一种分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法.pdf

一种分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，属于电力系统配电网供电可靠性分析领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，统计各接地方式单相接地故障情况的相关数据，分析影响供电可靠性的因素；步骤b，建立供电可靠性各评估指标的数学模型，计算供电可靠性各评估指标；步骤c，计算各接地方式下的供电可靠性指标的得分并确定各项指标的权重；步骤d，根据供电可靠性评分模型，计算各接地方式的供电可靠性得分；步骤e，比较确定可靠性较优的接地方式。本文所提的分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，综合考虑了供电可靠性各项评估指标，并可同时适用于架空线路和电缆线路配电网，分析比较全面，计算结果相对比较准确。

1.  一种分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，统计各接地方式单相接地故障情况的相关数据，分析影响供电可靠性的因素；
步骤b，计算供电可靠性各评估指标；
根据供电可靠性各评估指标的数学模型，计算供电可靠性各评估指标；
步骤c，计算各接地方式下的供电可靠性指标得分并确定各项指标的权重；
根据供电可靠性指标得分公式，计算各供电可靠性指标的得分，并确定各供电可靠性指标的权重；
步骤d，计算不同接地方式下的供电可靠性得分；
根据供电可靠性评分模型公式，计算得到不同接地方式下的供电可靠性得分；
步骤e，比较确定可靠性较优的接地方式；
将计算出的各接地方式供电可靠性得分进行比较，供电可靠性得分较小的接地方式供电可靠性较优。

2.  根据权利要求1所述的分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，其特征在于：步骤b中所述的供电可靠性各评估指标的数学模型，包括用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间和用户年平均短时停电次数在内的供电可靠性评估指标的数学模型。

3.  根据权利要求2所述的分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，其特征在于：
所述的用户年平均长时停电次数的数学模型为：

所述的用户年平均长时停电时间的数学模型为：

所述的用户年平均短时停电次数的数学模型为：

其中：为线路的长度；为线路上的平均分布用户总数；为单相接地故障率；为永久性单相接地故障的比率；为永久性故障在线修复率；为单次故障平均停电时间；为单次故障平均停电用户数；、分别为线路单相接地故障过电压事故和火灾事故扩展导致其他线路停电的概率；
其中，小电阻接地方式不允许重合闸投入时，，，，；小电阻接地方式允许重合闸投入时，，，，；谐振接地方式下自动选线装置选线时，，，，；谐振接地方式人工拉路实现选线时，设平均试拉条线路可完成一次选线，此时，，，。

4.  根据权利要求1所述的分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，其特征在于：步骤c所述的供电可靠性指标得分公式分别为：
（）
其中，为接地方式的用户年平均长时停电次数得分；为接地方式的用户年平均长时停电次数；为待比较的种接地方式下的用户年平均长时停电次数平均值，为（0，100m）之间的一个常数；
（）
其中，为接地方式的用户年平均长时停电时间得分；为接地方式的用户年平均长时停电时间；为待比较的种接地方式下的用户年平均长时停电时间平均值，为（0，100m）之间的一个常数；
（）
其中，为接地方式的用户年平均短时停电次数得分；为接地方式的用户年平均短时停电次数；为待比较的种接地方式下的用户年平均短时停电次数平均值，为（0，100m）之间的一个常数。

5.  根据权利要求1所述的分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，其特征在于：步骤d中所述的供电可靠性评分模型公式为：

其中：、、分别为步骤c中所述的各供电可靠性指标得分中所对应的用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间、用户年平均长时停电次数的得分；、、分别为步骤c中所述的各供电可靠性指标的权重中所对应的用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间、用户年平均短时停电次数的权重。

一种分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法
技术领域
一种分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，属于电力系统配电网供电可靠性分析领域。
背景技术
所谓配网供电可靠性，是指在某一统计期内，电网持续向客户供电能力的量度，是供电服务质量的一项重要指标。随着经济社会的发展，人民生活水平的提高和电器的广泛普及，用户对电力系统供电可靠性的要求也越来越高。中性点接地方式与供电可靠性密切相关。目前对于中性点接地方式对供电可靠性的影响主要停留在定性分析和现场运行经验上，缺乏定量的分析和计算。
文献《中压配电网中性点接地方式决策方法研究》关于中性点接地方式对供电可靠性的影响分析中，仅仅建立了不同接地方式下的线路跳闸率（短时停电跳闸和长时停电跳闸之和）模型，忽略了短时停电跳闸与长时停电跳闸具有截然不同的影响。此外，供电可靠性不能仅通过跳闸率来评价。文献《中性点接地方式对配电网可靠性的影响》主要针对电缆线路配电网，仅建立了跳闸率模型，选取的供电可靠性评估指标为期望缺供电量。文献《中压电网接地方式的综合选取方法》是综合考虑供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压、继电保护、通信干扰、系统发展规划等因素，并分别给予各因素相应权重，进行接地方式的对比选择，没有对接地方式如何供电可靠性作详细分析和建模。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供综合考虑供电可靠性各项评估指标，并可同时适用于架空线和电缆线路配电网的一种分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，统计各接地方式单相接地故障情况的相关数据，分析影响供电可靠性的因素；
步骤b，计算供电可靠性各评估指标；
根据供电可靠性各评估指标的数学模型，计算供电可靠性各评估指标；
步骤c，计算各接地方式下的供电可靠性指标得分并确定各项指标的权重；
根据供电可靠性指标得分公式，计算各供电可靠性指标的得分，并确定各供电可靠性指标的权重；
步骤d，计算不同接地方式下的供电可靠性得分；
根据供电可靠性评分模型公式，计算得到不同接地方式下的供电可靠性得分；
步骤e，比较确定可靠性较优的接地方式；
将计算出的各接地方式供电可靠性得分进行比较，供电可靠性得分较小的接地方式供电可靠性较优。
优选的，步骤b中所述的供电可靠性各评估指标的数学模型，包括用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间和用户年平均短时停电次数在内的供电可靠性评估指标的数学模型。
优选的，其特征在于：
所述的用户年平均长时停电次数的数学模型为：

