系統(tǒng)供電可靠性的影響。針對配電自動化系統(tǒng)中信息傳輸問題的研究也已有一些成果,主要集中于配電自動化信息安全方案設(shè)計[11]、信息安全評估[12]、檢測[13]與信息通信[14-15]方面。而“三遙”和“二遙”終端[16]作為實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)信息采集、監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制的重要組成部分,也是耦合信息物理兩大系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),如何考慮其信息傳輸有誤對電力系統(tǒng)供電可靠性的影響仍有較多基礎(chǔ)工作亟待開展。

為評估配電自動化信息傳輸錯誤對配電系統(tǒng)供電可靠性的影響,本文首先以饋線分段聯(lián)絡(luò)模型為基礎(chǔ),構(gòu)建基于供電可靠性指標(biāo)以及包含故障定位、故障隔離和故障處理恢復(fù)環(huán)節(jié)細(xì)分的饋線故障模式后果分析解析模型;隨后,引入信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤場景,提出相應(yīng)的可靠性指標(biāo)修正模型和修正策略;最后,以系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量為指標(biāo),評估配電自動化信息傳輸有誤對配電系統(tǒng)供電可靠性的影響。通過算例驗證了模型和算法的有效性。

1 配電網(wǎng)絡(luò)m分段n聯(lián)絡(luò)模型

為研究問題的方便,本文將所研究的配電自動化終端主要限于隨分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)置的饋線自動化終端。實際配電網(wǎng)絡(luò)可以抽象為一系列配備分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線組的形式。其中,一條典型饋線主干的分段聯(lián)絡(luò)示意圖如圖1所示。

圖1 典型饋線m分段n聯(lián)絡(luò)示意圖Fig.1 Schematic diagram of typical feeder with m subsection switches and n tie switches

圖1中,該饋線含有m-1個線路分段開關(guān),被分為m段,同時含有n個聯(lián)絡(luò)開關(guān)(一般m≥n)。i為分段區(qū)域的編號,并稱其逆潮流方向編號小于i的區(qū)段為其上游分段區(qū)域,而稱其順潮流方向編號大于i的區(qū)段為其下游分段區(qū)域。Pi為第i個分段區(qū)域供電的全部負(fù)荷的等效負(fù)荷之和;Ui為第i個分段區(qū)域供電的用戶總數(shù);li為第i個分段區(qū)域的等效線路長度;fi為第i個分段區(qū)域的等效設(shè)備故障率;zk為該分段開關(guān)位置處配置配電自動化終端的配置狀態(tài),zk=0表示相應(yīng)位置配置配電終端,zk=1表示相應(yīng)位置不配置配電終端;yn為聯(lián)絡(luò)開關(guān)的配置狀態(tài),考慮聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置設(shè)置有配電終端。

2 考慮配電自動化的饋線故障后果分析模型

這里以系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量作為考察量對饋線故障模式的后果予以量化分析。

饋線發(fā)生故障后的故障處理過程一般可分為故障定位、故障隔離和故障恢復(fù)三個主要的子處理過程。據(jù)此,整個故障處理過程的處理時間可以表示為:

T=T1+T2+T3

(1)

式中:T為整個故障處理所需的時間;T1為故障定位階段的故障查找時間;T2為故障隔離時間,即故障被有效隔離所需時間;T3為故障恢復(fù)時間。

相應(yīng)的系統(tǒng)缺供電量也可表示為:

E=E1+E2+E3

(2)

式中:E為整個故障處理階段對應(yīng)的系統(tǒng)缺供電量;E1,E2和E3分別對應(yīng)故障三個子處理階段的細(xì)分系統(tǒng)缺供電量。

2.1 全部配置“三遙”配電終端

針對全部配置“三遙”配電終端的情況,假設(shè)在饋線第i段區(qū)域發(fā)生故障,分析前述T1,T2,T3三個階段的系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量。

1)故障定位階段

考慮“三遙”配電終端具備遙測功能,能夠支撐該段故障的及時定位,此時每一區(qū)域的故障位置查找時間t1i為配電自動化軟件的判斷決策時間,可近似為0,即第i段區(qū)域線路故障時故障定位階段對應(yīng)系統(tǒng)停電時間為:

(3)

式中:t1i為第i段區(qū)域的故障查找時間。式(3)等號右側(cè)第1部分表示第i段區(qū)域的系統(tǒng)停電時間,第2部分表示第i段區(qū)域故障導(dǎo)致的系統(tǒng)陪停時間。

相應(yīng)的系統(tǒng)缺供電量為:

(4)

