配电系统可靠性评估概要.ppt

第五章配电系统可靠性评估配电系统可靠性评估 Distribution System Reliability Evaluation5.1 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 指指供供电电点点到到用用户户，，包包括括配配电电变变电电所所、、高高低低压压配配电电线线路路及及接接户户线线在在内内的的整整个个配配电电系系统统及及设设备备按按可可接接受受标标准准和和期期望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þ评估原理评估原理1.故障模式影响分析法故障模式影响分析法(failure mode and effect analysis，，FMEA)根根据据选选定定的的可可靠靠性性准准则则，，将将配配电电系系统统划划分分为为完完好好和和故故障障两两类类状状态态，，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具体体做做法法：：建建立立故故障障模模式式影影响响分分析析表表，，查查清清每每个个基基本本故故障障事事件件及及其其影影响响，，然然后后加加以以综综合合分分析析，，计计算算出出可可靠靠性性指指标标适适用用于于放放射射状状网网络，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复杂杂网网络络特特点点：：各各馈馈电电线线均均有有负负荷荷点点；；馈馈点点通通过过正正常常断断开开点点彼彼此此相相连连或或与与其其他他电电源源相相连连；；负负荷荷可可以以转转移移；；故故障障将将会会引引起起局局部部或或全全部部断电。

断电5.1 概概 述述þ评估原理评估原理2.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α和和有效运行率有效运行率η的概的概念α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；α＝＝1表示该馈电线可以切换表示该馈电线可以切换η表示负荷有效切换的指标，是馈线发生故障时表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；η＝＝100％为％为临界临界值，值，η<100％％表示有裕度表示有裕度5.1 概概 述述þ配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标1.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 index2.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 index3.系统平均停电频率指标系统平均停电频率指标：：SAIFI，，system average interruption frequency index4.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 index5.平均供电可用率指标平均供电可用率指标：：ASAI，，average service availability index6.平均供电不可用率指标平均供电不可用率指标：：ASUI，，average service unavailability index7.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þ电力市场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所示母线母线馈电线供馈电线供电用户数电用户数A5000B15000C10000D10000E7000F8000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/h1A 5000 D 1000*1.00.22C 50002.03B 40000.54D 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*在在停停电电情情况况1和和4中中，，有有些些用用户户是是通通过过母母线线D引引出出的的馈馈线线供供电电的的因因此此在在停停电电情情况况4中中加加上上1000个个受受停停电电影影响响的的新新用用户，总停电次数为户，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1.系统平均停电频率指标系统平均停电频率指标SAIFI：：指每个由系统供电的用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户在每个单位时间内的平均停电次数SAIFI＝＝17000/55000＝＝0.31 次次/用户用户.a2.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CAIFI＝＝17000/16000＝＝1.06 次次/停电用户停电用户.a3.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Ttl＝＝5000×60＋＋1000×12＋＋5000×120 ＋＋4000×30＋＋2000×105 ＝＝1242000 minSAIDI＝＝1242000/16000＝＝22.58 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4.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CAIFI＝＝1242000/16000＝＝77.63min/停电用户停电用户.a5.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比ASAI＝＝1－－1242000/(55000×8760×60)＝＝0.9999576.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ASUI＝＝1242000/(55000×8760×60)＝＝0.000043显然，有显然，有ASUI＝＝1－－ASAI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þ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障分析的3个指标：个指标：v负荷点故障率：负荷点故障率：λ（（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对于两个并联可修复元件对于两个并联可修复元件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þ典型放射状配电系统典型放射状配电系统（（F1F2F3DS1DS2CB2km2km3km3km1km1kmABC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λ(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0.251.0DS1，，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A250B100C50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（（F1F2F3DS1DS2CB2km2km3km3km1km1kmABC元元 件件负荷点负荷点A负荷点负荷点B负荷点负荷点Cλ/(次次/a)r/hU(h/a)λ/(次次/a)r/hU(h/a)λ/(次次/a)r/hU(h/a)供供电电干干线线2km段段0.23.00.60.23.00.60.23.00.63km段段0.30.50.150.33.00.90.33.00.91km段段0.10.50.050.10.50.050.13.00.3分分支支线线3km段段0.751.00.752km段段0.51.00.51km段段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λ(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0.251.0DS1，，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A250B100C50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þ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：靠性指标：v年用户停电次数：年用户停电次数：ACI＝＝250×1.35＋＋100×1.1＋＋50×0.85＝＝490 次次/av用户停电持续时间：用户停电持续时间：CID＝＝250×1.55＋＋100×2.05＋＋50×2.05＝＝695 h/avSAIFI＝＝490/400＝＝1.225 次次/用户用户.avSAIDI＝＝695/400＝＝1.7375 h/用户用户.avCAIDI＝＝695/490＝＝1.4184 h/停电用户停电用户.avASUI＝＝695/(400×8760)＝＝0.000198vASAI＝＝1－－ASUI＝＝0.999802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þ配电系统的典型结构配电系统的典型结构CADBE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)ECADB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)ASBACDE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)ABCDES1S2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þ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λ和修复时间和修复时间r表示。

