高压配电网典型接线方式比较

中国科技信息２００７年第５期　ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＢ￣ＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｉ￣ＴＩＯＮ　Ｍａｒ．２００７　高压配电网典型接线方式比较　吴卫建　灌云供电公司　２２２２００　１引言　针对高压配电网有备用电源、切换装置和Ｔ　文献ｌ４，　Ｉ提出基于最小路的配电系统可靠　性评估算法。该算法先求出每个负荷　的最小路，将非最小路上元件的故障　高压配电网是连接输电网与中压配　电网的桥梁，其结构性能与功率的合　理分配密切相关，关系到供电的可靠　接点等特点，提出了基于故障树的配电网可　靠性分块评估算法。该算法具有形象快速的　特点。根据网络结构特点和运行实践归纳了　四种典型接线方式，即ｎ型接线、单Ｔ三线　路接线、双Ｔ双线路和四线路接线。运用可　折算到最小路上，从而仅对最小路上　的元件与节点进行计算即可得出负荷点　的可靠性指标。该算法进行计算时须　先求各负荷的最小路。当系统复杂　时，最小路的求取需花费大量时间，　性和电网建设的经济性。目前在中压　配电网可靠性评估方面的研究较多，　在发输电组合系统可靠性评估方面的研　靠性评估算法对这四种接线的可靠性进行了　分析。还运用等年值法对其投资运行费用进　行了综合比较，推荐在可靠性要求不高的地　区采用双Ｔ型接线方式，在可靠性要求较高　的地区采用单Ｔ型接线方式。　电力暴统；高压配电网；可靠性评估；经　济性比较；接线方式　Ａｃｃｏｒｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｈ幢ｈ　ｖｏｌｔａｇｅ￣ｔｒｉｂｕｔｌｅｎ　究成果也不少；然而由于符号运算量　复杂、运算量大，对高压配电网可靠　性评估进行的定量解析研究较少。对　高压配电网的可靠性和经济性进行综合　分析研究的就更少。　配网的可靠性评估的方法与发电系统及　靠性评估的传统方法为故障模式后果分　析法Ｉ　】（Ｆａｉｌｕｒｅ－Ｍｏｄｅ　ａｎｄ—Ｅｆｆｅｃｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ），该方法对所有可能的故　其计算复杂性较大；当最小路与非最　小路上线路发生故障时，这种折算将　变得较困难。　为了解决较为复杂的高压配电网可　树的分块算法。故障树分析法（Ｆａｕｌｔ　用于大型复杂系统安全性与可靠性的常　用有效方法，以图形的方式表明“系统　是怎样失效的”，较为直观有效。由于高　由于配电系统其自身的特点，对　靠性评估问题，本文引入了基于故障　ｐ０ｗｅｒ　，　扁ｃ帆一　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｉ．ｅ．，ｐ０８ｓｅ　ｇ　ｒｅ９　ｙｓｉｓ，简称ＦＴＡ）是适用　输电系统相比均有较大差异。配电网可　Ｔｒｅｅ　Ａｎａｌｏｖｅｒ　ｅｑｔｄｌ￣ｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｔ－－ｓｈａ￣ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ｅｔｃ．，ａ　ｆａｓｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　Ｏｆ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆａｕｌｔ　ｔｒｅｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ　Ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｆｏｕｒ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｓ，ｎａｍｅｌｙ　ｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ｓｉｎｇｌｅ　Ｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｒｅｅ　ｌｉｎｅｓ，ｄｏｕｂｌｅ　Ｔ　ｗｉｔｈ　ｔＷＯ　ｌｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｆｏｕｒ　ｌｉｎｓ　ｃｅｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ａｌｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　障事件或元件失效进行分析，并确定　对负荷点的影响，找出系统的故障模　式集合，最终在此状态集合的基础上　得到负荷点的可靠性指标。ＦＭＥＡ法　适用于对简单辐射状主馈线系统的可靠　性评估。对带有复杂分支馈线的系　统，由于故障模式太多，直接使用　ＦＭＥＡ法有一定困难。文献１２，３　提出了　压配电网比较复杂，相应生成的故障树　比较复杂，为了提高故障遍历的效率，　本文提出故障树的分块算法，将一个故　障树分解若干子树，可以有层次地描述　系统失效的进程，及各中间事件的相互　ｆｅａｓ　Ｉａｌｙｓ孽ｓ　ｆｏｒ　ａｂｏｖｅ－ｍｅｎｔｂｎｅｄ　ｆｏｕｒ∞　柠　ｍｏｄｅｓ　ｃａｒｒｋ￣ｏｕｔ　ｂｙ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａ培０Ｐ甜骊．　Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌ∞ｍ阻ｒｉｓＯｎ　ｏｆ　ｅｃｏｎｏｍｉｃａ￣ｉｎｄｉｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｉ￣ｉｒ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｆｅｅｓ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ａＪｌｎｕａＪ　ｖａｌｕｅ　ｍｅｔｈｏｄ．ｉｔ　阳ｃｃｍｍｅｎ如ｄ　ｔＯ　ｕｓｅ　ｄｏｕｂｌｅ　关系。最后本文还采用等年值法对典型　高压配电网接线的经济性进行了比较分　析。　Ｔ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｌｏｗ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｄｊｓｔｒｉｃｔ　ａｎｄ　ｔｏ　ｕｓｅ　ｓｉｎｇｌｅ　Ｔ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　＆ｔｒｉｃｔ．　利用网络等值法对复杂网络进行等效简　２高压配电网典型接线　化的方法。该方法利用等效元件代替　电网逐步简化成简单辐射状配电网。　本文根据高压配电网地结构特点及　线方式，即ｎ型接线、单Ｔ三线路接　待分析的部分配电网，从而将复杂配　运行经验归纳了四种典型、常见的接　Ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ；ＨＶＤＮ；ｇｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｃｏｍｐａｒ￣ｎ：Ｃｉ　ｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　－３２　维普资讯 http://www.cqvip.com 线、双Ｔ双线路和四线路接线，分别　如图ｌ一４所示。图中黑框表示联络开　关，Ｃ　ｉ表示第ｉ个元件。　３高压配电网典型接线的可靠性　３．１故障树分析法的步骤　本文以ｎ型接线（图１）为例，　介绍用故障树分析法研究高压配电网典　型接线可靠性的方法，ＦＴ　Ａ方法分为　以下几个步骤：　步骤一　把不希望发生的事件（失效状　态）作为故障树的顶事件（Ｔ　Ｏ　Ｐ　Ｅ　ｖ　ｅ　ｎ　ｔ），确定系统的分析边界、定　义范围和成功与失败的准则。　这里的顶事件为：Ｌ　１、Ｌ２、Ｌ３、　Ｌ４电力中断。由于Ｌｌ和Ｌ４完全对称，　Ｌ２和Ｌ　３对称，其失效概率也完全相　同，因此为简化分析起见，本文只需　分析Ｌｌ和Ｌ２失效的故障情况和失效概　率即可。　步骤二　找出导致这一不希望发生事件所有　可能发生的直接因素和原因，并用规　定的逻辑符号表示，它们是处于过渡　状态的中间事件。