式(4)等號右側(cè)第1部分表示第i段區(qū)域的系統(tǒng)停電負(fù)荷引起的缺供電量,第2部分表示第i段區(qū)域故障導(dǎo)致的系統(tǒng)陪停負(fù)荷引起的缺供電量。

2)故障隔離階段

考慮“三遙”配電終端具備遙控功能,能夠支撐自動隔離故障,此時每一段區(qū)域的故障負(fù)荷隔離時間t2i也可近似為0,即第i段區(qū)域線路故障的故障隔離階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間為:

(5)

式中:t2i為第i段區(qū)域的故障隔離時間。式(5)等號右側(cè)第1部分表示第i段區(qū)域的系統(tǒng)停電時間,第2部分表示第i段區(qū)域故障導(dǎo)致的系統(tǒng)陪停時間。

相應(yīng)的系統(tǒng)缺供電量為:

(6)

式(6)等號右側(cè)第1部分表示第i段區(qū)域的系統(tǒng)停電負(fù)荷引起的缺供電量,第2部分表示第i段區(qū)域故障導(dǎo)致的系統(tǒng)陪停負(fù)荷引起的缺供電量。

3)故障恢復(fù)階段

考慮饋線互聯(lián)轉(zhuǎn)供電對供電可靠性的支撐作用,這里對于饋線分支是否裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的情況予以分開考慮。

對于未裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線分支,第i段區(qū)域發(fā)生故障時,第i段及其下游負(fù)荷均失電;而對于第i段上游負(fù)荷而言,考慮通過其上游安裝的配備配電終端的分段開關(guān)的動作可以使得上游部分負(fù)荷恢復(fù)供電,停電時間近似為0。

因此,第i段區(qū)域線路故障的故障恢復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間為:

(7)

式中:t3i為第i段區(qū)域的故障恢復(fù)時間。式(7)等號右側(cè)第1部分表示第i段負(fù)荷的系統(tǒng)停電時間,第2部分和第3部分分別表示第i段上游負(fù)荷和第i段下游負(fù)荷的系統(tǒng)停電時間。

相應(yīng)的系統(tǒng)缺供電量為:

(8)

式(8)等號右側(cè)第1部分表示第i段負(fù)荷的系統(tǒng)缺供電量,第2部分和第3部分分別表示第i段上游負(fù)荷和第i段下游負(fù)荷的系統(tǒng)缺供電量。

而對于存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線分支,當(dāng)故障發(fā)生在第i段時,除第i段負(fù)荷外,考慮對第i段下游負(fù)荷和上游負(fù)荷,均可以通過配備配電終端的相應(yīng)開關(guān)的動作使該部分負(fù)荷恢復(fù)供電。

因此,第i段區(qū)域線路故障的故障恢復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間為:

(9)

對應(yīng)的系統(tǒng)缺供電量為:

(10)

2.2 全部配置“二遙”配電終端

考慮“三遙”配電終端和“二遙”配電終端的功能特點,對于全部配置“二遙”配電終端的情況,其故障定位階段和恢復(fù)階段的系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量指標(biāo)與2.1節(jié)全部配置“三遙”終端的情況一致,這里僅需要對其故障隔離階段的指標(biāo)進(jìn)行分析。

由于“二遙”配電終端不具備遙控功能,需要人工對負(fù)荷進(jìn)行隔離操作,此時每一段區(qū)域的故障負(fù)荷隔離時間t2i不為0。因此第i段區(qū)域線路發(fā)生故障時的故障隔離階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量與式(5)和式(6)表達(dá)式一致,但結(jié)果不為0。

2.3 “三遙”和“二遙”配電終端結(jié)合配置

針對“三遙”和“二遙”配電終端相結(jié)合配置的情況,考慮其故障定位階段和故障恢復(fù)階段的系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量與2.1節(jié)全部配置“三遙”配電終端的情況一致,僅需對其故障隔離階段的指標(biāo)進(jìn)行建模分析即可。

這里考慮“二遙”和“三遙”終端的配合策略:首先,饋線主干的首尾兩端,即線路出口開關(guān)位置處和聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置處均裝設(shè)“三遙”終端;其次,無論故障發(fā)生在饋線的任何區(qū)域位置,總是優(yōu)先通過控制與故障區(qū)域前后最近的兩個“三遙”終端,保證“三遙”前后區(qū)域的負(fù)荷總能夠得到及時有效的隔離;最后,如果包含故障的兩個“三遙”終端區(qū)域內(nèi)配置有“二遙”終端,則需要再手動操作隔離負(fù)荷,保證故障隔離區(qū)域范圍最小。