表示Ø线路长度均为线路长度均为3km，，λ＝＝0.1次次/km.a，， r＝＝3h/次；次；Ø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；Ø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Ø隔离开关操作时间：隔离开关操作时间：t＝＝0.5h；；Ø短路故障：短路故障：λ＝＝0.01次次/a，，r＝＝5h/次；次；Ø误分闸事故率：误分闸事故率：λFT＝＝0.01次次/a；；Ø拒分闸概率：拒分闸概率：PS＝＝0.001；；Ø拒合闸概率：拒合闸概率：PC＝＝0.001；；Ø保护越级误分闸概率：保护越级误分闸概率：P0＝＝0.01；；Ø手动切换开关操作时间：手动切换开关操作时间：t1＝＝0.5h；；Ø自动切换开关操作时间：自动切换开关操作时间：t2＝＝0.05h 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A节点节点B节点节点C节点节点D节点节点Eλ次次/aUh/aλ次次/aUh/aλ次次/aUh/aλ次次/aUh/aλ次次/aUh/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.aSAIDIh/用户用户.aASAI%ENSkW.h/aAENSkW.h/用户用户.a结构结构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0.0360.19699.9977981.64196.33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þ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：1)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2)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3)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其效果与备用电源的载荷能力有关4)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5)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5.2～～5.7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：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统故障；系统故障；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：1.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Y12.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Y23.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4.用下式修改用下式修改Z2，，以反映负荷点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5.用用式式(5.9)修改修改Z2，以，以反映线路反映线路P-Q断开断开K＝＝IPQ0/IPQ且且IPQ＝＝(ZPP－－Z)/ZlinePQ式中，式中， ZLi＝＝ZiL＝＝ZPi－－Zi ；当；当i≠L时，时，ZLL＝＝ZPi－－ZQi－－ZlinePQ；；IPQ0和和IPQ分别为故障前后路分别为故障前后路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，将路时，将路i-j形成电流形成电流IijIij＝＝K(ZPi－－ZPj)/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 △△Iij＝＝K[(ZPi－－ZjP)old－－(ZPi－－ZjP)new]/Zlineij (5.13)6.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7.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3～～6，使线路，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）5.5 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/avAENS ——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，它考虑到各元件负载功能性失效，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过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载电压越限可通过最小割集中元件组合来寻找可能引起PLOC事件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络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感，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1.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；2.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；；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；；v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3.形成负荷点的最小路形成负荷点的最小路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v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4.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2～～n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(ni＝＝1～～nj－－1) 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阶阶最小割集最小割集）和）和J（（nj阶阶最小割集最小割集），且），且ni

可以采用启发式的系统补救措施：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，搜索距离节点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为最近的负荷点，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，搜索离线路潮流方向如果发生线路过载，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，直到线路潮流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 λ＝＝λeP＋＋λeλL(1－－P)rerL/(re＋＋rL)vPLOC事件平均持续时间事件平均持续时间 r＝＝rerH/(re＋＋rH)vPLOC事件中断开的平均负荷事件中断开的平均负荷 L＝＝[∫L(t)dt ]/t1－－LSvλL、、rL和和rH之间的关系之间的关系λL＝＝λHP/(1－－P) ＝＝P/[(1－－P)rH] rL＝＝1/λL＝＝[(1－－P)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＞LSLSλePμeλe(1-P)μeλHλL图图5.7 PLOC事件的状态空间图事件的状态空间图图中，图中，λe－停运事件发生率；－停运事件发生率；μe－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；λH＝＝1/rH 、、λL＝＝1/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？nyny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？nyny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5.7.1 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《供电系统用户供电可靠性评估规程》要点：年颁发《供电系统用户供电可靠性评估规程》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等。

