随着用户对供电可靠性要求的不断提高，可靠性定量计算分析在供电可靠性管理中的作用也越来越大。提出了可靠性评估在配电网建设改造环节的应用思路：基于可靠性评估结果，辨识系统薄弱环节和重要用户薄弱环节;基于薄弱环节分析结果，从网络、设备、技术和管理4个方面提出改善措施，并进行措施的效益/成本分析，实现项目优选。介绍了供电网计算分析及辅助决策软件(CEES软件)可靠性评估模块，并借助CEES可靠性评估模块实现了某市13条中压配电线路的可靠性评估及其在建设改造环节的具体应用，验证了所提方法、思路的实用性和可操作性，表明了CEES可靠性评估软件在配电网建设改造中能发挥重要作用。
0 引言
据电力公司统计，80%的用户停电事故是由配电系统故障引起的。而中压配电网对电力用户安全可靠用电有最直接的影响，因此，中压配电网可靠性评估具有重要意义。目前，中压配电网可靠性评估大多是依赖人的经验的定性评估，定量评估的相关研究较少。
文献[3]开发了一种用于10kV线路供电可靠性分析计算的工具，但仅仅得到了系统可靠性指标，没有运用可靠性评估结果指导网络的建设改造。
文献[4]开发了一套中压配电网供电可靠性定量评估系统，并应用该软件包对江西省某地区中压配电网的供电可靠性进行了定量分析计算，找出了可靠性薄弱环节，但没有对可靠性改善措施进行效益/成本分析。
文献[5-6]将可靠性评估方法应用到了县级电网规划中，在规划方案编制完成后，利用可靠性评估软件TPLAN对规划方案进行可靠性评估和分析，从而对规划方案进行修改，但是相关建议较粗略，且没有对方案进行经济性分析。
文献[7]基于ETAP开展了配电网可靠性评估，并利用ETAP可靠性成本灵敏度分析查找关键元件，但该文只是粗略地给出了一些提高可靠性的建议。
文献[8]建立了可靠性跟踪模型，以此寻找对系统可靠性指标“贡献”较大的元件，即为系统薄弱环节，但这种方法不便于工程应用。
本文提出了可靠性评估在配电网建设改造环节的应用思路，介绍了供电网计算分析及辅助决策软件(CEES软件)可靠性评估模块，借助CEES可靠性评估软件开展配电网可靠性评估和薄弱环节辨识，基于薄弱环节分析结果，从网络、设备、技术和管理4个方面提出改善措施，并进行措施的效益/成本分析，实现项目优选。应用案例验证了本文所提方法、思路及该软件的实用性和可操作性。
1 可靠性评估在配电网建设改造环节的应用
1.1 应用思路
在建设改造环节，可以通过可靠性评估辨识配电网薄弱环节，评估可靠性提升措施的实施效果，优选配电网建设改造项目，具体应用思路如下：
1)基于现状电网的可靠性指标，进行系统薄弱环节分析和重要用户薄弱环节分析。
2)基于薄弱环节分析，给出可靠性提升的建设改造项目。
3)进行各项目的效益/成本分析，评估可靠性提升措施的实施效果。
4)优选配电网建设改造项目。
1.2 可靠性提升措施
供电可靠性影响因素包括网络、设备、技术、管理等方面。首先，由于停电的主体在于设备，因此有效降低各类原因所引起的设备故障率至关重要;其次，由于停电由工作人员来处理，因此平均停电时间的减少需要通过先进技术和管理的有效实施来实现;再次，网络结构的合理布置可以在很大程度上缩小单次停电范围，从而有效减少用户平均停电时间。因此，提高供电可靠性的工作主要包含以下4个方面。
1)网络结构方面：包括提高供电能力，增加线路分段，提高联络率和提高馈线可转供率。
2)设备方面：包括更换老旧设备，提高设备抵御自然灾害能力和降低外力破坏影响。
3)技术方面：包括全面推广带电作业，加强配电自动化建设，大力推广设备状态监测及检修，全面应用不停电作业技术，提高操作和检修效率，提高二次装备技术水平和开展专项研究。
4)管理方面：包括加强基础管理，建立责任传递机制，加强综合停电管理，加强转供电管理，加强配电网运行管理，降低配电网故障率和加强需求侧管理。
2 CEES软件可靠性评估模块介绍
CEES可靠性评估模块采用了文献[10]的核心算法，该算法一般只需对网络进行几次搜索便可找出各停运元件的停电范围、隔离范围和转供范围，搜索次数与网络规模弱相关，适用于一般结构(即辐射网、环网或两者混合)的大规模复杂配电网络可靠性评估。
CEES基于图形化的计算分析可节省大量的人力、物力和工作时间，显著提高工程技术人员的计算分析能力，实现了“智能、简单、有趣、实用”的最终用户需求。
CEES配电网薄弱环节分析功能视窗如图1所示，用户可以选择多种不同的“影响目标选择”和“影响因素选择”进行灵活组合分析，可以方便、快捷、准确地从多角度、有针对性地在单线图上自动定位影响系统可靠性的薄弱环节。
1)“影响目标选择”包括“指标对象”(系统或负荷点)、“指标类型”(SAIDI、ENS、SAIFI、停运率、年停电时间U)和“停电类型”(故障、计划或合计)。
2)“影响因素选择”可选择最大影响选择目标的“元件”或“元件组块”，以及各种可靠性故障或时间“参数”。其中，“参数”可选择“停电类型”(故障或计划)和“停电时间”。“停电时间”可显示故障“定位隔离”、“故障矫正”和“故障切换”，以及“计划隔离”、“计划作业”和“计划切换”6个参数的影响大小或占比。
3)双击“列表”中的最大影响元件可在单线图上自动定位其位置，方便分析和寻找影响系统可靠性的薄弱环节。
3 应用案例
3.1 电网现状
评估对象为某市中心13条中压配电线路，线路联络率为100%，线路满足“-1”准则比例为61.54%，主干线路平均分段数为3，主干线与分支线配置带保护分界开关比例为100%;所选13条线路全部实现配电自动化(“三遥”终端覆盖率为100%);线路典型接线方式为单环网、双环网、多分段适度联络。