類似于圖1所示的饋線區(qū)域劃分思路,設(shè)配置“三遙”終端的線路分段開關(guān)共M-1個,則基于所有“三遙”開關(guān)劃分得到的“三遙”區(qū)域共M個。為分析故障隔離階段的系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量,用Ωi′表示第i′個“三遙”區(qū)域內(nèi)包含的負(fù)荷編號集合,|Ωi′|為該區(qū)域內(nèi)包含的用戶總數(shù);用事件組W=1,w2,…,w2i′-1,w2i′,…,w2M-1,w2M]表示故障位置所處的“三遙”區(qū)域及區(qū)域中“二遙”終端的配置情況,共包括2M個事件。其中w2i′-1表示故障發(fā)生在第i′個“三遙”區(qū)域,且該區(qū)域內(nèi)配置有“二遙”終端;w2i′表示故障發(fā)生第i′個“三遙”區(qū)域,但區(qū)域內(nèi)未配置有“二遙”終端。

因此,當(dāng)?shù)趇段發(fā)生故障時的故障隔離階段因故障所導(dǎo)致系統(tǒng)停電時間指標(biāo)為:

(11)

相應(yīng)系統(tǒng)缺供電量指標(biāo)為:

(12)

2.4 缺供電量和停電時間模型的一般公式

為簡潔同時也方便使用,將以上三種配置情況下基于饋線故障模式后果分析的系統(tǒng)停電時間指標(biāo)和系統(tǒng)缺供電量指標(biāo)整理成表,如附錄A表A1和表A2所示。

3 考慮數(shù)據(jù)傳輸有誤的饋線故障后果分析量化模型

一般地,配電自動化系統(tǒng)利用配電終端的遙信功能反映所配位置開關(guān)的實時狀態(tài);利用遙測功能對電力系統(tǒng)運(yùn)行的實時參數(shù)進(jìn)行采集,經(jīng)過高級應(yīng)用程序計算確定故障位置和故障類型;利用遙控以及現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)開關(guān)的閉合與斷開操作,完成對故障區(qū)域的隔離和故障恢復(fù)。配電終端遙信、遙測、遙控三種功能的實現(xiàn)均離不開信息的傳遞。對配有配電終端的饋線系統(tǒng)來說,由于終端量大、分布廣同時也并非全覆蓋,終端傳輸信息有誤可能會極大影響系統(tǒng)的系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量指標(biāo)。在信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸有誤情況下,需要對第2節(jié)所述饋線故障后果分析指標(biāo)進(jìn)行修正,思路如下。

首先,基于可靠性狀態(tài)分析理念構(gòu)建饋線故障發(fā)生及修復(fù)前后的饋線狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖;其次,基于遙信、遙測、遙控終端特性對信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸有誤事件進(jìn)行分類細(xì)化建模,分析其對故障處理各階段的影響,建立考慮數(shù)據(jù)傳輸有誤的饋線故障后果分析量化模型;最后,運(yùn)用期望值分析法對第2節(jié)所述饋線故障后果分析指標(biāo)進(jìn)行修正?？紤]數(shù)據(jù)傳輸有誤的饋線故障后果分析思路具體如圖2所示。

圖2 考慮配電自動化終端數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的饋線狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型Fig.2 Feeder state transition model considering data transmission errors of distribution automation terminal

3.1 配置“三遙”終端的故障后果分析修正模型

根據(jù)“三遙”功能間的耦合特點,可將數(shù)據(jù)信息有誤事件(假設(shè)其發(fā)生概率為p)的集合分為三類獨(dú)立事件:事件A——配電終端的遙信—遙控有誤但遙測無誤,事件B——遙信—遙控?zé)o誤但遙測有誤,事件C——遙信—遙控和遙測均有誤。針對配電終端信息傳輸有誤的分析具體如下。

3.1.1遙信—遙控有誤但遙測無誤

事件A(假設(shè)其發(fā)生概率為p1)又可分為以下三類獨(dú)立的子事件。

(13)

此場景下,可考慮故障查找時間和故障隔離時間均不受影響。

2)事件A2:遙控信息有誤,但遙信信息無誤。設(shè)其發(fā)生的概率為p12。此場景下,在故障發(fā)生后,由于遙控信息有誤導(dǎo)致故障未被有效隔離,且遙信信息正確反映出故障未被隔離的信息,同時子站通過故障指示器檢測到饋線存在故障,此時需要對遙控功能進(jìn)行檢查并對信息進(jìn)行修正,之后再重新對故障進(jìn)行隔離處理。由于故障未被有效隔離,故障隔離階段的系統(tǒng)缺供電量可以表示為:

