一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定方法

摘要

本发明涉及一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定方法，所述方法适用于基于可靠性的配电网的优化规划；所述方法包括以下步骤：（1）分析单一措施的可靠性与投资敏感度；（2）分析各类措施综合的可靠性与投资敏感度分析；（3）分析不同发展阶段可靠性与投资敏感度。该方法指导配电网规划建设重点，优化投资决策，明确投资方向和投资重点，提高配电网建设的效率与效益。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种可靠性及其投资敏感度分析确定方法，更具体涉及一种配 电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定方法。

背景技术：

影响供电可靠性的主要因素包括电网结构、设备水平、配电自动化以及运 维管理四大方面。（1）电网结构是规划中的最基本要素，也是规划人员进行高 可靠性设计时必须首先考虑的问题。在配电网发生停电事件的情况下，系统中 是否有备用转供线路，是否存在可用切换点，都与电网结构密切相关，会对供 电可靠性产生直接影响。（2）良好的设备是保障配电网安全可靠运行的重要基 础，任何一台主要设备出现故障都会直接影响到系统的供电可靠性。（3）配电 自动化已逐步成为提高供电可靠性的重要措施之一。可利用馈线自动化系统的 故障隔离及自动恢复供电功能，减少故障停电范围；通过提高电网正常的施工, 检修和事故抢修工作效率，减少计划及故障停电时间；通过对电网的实时监视， 及时发现，处理事故隐患，实施状态检修，提高设备可靠性，避免停电事故的 发生。（4）电网的运维管理水平的高低也是影响供电可靠性的一个重要方面。 在一定的配电网基础上，运维管理水平的高低，不但会影响电网本身的运行状 况，更重要的是会对非故障时的预安排停电产生显著影响。要提高电网的供电 可靠性，也需要从以上四类措施入手。

国家电网公司供电区域划分为A+、A、B、C、D、E六大类，除E类供电区 域外，对每类供电区域均有相应的供电可靠性要求。在同一供电区域，相同的 投资水平下不同措施提高供电可靠性的程度不同；在不同的供电区域，相同的 投资水平下采取同一措施提高供电可靠性的程度也不相同，因此，为了实现以 花费最小的费用达到供电可靠性要求，需要研究在不同供电区域中，各类措施 对提高供电可靠性的投资敏感度分析，以优化投资决策，提高配电网规划的精 益化水平。

发明内容：

本发明的目的是提供一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定方 法，该方法指导配电网规划建设重点，优化投资决策，明确投资方向和投资重 点，提高配电网建设的效率与效益。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种配电网供电可靠性及其 投资敏感度分析确定方法，所述方法适用于基于可靠性的配电网的优化规划； 所述方法包括以下步骤：

（1）分析单一措施的可靠性与投资敏感度；

（2）分析各类措施综合的可靠性与投资敏感度分析；

（3）分析不同发展阶段可靠性与投资敏感度。

本发明提供的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定方法，所述 步骤（1）中的单一措施的可靠性与投资敏感度包括网架结构优化的可靠性投资 敏感度、设备水平提升的可靠性投资敏感度、配电自动化水平提升的可靠性投 资敏感度和运维管理水平提升的可靠性投资敏感度。

本发明提供的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定方法，所述 网架结构优化的可靠性投资敏感度的分析过程为：

在不考虑预安排停电时间的情况下，以各类供电区域配电网现有水平为基 础，确定得出各类供电区域各种典型网架结构的理论供电可靠性；

制定网架结构优化方案；架空网所述网架结构优化方案包括：辐射状-单联 络，单联络-多联络；电缆网所述网架结构优化方案包括：单射-单环，单环-双 环，双射-双环；

通过各类网架结构优化工程的设备造价，确定得出各种网架结构优化工程 的投资并通过下式（1）和式（2）确定不同供电区域各种网架结构优化工程的 敏感度

本发明提供的另一优选的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定 方法，所述设备水平提升包括电缆化改造与绝缘化改造，其可靠性投资敏感度 的分析过程为：

通过电缆化或者绝缘化改造前后设备故障率的变化，得出各类供电区域改 造前后架空网各类网架结构供电可靠率的变化；

再通过电缆化与绝缘化设备改造单价，得出改造工程的投资；

通过下式（1）和式（2）得出不同供电区域架空网各类网架结构电缆化改 造和绝缘化改造的投资敏感度

本发明提供的再一优选的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定 方法，所述配电自动化水平提升的可靠性投资敏感度分析过程为：