3.2 计算结果
设备故障率和修复时间以及计划停电相关参数分别如表1和表2所示。基于表1和表2所示参数，借助CEES进行可靠性评估，得到的系统可靠性指标、馈线可靠性指标、用户(负荷点)可靠性指标和重要用户可靠性指标分别如表3～表6所示。
由表3可知，系统供电可靠性为99.9885%，其中仅考虑故障停电为99.9979%，仅考虑计划停电为99.9906%;系统平均停电时间为1.0074h/(户a)，其中计划停电为0.826h/(户a)，占比为81.99%。由表4可知，线路3可靠率最高，超过99.9990%，线路10供电可靠率最差，仅为99.9573%。由表5可知，用户可靠性指标总体较好。其中，平均停电时间小于0.5h/a的用户有182户，占47.77%。
3.3 薄弱环节分析
3.3.1 系统薄弱环节分析
基于SAIDI指标分析系统薄弱环节，从网架结构及元件角度分析，影响系统SAIDI的元件(指某一设备、线路段等)排序如图2所示。对系统SAIDI影响较大的元件为线路10的1#-11#、线路10的0#-1#、线路10的11#-18#，线路4的6#分支箱。
结合具体线路分析可知，线路10网络结构不合理，分段数不足，无法充分发挥联络线路的转供功能，属于系统网架薄弱环节，建议增加分段或增加联络线。
线路4的6#分支箱对可靠性影响较大是由于该分支箱为老式分支箱，内部无线路开关，无法有效隔离线路故障及计划检修，如图3所示。
从停电类型方面分析，故障与计划停电对SAIDI的影响如图4所示。
计划停电超过全年停电时间的80%，计划停电为薄弱环节，需加强计划停电管理工作，提高配电网带电作业率，减少线路计划检修时间，杜绝重复停电。
不同类型停电时间参数分布如图5所示。由于该地区馈线均已实现配电自动化，故障定位隔离时间、故障切换时间、计划隔离时间、计划切换时间大大缩短。主要为故障矫正时间和计划作业时间，计划作业占较大比重，主要原因是架空线、电缆的计划检修率比故障率要高，计划检修时间比故障修复时间长。
3.3.2 重要用户薄弱环节分析
重要用户中可靠性最差的为市公安局，对其停电时间影响最大的元件为A支线，包括A支线2#-3#、A支线3#-4#、A支线4#-5#、A支线5#-6#、A支线3#-3#1，如图6所示。主要原因为市公安局是单电源供电，电源进线故障时停电持续时间为线路修复时间。建议对重要用户进行双电源改造，或者在下游装设开关，减小下游停电对其造成的影响。
3.4 改善措施及其效果
基于薄弱环节分析结果，本文从网络、设备、技术和管理4个方面，对该市现状电网提出改善措施。
3.4.1 网络结构方面措施及其效果
经过薄弱环节分析，线路10为系统薄弱环节，从网络结构方面提出3个改善方案。3个方案实施效果及投资比较如表7所示。
方案一：线路10前段线路对系统平均停电时间的影响最大，分别在8#杆-9#杆、10#杆支线下线加装分段开关。
方案二：在线路10的10#杆支线末端增加电缆线路联络。
方案三：同时实施方案一和方案二。
由表7可知，方案一投资最少，单位投资创造GDP最大。方案三对可靠性的提升效果最显著，方案一和方案二对可靠性的改善情况基本相等。因此，若以提升可靠性为主，方案三为优选方案;若以社会经济效益为主，方案一为优选方案。
3.4.2 设备方面措施及其效果
线路4的6#分支箱改造成环网柜，投资38万元。改善措施实施前后指标对比如表8所示。
由表8可知，实施措施后，系统平均停电时间为0.9815h/(户，供电可靠率99.9888%，缺供电量为2.2863kWh/a。增供电量0.043万 kWh/a，创造GDP 0.43万元/a。该方案尽管能在一定程度上提高供电可靠性，但是社会经济效益并不显著。因此，从社会效益的角度建议到设备生命周期完结时自然更换，从追求可靠性提升的角度可以实施改造。
3.4.3 重要用户改造措施及效果
将市公安局配电变压器改造为双电源供电，并在下游装设分段开关，用户预计投入9万元(安装断路器、架空线)。实施双电源后，市公安局年平均停电频率1.66次/a，每次平均停电时间0.253h/次，年停电时间0.42h/a，年停电时间减少1.852h/a，下降81.52%。
3.4.4 管理措施及效果
1)加强计划刚性管理，提高电网综合检修计划编制水平，按月召开生产计划平衡会，多部门综合考虑电网检修计划，优化施工方案，减少线路计划检修时间，杜绝重复停电。
2)提高配电网带电作业率，增强带电作业施工队伍，以“能带不停”为依据严格施工方案审批，积极推广地电位绝缘杆作业法和电缆不停电作业。
3)加强电网设备质量把关，减少因设备本体质量问题导致故障停电;提高新投运设备验收质量，对发现问题实现闭环管理;设备运维人员加强巡视力度和深度，降低外力破坏故障率。
预计管理措施实施后，电缆故障停电减少至3.5次/(100km)，计划停电时间降低至5h，则加强管理后系统可靠性指标对比如表9所示。
4 结语
本文提出了可靠性评估在配电网建设改造环节的应用思路。通过应用案例详细介绍了CEES可靠性评估软件在配电网建设改造环节的应用步骤、方法，结果验证了本文所提方法、思路的实用性和可操作性，表明了CEES可靠性评估软件在配电网建设改造中能发挥重要作用。
参考文献：