(14)

3.1.2遙信—遙控?zé)o誤但遙測有誤

配電自動化系統(tǒng)根據(jù)遙測采集到的信息,可以實現(xiàn)確定故障位置和故障種類等功能?；诖?本文將事件B(設(shè)其發(fā)生概率為p2)分為以下三類獨(dú)立的子事件。

1)事件B1:遙測信息錯誤影響故障位置的確定。設(shè)其發(fā)生的概率為p21。此場景下,在故障發(fā)生后,配電終端通過遙測采集得到的信息確定的定位信息有誤,影響故障的有效隔離和恢復(fù)。此時需要對遙測功能進(jìn)行檢查并對信息進(jìn)行糾正,人工尋找定位正確的故障位置。

(15)

此場景下,可考慮故障隔離時間和故障恢復(fù)時間均不受影響。

2)事件B2:信息錯誤影響故障種類的確定。設(shè)其發(fā)生的概率為p22。此場景下,在故障發(fā)生后,配電終端通過遙測采集得到的信息確定的故障種類判斷有誤,影響故障的有效隔離和恢復(fù)。此時需要對遙測信息進(jìn)行糾正,重新判斷故障種類,以便進(jìn)行故障的隔離工作。

(16)

此場景下,可考慮故障隔離時間和故障恢復(fù)時間均不受影響。

3)事件B3:遙測信息錯誤同時影響故障位置和種類的確定。設(shè)其發(fā)生的概率為p23。此時故障查找時間為:

(17)

此場景下,可考慮故障隔離時間和故障恢復(fù)時間均不受影響。

3.1.3遙信—遙控有誤且遙測有誤

由于事件A1至A3和事件B1至B3屬于相互獨(dú)立事件,因此事件C(設(shè)其發(fā)生概率為p3)可以由事件A1至A3和事件B1至B3組合得到。

信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸有誤的事件整理如圖3所示。

圖3 信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸有誤事件關(guān)系圖Fig.3 Relationship diagram of data transmission error events in information system

假設(shè)遙控信息的正確率為pc,遙信信息的正確率為ps,遙測信息的正確率為pm,其又可以表示為:

(1-pm)=pm1+pm2+pm3

(18)

式中:pm1為遙測有誤影響故障位置但不影響故障種類確定的事件發(fā)生的概率;pm2為遙測有誤影響故障種類但不影響位置確定的事件發(fā)生的概率;pm3為遙測有誤影響故障種類和位置確定的事件發(fā)生的概率。

在僅考慮信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響情況下,相應(yīng)各事件發(fā)生的概率及時間修正表達(dá)式見表1。

運(yùn)用期望值分析法對各階段時間進(jìn)行修正,修正后配置有“三遙”終端情況下修正的時間如式(19)至式(22)所示。

1)故障定位階段的時間修正

(19)

表1 配置有“三遙”終端的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸有誤修正Table 1 Data transmission errors correction of information system equipped with three-remote terminal

整理后得到:

(20)

式(20)等號右側(cè)第1部分表示正常情況下的故障查找時間,第2部分表示事件遙測信息錯誤影響故障位置確定事件及遙測信息錯誤影響故障位置和種類確定事件對故障查找時間的影響,第3部分表示遙測信息錯誤影響故障種類確定事件及遙測信息錯誤影響故障位置和種類確定事件對故障隔離時間的影響。

2)故障隔離階段的時間修正

(21)

式(21)等號右側(cè)第1部分表示正常情況下的故障隔離時間,第2部分表示事件遙控信息有誤、遙信信息無誤事件對故障隔離時間的影響,第3部分表示遙控信息有誤、遙信信息有誤事件對故障查找時間的影響。

3)故障恢復(fù)階段的時間修正

(22)

式(22)等號右側(cè)第1部分表示正常情況下的故障恢復(fù)時間,第2部分表示遙控信息無誤、遙信信息有誤事件對故障隔離時間的影響。

將式(20)至式(22)代入相應(yīng)公式中,即可計算得到修正后的系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量。

3.2 未配置“三遙”終端的故障后果分析修正模型

未配置“三遙”終端的情況即全部配置“二遙”終端的情況。考慮遙信功能的特殊性,這種情況下信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸有誤的事件及其發(fā)生的概率及其子事件的時間修正如表2所示。