通过配电自动化的实施情况，得出各类供电区域实施配电自动化后故障停 电时间缩短比例；

制定单条线路实施配电自动化的方案，该方案包括一遥、二遥和三遥；所 述一遥为遥信，二遥为遥信和遥测，三遥为遥信、遥测和遥控；

通过配电自动化造价，得出单条线路实施配电自动化的投资；

通过下式（1）和式（2）得出各类供电区域各种典型网架结构实施配电自 动化的敏感度

本发明提供的又一优选的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定 方法，所述运维管理水平提升的可靠性投资敏感度分析过程为：

10kV线路实施不停电作业后，预安排停电时间降低为0；

根据不停电作业的实施情况，得出单条线路实施不停电作业所需投资；

通过下式（1）和式（2）得出各类供电区域七种典型网架结构实施不停电作业 的敏感度

本发明提供的又一优选的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定 方法，所述步骤（2）中各类措施综合的可靠性与投资敏感度分析过程为：

确定各类措施优化后综合故障停电时间、预安排停电时间和总停电时间；

确定采取各类优化措施后的总投资；

确定各类措施综合的可靠性与投资敏感度。

本发明提供的又一优选的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定 方法，所述各类措施优化后综合故障停电时间、预安排停电时间和总停电时间 通过下式（3）、（4）和（5）确定：

优化后总停电时间＝优化后故障停电时间+优化后预安排停电时间   （5）。

本发明提供的又一优选的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定 方法，所述各类优化措施后的总投资通过下式（7）确定：

本发明提供的又一优选的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定 方法，所述各类措施综合的可靠性与投资敏感度通过下式（7）和（8）确定：

本发明提供的又一优选的一种配电网供电可靠性及其投资敏感度分析确定 方法，所述步骤（3）中的不同发展阶段可靠性与投资敏感度通过所述步骤（1） 和所述步骤（2）确定。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果：

1、本发明的方法指导配电网规划建设，优化投资决策，明确投资方向和投 资重点，提高配电网建设的效率与效益；

2、本发明的方法实现以花费最小的费用达到供电可靠性要求；

3、本发明的方法量化分析不同措施对各类供电区域可靠性的影响程度，分 析比较不同措施下提高配电网供电可靠性与所需的投资之间的敏感度。

附图说明

图1为本发明的网架结构优化敏感度确定流程图；

图2为本发明的设备水平提升敏感度确定流程图；

图3为本发明的配电自动化水平提升敏感度确定流程图；

图4为本发明的不停电作业水平提升敏感度确定流程图；

图5为本发明的各类措施综合的敏感度确定流程图；

图6为本发明的单幅射线路示意图；

图7为本发明的单联络线路示意图；

图8为本发明的单射式线路示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-8所示，本例的发明方法步骤为：

①确定单一措施的可靠性与投资敏感度分析

a.网架结构优化

目前10千伏架空网主要包括多联络、单联络和辐射状三种结构，10千伏电 缆网主要包括双环式、单环式、双射式和单射式四种结构。网架结构优化主要 指可靠性低的网架结构向可靠性高的网架结构转换，如辐射状优化为单联络。 网架结构优化的可靠性投资敏感度过程如图1所示：