[1]BILLINTON R，WANG P.Reliability-network-equivalent approach to distribution-system-reliability evaluation[J].IEE Proc-Gener，Transm and Distrib，1998，145(2)：149-153.
[2]赵华，王主丁，谢开贵，等.中压配电网可靠性评估方法的比较研究[J].电网技术，2013，(11)：3295-3302.
ZHAO Hua，WANG Zhuding，XIE Kaigui，et al.A comparison study of reliability assessment methods for medium voltage distribution networks[J].Power System Technology，2013，(11)：3295-3302.
[3]曹伟.配电网可靠性定量评估系统[J].大众用电，2007，(12)：25-26.
CAO Wei.Quantitative assessment system of distribution network reliability[J].Popular Utilization of Electricity，2007，(12)：25-26.
[4]杨晓斌，张焰，周志超，等.中压配电网供电可靠性定量评估系统的开发与应用[J].电力系统自动化，2004，(18)：83-85，89.
YANG Xiaobin，ZHANG Yan，ZHOU Zhichao，et al.Development and application of a software for quantitative reliability assessment of medium-voltage distribution network[J].Automation of Electric Power Systems，2004，(18)：83-85，89.
[5]刘蔚，宁文辉.县级电网规划可靠性评估和应用[J].广西电力，2010，(2)：8-10，47.
LIU Wei，NING Wenhui.Reliability assessment and application of y electric power network planning[J].Guangxi Electric Power，2010，(2)：8-10，47.
[6]杨进云.县城电网规划可靠性评估实例分析[J].中国新技术新产品，2011，(24)：121-122.
YANG Jinyun.Analysis of reliability assessment example for y electric power network planning[J].China New Technologies and Products，2011，(24)：121-122.
[7]于腾凯.基于ETAP的配电网可靠性评估[J].供用电，2013，(1)：27-31.
YU Tengkai.Distribution system reliability assessment based on ETAP[J].Distribution & Utilization，2013，(1)：27-31.
[8]纪静，谢开贵，曹侃，等.广东电网薄弱环节辨识及可靠性改善分析[J].电力系统自动化，2011，(13)：98-102.
JI Jing，XIE Kaigui，CAO Kan，et al.Weak part identification and reliability improvement analysis of Guangdong power grid[J].Automation of Electric Power Systems，2011，(13)：98-102.
[9]程德才，赵书强，于静.影响配电网可靠性相关因素的灰色关联分析[J].供用电，2008，(5)：18-20.
CHENG Decai，ZHAO Shuqiang，YU Jing.Analysis on relevant factors of distribution network reliability with gray relation theory[J].Distribution & Utilization，2008，(5)：18-20.
[10]Zhuding Wang，Jun Qiu.An efficient algorithm for assessing reliability indexes of general distribution system.IEEE Transactions on power systems，2002，17(3)：608-614.
作者简介
严俊，国网浙江省电力公司温州供电公司,高级工程师，研究方向为电网技术。
何成章，国网浙江省电力公司温州供电公司,高级工程师，研究方向为电网技术。
段浩，国网浙江省电力公司温州供电公司,工程师，研究方向为电网规划。
赵璞，国网浙江省电力公司温州供电公司,高级工程师，研究方向为电网规划。
韦婷婷，重庆星能电气有限公司，研究方向为电力系统规划与可靠性。
引文信息
严俊，何成章，段浩，等.CEES可靠性评估软件在中压配电网建设改造中的应用[J].供用电，2015,33(1)：39-44.
延伸阅读：
原标题：【配电】CEES可靠性评估软件在中压配电网建设改造中的应用