所述的用户年平均长时停电时间的数学模型为：

所述的用户年平均短时停电次数的数学模型为：

其中：为线路的长度；为线路上的平均分布用户总数；为单相接地故障率；为永久性单相接地故障的比率；为永久性故障在线修复率；为单次故障平均停电时间；为单次故障平均停电用户数；、分别为线路单相接地故障过电压事故和火灾事故扩展导致其他线路停电的概率；
其中，小电阻接地方式不允许重合闸投入时，，，，；小电阻接地方式允许重合闸投入时，，，，；谐振接地方式下自动选线装置选线时，，，，；谐振接地方式人工拉路实现选线时，设平均试拉条线路可完成一次选线，此时，，，。
优选的，步骤c所述的供电可靠性指标得分公式分别为：
（）
其中，为接地方式的用户年平均长时停电次数得分；为接地方式的用户年平均长时停电次数；为待比较的种接地方式下的用户年平均长时停电次数平均值，为（0，100m）之间的一个常数；
（）
其中，为接地方式的用户年平均长时停电时间得分；为接地方式的用户年平均长时停电时间；为待比较的种接地方式下的用户年平均长时停电时间平均值，为（0，100m）之间的一个常数；
（）
其中，为接地方式的用户年平均短时停电次数得分；为接地方式的用户年平均短时停电次数；为待比较的种接地方式下的用户年平均短时停电次数平均值，为（0，100m）之间的一个常数。
优选的，步骤d中所述的供电可靠性评分模型公式为：

其中：、、分别为步骤c中所述的各供电可靠性指标得分中所对应的用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间、用户年平均长时停电次数的得分；、、分别为步骤c中所述的各供电可靠性指标的权重中所对应的用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间、用户年平均短时停电次数的权重。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本发明的分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，建立了一个能同时适用于架空线和电缆线路配电网的反映接地方式对供电可靠影响的数学计算模型，建立了一个综合考虑供电可靠性各项评估指标的接地方式供电可靠性对比的数学模型。该方法实现接地方式对供电可靠性影响的定量计算和对比，考虑比较全面，计算结果相对比较准确。在供电可靠性方面，可为配电网接地方式选择提供更有效的数据支撑。
附图说明
图1为分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法流程图。
具体实施方式
图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种分析接地方式对配电网供电可靠性影响的计算方法，包括如下步骤：
步骤a，统计各接地方式单相接地故障情况的相关数据，分析影响供电可靠性的因素；
根据各接地方式单向接地故障情况，分析中性点接地方式影响供电可靠性的因素。中性点接地方式对供电可靠性的影响，主要体现在对单相接地故障时的长时停电和短时停电的影响。线路单相接地故障导致长时停电的原因主要有两个：线路停电、线路单相接地故障扩展导致其他线路停电。其中故障扩展包括过电压事故扩展和电弧火灾事故扩展。在不同接地方式下，长时停电的次数和停电时间不尽相同。
接地方式对短时停电的影响主要体现在短时停电次数。更进一步的分析，主要因素为单相接地故障率（每公里线路和设备每年发生单相接地故障的次数），其中瞬时性和永久性单相接地故障所占的比率，单相接地故障扩展导致其他线路停电的概率，短时停电次数、长时停电次数和时间长度等。
步骤b，根据供电可靠性各评估指标的数学模型，计算供电可靠性各评估指标；
以变电站某出线为研究对象，设线路长度为，平均分布用户总数为；其单相接地故障率为，其中永久性单相接地故障的比率为；永久性故障在线修复率为；单次故障平均停电时间为；单次故障平均停电用户数为；设线路单相接地故障过电压事故和火灾事故扩展导致其他线路停电的概率分别为、。以上在不同接地方式下将会对应不同的数值，根据以上各值建立供电可靠性各指标的数学模型：
用户年平均长时停电次数：