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主要指标5个，参考指标个，参考指标18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外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、临时停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停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电的事件及数据v供电可靠率供电可靠率(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：①① 计及一切影响（计及一切影响（RS-1、、AIHC-1）；）；②② 不计及外部影响（不计及外部影响（RS-2、、AIHC-2）） ；；③③ 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①① 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RS-1＝（＝（1－－AIHC-1/统计期间时间）统计期间时间）×100％％②② 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＝（＝（1－－AIHC-2/统计期间时间）统计期间时间）×100％％③③ 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＝（＝（1－－AIHC-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)19925799.17772.2999.64631.10199310599.00687.0799.63831.71199416199.29961.4199.64231.36199520399.07581.0399.72424.18199623899.26464.6599.74722.22199725599.71724.7999.80217.39199827599.81016.6299.82415.40199927799.86312.0199.86811.54200028699.8899.76799.8939.417200131099.8978.99999.8988.944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-31济南420499.98299.9821.5371.5372合肥398299.98099.9801.7771.7773石家庄636099.97899.9781.8991.8994广州2037499.96699.9662.9872.9875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长春679499.96199.9613.4553.45510天津1582799.92899.9286.3456.33711哈尔滨531799.91799.9177.1327.13212重庆1023399.90599.9058.3118.31113兰州390399.89899.8988.9068.90614西宁211499.89499.8949.3169.31615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-316昆明652799.89199.8919.5499.54917西安1140099.89099.8909.6529.65218南宁277499.88899.8889.8589.85819银川320399.88299.88210.34210.34220成都581999.87499.87411.03811.03821南昌246799.86599.86511.82011.82022郑州794199.86599.86811.88211.57123太原364499.86599.86511.85911.85924杭州1019599.85599.85512.71412.70025贵阳418699.84799.84713.39813.39826沈阳800399.80899.80816.82616.82627长沙570599.79299.79318.20018.10328乌鲁木齐388799.75599.75521.46221.46229呼和浩特246699.73999.73922.86222.86230海口227999.69299.69726.97126.5085.8 电压骤降的可靠性评估电压骤降的可靠性评估电压骤降定义：电压骤降定义：IEEE Voltage Sag：指供电系统中某点的工频电压：指供电系统中某点的工频电压有效值突然下降至额定值的有效值突然下降至额定值的10％～％～90％，并在％，并在随后的随后的10ms～～1min的短暂持续期后恢复正常。

的短暂持续期后恢复正常IEC Voltage Dip：电压幅值的范围为：电压幅值的范围为1％～％～90％额％额定值产生原因：产生原因：þ短路故障，如雷击等；短路故障，如雷击等；þ大型电机的启动，电弧炉、轧钢机等冲击负荷大型电机的启动，电弧炉、轧钢机等冲击负荷的投运等的投运等5.8 电压骤降的可靠性评估电压骤降的可靠性评估5.8.1 电压骤降的评估方法电压骤降的评估方法 基于电力网的电压骤降特性、规律（幅值、持续时间基于电力网的电压骤降特性、规律（幅值、持续时间和发生频率等）和负荷（或工业过程）的敏感曲线（允许和发生频率等）和负荷（或工业过程）的敏感曲线（允许曲线）两者的结合包括：曲线）两者的结合包括：v基于实测数据的评估方法基于实测数据的评估方法—系统平均有效值波动频系统平均有效值波动频率指标率指标SARFIX以及从属的以及从属的3个针对即时、瞬时和暂个针对即时、瞬时和暂时电压骤降的子指标时电压骤降的子指标v基于理论分析的预测方法，尚无成熟、精确的理论基于理论分析的预测方法，尚无成熟、精确的理论分析法 —基于频率和持续时间的线路逐段分析法基于频率和持续时间的线路逐段分析法5.8 电压骤降的可靠性评估电压骤降的可靠性评估5.8.2 电压骤降评估指标体系电压骤降评估指标体系þ用户的敏感设备模型用户的敏感设备模型v用户的敏感设备：大型计算机、可调速驱动设备用户的敏感设备：大型计算机、可调速驱动设备(ASD)、、荧光荧光照明设备、基于计算机和微处理器的负荷以及其他一般负荷。