这里的中间事件有　母线１　Ａ（ｍ　１）、母线２　Ａ（ｍ　２）、　母线３　Ａ（ｍ　３）和母线４　Ａ（ｍ　４）　无电。　步骤三　逐步深入分析，知道找出事故的　基本原因，即故障树的底事件为止。　这些底事件又称为基本事件，它们底　数据是已知的，或者已经有过统计或　实验的结果。　这里的底事件为：母线１　Ａ故障　（Ｘ），母线２　Ａ故障（Ｘ，），断路　器Ｂ　１故障（Ｘ　）、断路器Ｂ　２故障　（Ｘ　）、断路器Ｂ　５故障（Ｘ　）、断　路器Ｂ　６故障（Ｘ　）、断路器Ｂ　９故障　（ｘ　）、断路器Ｂ　ｌ　ｌ故障（ｘ　）、断　路器Ｂ　１　３故障（Ｘ。）、断路器Ｂ　１　４故　障（Ｘ．　）、断路器Ｂ　１　５故障（Ｘ．．）、　断路器Ｂ　１　６故障（Ｘ．，）、断路器Ｂ２２　故障（Ｘ．　）、主变Ｔ　１故障（Ｘ．　）、　图１　ｌ　Ｉｇ型接线方式　３递哇　图２单Ｔ三线路接线方式　Ｅ１避境　图３双Ｔ双线路接线方式　４Ａ　矸２进线　３进蛙　图４四线路接线方式　维普资讯 http://www.cqvip.com

中国科技信息２００７年第５期　ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｍａｒ．２００７　主变Ｔ　２故障（Ｘ　）、＃１进线故障　假设线路故障率入　为０．０２３９次／　（ｋｍ’年），修复时间Ｙ　为８ｈ／次；　为０．０１次／年，修复时间Ｙ　为２４ｈ／　次；母线故障率为入　０．００２８４次／年，　修复时间Ｙ　为８ｈ／次。设变压器高压　（Ｘ　）、＃２进线故障（Ｘ　）　步骤四　断路器的故障率入　为０．０５次／年，修　ｇ．Ｎｌ＇Ｎ　Ｙ　为８ｈ／次；变压器故障率入　对故障树进行模块化，为了简化　侧与Ｔ接点的距离为ｄ　＝５ｋｉｎ，等　结构，根据网络拓扑结构将高压配电　网络分成若干个块，同一块中元件故　障对负荷有相同的影响。如图６所示，　ｎ型接线可以形成５个块和若干底事　件，分别为：主变压器Ｔ　１回路故障　（Ｆ　１）、主变压器Ｔ　２回路故障　（Ｆ　２）、联络线回路故障（Ｆ　３）、　＃１进线回路故障（Ｆ　４）、＃２进线　／惭站嚣’　抖器　回路故障（Ｆ　５），以及底事件Ｘ　，　Ｂ９战　Ｂ１１战障　Ｘ，，Ｘ　７，Ｘ　，Ｘ　当系统结构复　杂时，可以使用计算机利用相邻矩阵　算法将系统分成若干个块。　：　、　～一～一～　～断路器　Ｂ２２垃障　一步骤五　游　Ｌ　停电顶事件故障树　定性分析，求出故障树的全部最　小割集。　１　路故障　１　步骤六　定量分析顶事件的发生概率。　ＯＲ　０Ｒ　３．２块的可靠性参数计算　～　一　～＿。一、　、　、　、　／　一’、，　由于块集合中任一元件故障后，　断踏器　断踏器　娈Ｈｔ器　断路器　惭路器　变　器　Ｂ１般障　Ｂ５战障　系统开关元件的动作情形完全相同，　Ｔ１故障　Ｂ２ｆ帔障，　Ｂ６敞障　Ｔ２敞障　、　、　、　，　＼　、＿ｌ一　、　ｌ、．　．一　～一　一　因而对于块集合可采用多元件串联公式　计算该块的等效可靠性参数。　设块中包含ｎ个元素，第ｉ个元件　的故障率和修复时间分别为入，、ｒ，。　＃　设系统等效故障率和等效平均修复时间　～　ＯＲ　分别为　、ｒ　。那么，　己＾．Ｙ，　：断蹄器　联络线　断路器　＃１线路　断路器、　＃２线路　；∑　．Ｙ　：｝　Ｂ１４故障　路故障，　Ｂ１　３故障　故障，　Ｂ１６敞障，　故障　一　利用以上两式可计算当前块的等效　故障率和等效修复时间。　４基于等年值的经济性比较　图６块的定义　假设网络规划年为１３．年，贴现率为　表１各种接线方式可靠性和经济性指标　仅，现值为Ｖ，等年值为Ａ，则Ｖ、　接线，Ｊ式　负　点　ＡＮＳＩ（％）　等　缎（　几）　运行维护赞用（　兀）　Ａ、仅、１３．之间有如下关系：　【　１　９９．８２８　ｎ型　７９．５ｊ９　１．５９１　　Ｉ２　９９．８０８　０　＋　一１　Ｖ　ｖ＝　（１＋　Ａ　Ｉ＋１　９９．９１２　ｒ型　Ｉ（）８　２　２．１６｛　利用这两个公式可以进行设备投　１　２　９９．８５６　Ｉ＿１　９９．８０５　资、停电损失等经济性分析与比较。　舣Ｔ型　７６．：｛７７　【．５２７５　１　２　９９．８０５　５算例分析　Ｉ＿１　９９　８９５　四线路　【２７　９５　２．５４５９　Ｉ　２　９９．