用户年平均长时停电时间：

用户年平均短时停电次数：

其中，小电阻接地方式不允许重合闸投入时，，，，；小电阻接地方式允许重合闸投入时，，，，；谐振接地方式下自动选线装置选线时，，，，；谐振接地方式人工拉路实现选线时，设平均试拉条线路可完成一次选线，此时，，，。
供电可靠性各指标的数学模型建立完成之后，在不同的接地方式之下，代入相应的参数进行供电可靠性各指标的计算。
步骤c，计算各接地方式下的供电可靠性指标的得分并确定各项指标的权重；
计算各接地方式下的供电可靠性指标的得分-----，分别为用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间、用户年平均短时停电次数的得分；
（）
其中，为接地方式的用户年平均长时停电次数得分；为接地方式的用户年平均长时停电次数；为待比较的种接地方式下的用户年平均长时停电次数平均值，为（0，100m）之间的一个常数；
（）
其中，为接地方式的用户年平均长时停电时间得分；为接地方式的用户年平均长时停电时间；为待比较的种接地方式下的用户年平均长时停电时间平均值，为（0，100m）之间的一个常数；
（）
其中，为接地方式的用户年平均短时停电次数得分；为接地方式的用户年平均短时停电次数；为待比较的种接地方式下的用户年平均短时停电次数平均值，为（0，100m）之间的一个常数。
    用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间以及用户年平均短时停电次数的权重分别用、、表示，可根据实际需要进行合理选取。
步骤d，根据供电可靠性评分模型，计算各接地方式的供电可靠性得分；
供电可靠性评分模型为：

其中：、、对应用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间、用户年平均短时停电次数的得分；、、分别为用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间、用户年平均短时停电次数的权重，可根据实际需要进行合理选取。
步骤e，比较确定可靠性较优的接地方式；
将计算出的各接地方式供电可靠性得分进行比较，值较小的接地方式供电可靠性较优。
以某供电局为例，根据该供电局内的数据，架空线路的单相接地故障率为，小电阻接地方式下，永久性单相接地故障中故障的比率为。据中压配电网经验：其配电网中性点采用可调谐消弧线圈后，较其采用不接地方式，利用瞬时短接接地相母线的方法消弧、选线时，接地故障引起的长时停电次数（即永久性单相接地故障）减少50%以上。此外，经查阅资料知，不接地方式下的永久性单相接地故障与小电阻接地方式可近似为一致，故可近似认为谐振接地方式下的永久性单相接地故障率为小电阻接地方式下的50%，可以设谐振接地方式下的单相接地故障中永久性故障的比率为；
对于小电阻接地系统，每次故障立即停电，停电时间为故障查找时间（按3小时计）和故障修复时间（按4小时计）之和（共7小时），即；对于谐振接地系统，可带故障运行2小时，其停电时间为查找时间（按1小时计）和故障修复时间（按4小时计）之和（共5小时），即。
设长度为线路的用户数量为，在实际中，架空线路一般为郊区线路，考虑分支线和配电变压器保护，但不考虑配电网自动化系统自动转供，故设小电阻接地系统每次停电用户数为，考虑到谐振接地方式下，有足够的时间进行用户的带电转供，平均停电用户数会明显少于小电阻接地系统，取。其他数据均为0。
同时，根据供电局数据可知谐振接地方式下故障在线修复率为，单相接地故障过电压事故扩展导致其他线路停电的概率为。
因此可求得在小电阻接地方式和谐振接地方式下的供电可靠性指标：
（1）小电阻接地方式（允许重合闸）下：
线路单相接地故障导致的用户年长时停电次数（次/a）：
（次/a）
线路单相接地故障导致的用户年停电时间（时/a）：

线路单相接地故障导致的用户年短时停电次数（次/a）：
（次/a）
（2）在谐振接地方式下：
线路单相接地故障导致的用户年停电次数（次/a）：
（次/a）
线路单相接地故障导致的用户年停电时间（时/a）：
（时/a）
人工拉路实现选线。设每条母线平均有10条出线，考虑到利用各线路故障概率等经验知识，每次故障平均需要拉路4次，即。
线路单相接地故障导致的用户年短时停电次数（次/a）：
（次/a）
进而可求得在小电阻接地方式和谐振接地方式下的用户年平均长时停电次数、用户年平均长时停电时间、用户年平均短时停电次数的得分：、、
（1）小电阻接地方式：



（2）谐振接地方式



设，即在小电阻接地方式下：

在谐振接地方式下：

可知：。可以得出结论，根据各指标的计算结果以及根据需要所设置的权重，对于架空线路配电网，谐振接地方式下的供电可靠性较优。
其他情况下的接地方式对比过程同理，此处不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。