照明设备、基于计算机和微处理器的负荷以及其他一般负荷v可由公共连接点可由公共连接点(PCC－－point of common coupling)上的负荷上的负荷/工工业过程的电压业过程的电压(VL)－－持续时间持续时间(DL)曲线所表示的敏感曲线曲线所表示的敏感曲线(CBEMA曲线，由曲线，由Computer Business Equipment Manufactures Association 提出提出)建模v简化的简化的CBEMA曲线如图曲线如图5.12所示，相应的敏感设备模型如图所示，相应的敏感设备模型如图5.13所示状态状态1（正常）（正常）状态状态2（非正常）（非正常）1V/p.u.VLDL图图5.12 简化后的简化后的CBEMA曲线曲线t/ms状态状态1：：设备设备正常工作正常工作状态状态2：：设备非设备非正常工作正常工作图图5.13 两状态模型两状态模型λμ5.8 电压骤降的可靠性评估电压骤降的可靠性评估5.8.2 电压骤降评估指标体系电压骤降评估指标体系þ电压骤降评估电压骤降评估v敏感设备停运概率：敏感设备停运概率：PF＝＝P[(VC＜＜VL)∩(DC＞＞DL)]状态转移率：状态转移率：λ＝＝1/MTTF＝＝Ni平均恢复时间：平均恢复时间：μ＝＝8760/ri负荷点负荷点i处于不同状态的概率：处于不同状态的概率：Pi(1)＝＝μ/(λ＋＋μ)Pi(2)＝＝λ/(λ＋＋μ)v敏感负荷点指标敏感负荷点指标停停供电力指标供电力指标DDNS,i＝＝Pi(2) PD,i停供电量指标停供电量指标EENS,i＝＝8760 DDNS,i fi电压骤降损失电压骤降损失Csag,i＝＝Ni Ci式中，式中，PD,i －－负荷需求负荷需求(MW)；； fi －－负荷率；负荷率； Ci －－负荷点负荷点i由于电压骤降造成的总的停运损失由于电压骤降造成的总的停运损失($/a)状态1：设备正常工作状态2：设备非正常工作图图5.13 两状态模型两状态模型λμ5.8 电压骤降的可靠性评估电压骤降的可靠性评估5.8.2 电压骤降评估指标体系电压骤降评估指标体系v系统指标系统指标用户平均电压可用率用户平均电压可用率PS(1)＝＝∑Pi(1)/n用户平均电压不可用率用户平均电压不可用率PS(2)＝＝1－－PS(1)用户平均停运次数用户平均停运次数NS＝＝∑Ni/n停供电力指标停供电力指标DDNS,S＝＝∑DDNS,i/n停供电量指标停供电量指标EENS,S＝＝∑EENS,i/n电压骤降损失电压骤降损失Csag,S＝＝∑Csag,i/n式中，式中，n－－系统总的敏感负荷点数目。

系统总的敏感负荷点数目5.8 电压骤降的可靠性评估电压骤降的可靠性评估5.8.3 电压骤降评估算法电压骤降评估算法 线路逐段分析法线路逐段分析法——依次考虑每条可能发依次考虑每条可能发生故障的线路，以一定步长对该线路进行逐生故障的线路，以一定步长对该线路进行逐段分析，调用故障分析程序，计算得到敏感段分析，调用故障分析程序，计算得到敏感负荷点所连接的负荷点所连接的PCC处的电压幅值处的电压幅值VC和持续和持续时间时间DC计算时，需考虑保护设备的特性以计算时，需考虑保护设备的特性以及各种故障类型，并排除造成停电的事故及各种故障类型，并排除造成停电的事故步骤如下：步骤如下：a.考虑线路短路故障，计算关键负荷点所考虑线路短路故障，计算关键负荷点所接的接的PCC上的电压骤降数据，图上的电压骤降数据，图5.14b.读入用户的敏感设备参数读入用户的敏感设备参数c.卷积运算计算负荷点年期望平均停运次卷积运算计算负荷点年期望平均停运次数：数：Ni＝＝∑E∈∈RF△△LEλE式中，式中，E－－使负荷点无法正常工作的电压骤降使负荷点无法正常工作的电压骤降事件；事件；△△LE－－逐段分析时的步长逐段分析时的步长/km；；λE－－线线路中发生路中发生E类短路事件的故障率。

类短路事件的故障率d.计算负荷点和系统的电压骤降指标计算负荷点和系统的电压骤降指标读系统数据，设置故障读系统数据，设置故障形成正、负、零序导纳矩阵形成正、负、零序导纳矩阵三序网因子分解三序网因子分解由故障点对原网络作戴维南等值由故障点对原网络作戴维南等值形成三序等值网络形成三序等值网络形成故障网的三序等值网络形成故障网的三序等值网络由由I＝＝Y×U求解故障端口的故障电流求解故障端口的故障电流原电网电源短路，计算故障点注入原电网电源短路，计算故障点注入所得故障电流时网络各节点电压所得故障电流时网络各节点电压由叠加原理，所得电压与原网络各由叠加原理，所得电压与原网络各节点电压叠加，得到故障后的电压节点电压叠加，得到故障后的电压图图5.14 计算电压骤降的复杂计算电压骤降的复杂 故障分析算法流程故障分析算法流程5.8 电压骤降的可靠性评估电压骤降的可靠性评估5.8.4 算例分析算例分析（略）（略）。