由于全部配置二遙終端的情況下,系統(tǒng)不具備遙控功能,因此對全部配置二遙終端的時間修正只考慮在故障定位階段進(jìn)行。利用期望值法對各階段時間進(jìn)行修正,配置有“二遙”終端情況下修正的時間如式(23)所示(正常情況下t1為0)。

(23)

4 算例分析

4.1 算例簡介

本文選取改進(jìn)的IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)為例(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示),利用本文提出的考慮配電自動化信息傳輸有誤的配電系統(tǒng)可靠性評估方法,對配電自動化終端對配電系統(tǒng)可靠性的影響進(jìn)行分析。

圖4 IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)Fig.4 IEEE 33-node distribution system

圖4中母線至節(jié)點0饋線出口開關(guān),節(jié)點1-2,2-3,4-5,8-9和14-15間線路分段開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)將該系統(tǒng)分為6個分段區(qū)域,分別如圖中z1,z2,…，z6所示。各分段區(qū)域內(nèi)負(fù)荷P1,P2，…,P5依次為100,400,400,500,2 500,400 kW;分段區(qū)域用戶數(shù)均為10;等效線路長度l1,l2,…,l6依次為1.275,0.26,0.108,0.17,0.09,0.22 km;饋線故障率為0.23次/(km·a);對應(yīng)故障三個子處理階段的故障處理時間t1,t2,t3依次為1,0.5,4 h。

4.2 信息傳輸有誤對配電系統(tǒng)可靠性的影響分析

當(dāng)配電自動化終端配置恒定為z2和z6處配置“二遙”終端,z5處配置“三遙”終端時,附錄A圖A1給出了場景1,2,3對系統(tǒng)停電時間和年缺供電量的影響狀況。從圖A1可見,“三遙”功能的正確率同時影響著系統(tǒng)的年缺供電量與停電時間,并且年缺供電量與停電時間隨“三遙”功能正確率的提高而降低。具體的增幅比例情況如附錄A表A3至表A5所示。從表A3至表A5的縱向?qū)Ρ壬峡梢钥闯?隨著遙信功能正確率的降低,系統(tǒng)的年缺供電量和停電時間的增幅比例基本不變;隨著遙測正確率的降低,系統(tǒng)的年缺供電量和停電時間的增幅比例略有減少;隨著遙控正確率的降低,系統(tǒng)的年缺供電量和停電時間降低幅度較大,說明在遙控正確率較高時,系統(tǒng)可獲得較大的經(jīng)濟(jì)性和可靠性收益。從表A3至表A5的橫向?qū)Ρ壬峡梢钥闯?遙控、遙測和遙信功能的正確率對系統(tǒng)可靠性和年缺供電量影響程度呈現(xiàn)很明顯的依次遞減趨勢,說明在相同的初始投資情況下,保證遙控功能的正確率可獲得較大的經(jīng)濟(jì)和可靠性收益。

5 結(jié)語

本文考慮配電自動化信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響,構(gòu)建了基于系統(tǒng)停電時間和系統(tǒng)缺供電量指標(biāo)的饋線故障模式后果分析模型,進(jìn)而考慮信息傳輸有誤對配電系統(tǒng)可靠性的影響,建立配電系統(tǒng)可靠性評估修正模型。通過IEEE 33節(jié)點算例驗證了所提模型和算法的有效性。主要結(jié)論如下。

1)由于配電終端數(shù)量多、分布廣,同時由于投資等原因不可能覆蓋配電網(wǎng)全部,配電自動化信息系統(tǒng)對配電網(wǎng)供電可靠率的影響不可忽略。

2)遙信、遙測和遙控正確率升高帶來的配電網(wǎng)供電可靠率的升高幅度并不一致,所以在投資金額有限情況下,終端設(shè)備的采購建議按照保障“三遙”功能中遙控、遙測、遙信的順序進(jìn)行;另外當(dāng)遭遇惡劣天氣或不明原因?qū)е隆叭b”功能正確率下降時,供電公司應(yīng)優(yōu)先檢查和維護(hù)遙控功能,優(yōu)先保障遙控功能的正確率,有條件的情況下再對遙測和遙信功能按順序進(jìn)行檢查與修復(fù)。

需要指出的是,雖然本文的方法與分析結(jié)論是在一定的假設(shè)情況下得出的,但依舊可以得到具有指導(dǎo)性意義的結(jié)果,實際應(yīng)用中可以結(jié)合具體的情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時本文模型中還存在一定未考慮到的因素,如故障修復(fù)時間的不確定性、負(fù)荷可轉(zhuǎn)移特性等,在后續(xù)研究的研究中將予以計及。

附錄見本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。