８９５　一一…　维普资讯 http://www.cqvip.com 效电源点与Ｔ接点的距离为ｄ，＝５ｋｉｎ，　则线路全长ｄ－ｄ，＋ｄ，＝１０ｋｉｎ；联络线　路长度为ｄ　＝５ｋｍ。　假设规划年Ｉｉ＝３　０年，贴现率　一彝懋曩黧鹱爨　襄　篓　豢　嚣　霪　［１］别朝红，，王锡凡．复　杂配电系统的可靠性评估［Ｊ］．西安　交通大学学报．２　０００，５４（８）：９—　１　５．　　ｊ１０％，架设ｌ１０ｋＶ线路的投资为３０　万元／ｋｍ，每年的运行维护费用为设　备投资的２％。根据这些数据计算得高　压配电网四种典型接线的可靠性和经济　Ｂｉｅ　Ｚｈａｏｈｏｎｇ，Ｗａｎｇ　Ｘｉｕｌｉ，Ｗａｎｇ　；　Ｘｉｆａｎ．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｘｉ’ａｎ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　｛　性指标如表１所示。　由以上结果可见，双Ｔ型接线的　２　０　０　０，５　４（８）：９—１　５．　投资最省，但是其可靠性也最低，四　线路的接线方式投资最大，但可靠性　也相对较高。对于可靠性要求不是很　高的地区，一般建议高压配电网采用　［２］Ｂｉｌｌｉｎｔｏｎ　Ｒ，Ｗａｎｇ　Ｐ．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏ　ｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．１ＥＥ　Ｐｒｏｃ．－Ｇｅｎｅｒ．Ｔｒａｎｓ．Ｄｉｓｔｒｉｂ．，１　９９８．　ｎ型或者双Ｔ型接线，相对投资较　小；对于可靠性要求较高的地区，建　１　４５（２）＿１　４９—１　５　５．　［５］万国成，任震，田翔等．配电网可　靠性评估的网络等值法模型研究［Ｊ］．　中国电机工程学报，２００５，２３（５）：　４８—５２．　议采用单Ｔ接线，其可靠性较高，与　四线路接线基本相当，但是其投资及　年运行维护费用明显小于后者。　６结论　（１）本文将故障树分析法应用于　电力系统可靠性分析，可以清晰地用图　说明系统的失效原因，把系统故障和组　Ｗａｎ　Ｇｕｏｃｈｅｎｇ，Ｒｅｎ　Ｚｈｅｎ，Ｔｉａｎ　Ｘｉａｎｇ，ｅｔ　ａ１．ＳｔＵｄｙ　ｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＥＥ，２００５，２５　成系统的部件故障有机地联系在一起。　故障树本身也是一种形象化的技术资　料，对于管理运行人员是一种直观的教　（５）：４８—５２．　［４］Ｘｉｅ　Ｋａｉｇｕｉ，Ｚｈｏｕ　Ｊｉａｑｉ，Ｂｉｌｌｉｎｔｏｎ　Ｒ．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｍｅｄｉｕｍ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｅｓｔ　学和维修指南。　（２）本文引入了块的概念，将　复杂的系统分解成若干个块，然后以　块为单位进行故障分析。在某一块中　包含多个元素时，避免了分别对该块　中每一元素进行枚举，从而节省了评　估时间，提高了评估速度。　（３）本文对ｎ型接线、单Ｔ三　线路接线、双Ｔ双线路和四线路接线　四种典型接线方式的可靠性和经济性进　行了比较分析。建议在可靠性要求不　高的地区采用双Ｔ双线路接线，以降　低投资运行费用；在可靠性要求较高　的地区建议使用单Ｔ三线路接线。　ｐａｔｈ［Ｊ］．１ＥＥ　Ｐｒｏｃ－－Ｇｅｎｅｒ．Ｔｒａｎｓｍ．　Ｄｉｓｔｒｉｂ．，２００　５，１　５０（６）：６８６—　６　９　０．　［５］戴雯霞，昊捷．基于最小路的配　电网可靠性快速评估法［Ｊ］．电力自　动化设备，２　０　０２，２　２（７）：２　９—　５　１．　Ｄａｉ　Ｗｅｎｘｉａ，Ｗｕ　Ｊｉｅ．　Ｆａｓｔ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｍｉｎｉｍａｌ　ｐａｔｈ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｐｏｗｅｒ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．２００２，２２　（７）：２　９—５　１．