i.以各类供电区域配电网现有水平为基础，计算得出各类供电区域各种典型 网架结构的理论供电可靠性（不考虑预安排停电时间）。

ii.制定网架结构优化方案，架空网包括：辐射状-单联络，单联络-多联络； 电缆网包括：单射-单环，单环-双环，双射-双环。

iii.结合目前各类网架结构优化工程的设备造价，计算得出各种网架结构优化 工程的投资。

iv.通过下式（1）和式（2）计算得出不同供电区域各种网架结构优化工程的 敏感度：

b.设备水平提升

10kV配电网的设备水平提升主要包括两大类：电缆化改造与绝缘化改造， 这两类改造主要影响设备故障率。设备水平提升的可靠性投资敏感度过程如图2 所示：

i.根据改造前后设备故障率的变化，计算得出各类供电区域改造前后架空网 各类网架结构供电可靠率的变化。

ii.结合电缆化与绝缘化设备改造单价，计算得出改造工程的投资。

iii.通过下式（1）和式（2）计算得出不同供电区域架空网各类网架结构电缆 化改造以及绝缘化改造的投资敏感度：

c.配电自动化水平提升

10kV配电网实施配电自动化能够缩短故障定位及隔离处理等时间，从而提 高供电可靠率。配电自动化水平提升的可靠性投资敏感度过程如图3所示：

i.根据目前配电自动化的实施情况，得出各类供电区域实施配电自动化后故 障停电时间缩短比例。

ii.制定单条线路实施配电自动化的方案，主要包括“一遥”、“二遥”、“三遥”， 所述一遥为遥信，二遥为遥信和遥测，三遥为遥信、遥测和遥控。

iii.结合配电自动化造价，得出单条线路实施配电自动化的投资。

iv.进而通过下式（1）和式（2）计算得出各类供电区域各种典型网架结构实 施配电自动化的敏感度。

d.运维管理水平提升

不停电作业是运维管理的一个主要方面，10kV配电网实施不停电作业能够 减少预安排停电时间，从而提高供电可靠率。不停电作业水平提升的可靠性投 资敏感度过程如图4所示：

i.10kV线路实施不停电作业后，认为预安排停电时间降低为0。

ii.根据目前不停电作业的实施情况，得出单条线路实施不停电作业所需投资。

iii.通过下式（1）和（2）计算得出各类供电区域七种典型网架结构实施不停 电作业的敏感度。

②各类措施综合的可靠性与投资敏感度分析

在单一措施分析的基础上，综合考虑网架结构优化、设备水平提升、配电 自动化水平提升、不停电作业水平提升，计算得出各类措施综合优化后的可靠 性与投资敏感度，其过程如图5所示：

a.通过下式（3）、（4）和（5）计算各类措施优化后综合故障停电时间、预 安排停电时间以及总停电时间。

优化后总停电时间＝优化后故障停电时间+优化后预安排停电时间   （5）

网架结构优化、装备水平提升和配电自动化建设三方面措施主要通过降低 故障停电时间提升供电可靠率，综合三类措施对故障停电时间的影响，可计算 得出优化后故障停电时间；不停电作业水平提升措施主要通过降低预安排停电 时间提升供电可靠率，考虑不停电作业水平对预安排停电时间的影响，可计算 得出优化后预安排停电时间；优化后故障停电时间与预安排停电时间之和即为 供电可靠率RS-3停电时间；供电可靠率RS-3为统计去除限电的非停电时间占 比。

B.通过下式（6）计算采取各类优化措施后的总投资

C.通过下式（7）和（8）计算各类措施综合的可靠性与投资敏感度。

（2）根据以上实施步骤，对网架结构优化、设备水平提升、配电自动化水 平提升、不停电作业水平四类优化措施在各类供电区域的敏感度进行计算分析， 可得到各类供电区域各种网架结构下各类优化措施敏感度如图6-8所示。

（3）不同发展阶段可靠性与投资敏感度分析

配电网处于不断发展的状态，同一个配电网络，在不同的发展阶段，既存 在网架结构、设备水平等方面电网现状差异，也存在可靠性指标等需求差异； 同样的可靠性提升措施，在不同发展阶段所体现出的有效性（敏感度）也是不 同的。实际上，各类供电区域空间上的横向差异，很大程度上也体现了同一供 电区域在不同发展阶段时间上的纵向差异。例如，B类供电区域的现状，类似于 C类供电区域的未来，这两类供电区域之间的差异，基本能够反映出两个不同发 展阶段之间的差异。因此，分析各类供电区域之间不同措施的投资与可靠性敏 感度，在一定程度上也就分析了每一类供电区域在不同发展阶段的投资与可靠 性敏感度差异。

（4）本申请中用到的相关参数如下：

表1网架结构优化工程投资单位：万元

类别 A+ A B C D a）单辐射-单联络 91 91 100 134 134 b）单联络-多联络 82 82 91 122.5 122.5 c）单射-单环 424 424 622.4 659.2 659.2 d）单环-双环 456 456 678.4 763.2 763.2 e）单射-双射 636 636 809.12 856.96 856.96

表2架空线路与电缆线路的设备故障率

线路类型 设备故障率（次/100km·年）

线路类型 设备故障率（次/100km·年） 架空线路 1.98 电缆线路 0.69

表3实施配电自动化后故障停电时间缩短比例

区域 一遥 二遥 三遥 A+ 20% 30% 90% A 20% 30% 90% B 20% 30% 90% C 50% 60% 80% D 60% 70% 80%

表4单条线路实施配电自动化投资单位：万元

最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限 制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员 应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱 离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围 当中。