21ic智能電網(wǎng)：安全可靠的電網(wǎng)是維持國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民生活水平的重要保障。電網(wǎng)故障引起供電中斷所造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響往往是巨大的。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中聯(lián)系電源與用戶的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其供電可靠性水平的高低與電力用戶有著直接的關(guān)系。保證供電可靠性是配電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行管理中需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。

電網(wǎng)的供電可靠性與電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性有時(shí)是相互矛盾的兩個(gè)方面。提高供電可靠性，則可能需增加對(duì)電網(wǎng)的投資，使電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性下降，但若不采取措施提高可靠性，則包括停電損失在內(nèi)的電網(wǎng)總成本可能反而會(huì)上升。如何使電網(wǎng)供電可靠性與電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性之間協(xié)調(diào)達(dá)到最大滿意程度，則要通過(guò)可靠性成本/效益分析來(lái)完成。首先需要合理地定量評(píng)價(jià)電網(wǎng)的供電可靠性，找出其薄弱環(huán)節(jié)，然后通過(guò)成本/效益分析來(lái)采取合理的措施提高電網(wǎng)供電可靠性。因此，開(kāi)發(fā)具有實(shí)用性的配電網(wǎng)供電可靠性定量評(píng)估及可靠性成本/效益分析軟件包系統(tǒng)具有重要的意義。

軟件包設(shè)計(jì)思路

軟件包開(kāi)發(fā)遵循實(shí)用、方便和可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)原則。配電網(wǎng)接線復(fù)雜、設(shè)備數(shù)目多、涉及的信息量大，各設(shè)備參數(shù)及功能之間存在一定作用關(guān)系，相應(yīng)的數(shù)據(jù)及其處理密切相關(guān)。本文采用面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)編程技術(shù)設(shè)計(jì)軟件包平臺(tái)，在圖形化操作界面(如圖1示)上用圖元的形式把設(shè)備的參數(shù)和狀態(tài)集中在一起，然后利用這些圖元信息和圖元之間的聯(lián)絡(luò)信息形成計(jì)算用數(shù)據(jù)，最后應(yīng)用可靠性理論計(jì)算配電網(wǎng)的各種可靠性評(píng)估指標(biāo)。

根據(jù)面向?qū)ο蟮姆椒ū疚脑O(shè)計(jì)了圖元的基本類(lèi)，定義了普通圖元所具有的所有功能，具體的電氣設(shè)備圖元類(lèi)可以通過(guò)繼承普通圖元類(lèi)的屬性和編寫(xiě)個(gè)性函數(shù)的方法來(lái)完成設(shè)計(jì)。為在完成圖元繪制的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)輸入和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在圖元總體設(shè)計(jì)方案中，采用“三位一體”的方法，即對(duì)于每一種設(shè)備，都設(shè)計(jì)相應(yīng)的對(duì)話框類(lèi)、數(shù)據(jù)庫(kù)接口類(lèi)和總體控制類(lèi)。其中的總體控制類(lèi)可以利用對(duì)話框類(lèi)和數(shù)據(jù)庫(kù)接口類(lèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入輸出和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并利用自身的函數(shù)完成圖形繪制等功能。

對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行供電可靠性計(jì)算以及進(jìn)行有關(guān)提高可靠性的成本/效益分析時(shí)需要依賴(lài)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)管理龐大的信息量。開(kāi)發(fā)的軟件包采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中包括(1)設(shè)備信息表，如線路、變壓器和開(kāi)關(guān)等設(shè)備的型號(hào)、名稱(chēng)、額定電壓、電流或容量、設(shè)備強(qiáng)迫停運(yùn)率、計(jì)劃停運(yùn)率、非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間、計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間、誤動(dòng)率以及設(shè)備狀態(tài)(是否在運(yùn)行)、設(shè)備投資費(fèi)、電價(jià)、單位停電損失費(fèi)等;(2)圖形信息表，如設(shè)備圖元的端點(diǎn)編號(hào)、名稱(chēng)、位置的X和Y坐標(biāo)值以及所屬網(wǎng)圖的地址等;(3)計(jì)算結(jié)果表，如系統(tǒng)平均停電頻率、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間、用戶平均停電持續(xù)時(shí)間、平均供電可靠率、系統(tǒng)總的電量不足期望值以及各用戶點(diǎn)的可靠性指標(biāo)等];(4)設(shè)備故障后果分析表，如各種設(shè)備故障對(duì)電網(wǎng)所造成的影響分析報(bào)告等;(5)可靠性成本/效益分析結(jié)果;等等。

在上述的圖形化界面和數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，軟件包綜合考慮配電網(wǎng)接線形式、運(yùn)行方式、設(shè)備故障、設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修以及故障情況下供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移路徑等影響因素，應(yīng)用可靠性理論與方法，通過(guò)預(yù)想事故后果分析，計(jì)算出配電網(wǎng)在選定運(yùn)行方式下的供電可靠性指標(biāo)，如配電網(wǎng)發(fā)生故障停電的概率指標(biāo)，供電可靠率指標(biāo)、年平均停電時(shí)間指標(biāo)以及由于配電網(wǎng)設(shè)備故障停電造成的電量不足期望值指標(biāo)和各負(fù)荷點(diǎn)指標(biāo)等;通過(guò)對(duì)各種設(shè)備故障或檢修對(duì)配電網(wǎng)停電影響程度的排序，找出薄弱環(huán)節(jié)，分析哪些設(shè)備對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)可靠性影響最大，需要加強(qiáng)其可靠性考核及管理，以提高其運(yùn)行可靠性;確定提高配電網(wǎng)供電可靠性的具體方案并進(jìn)行相應(yīng)的成本/效益分析。

軟件包工作流程及功能

繪制配電網(wǎng)電氣接線圖并輸入相關(guān)信息

進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?/p>

確定配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)

計(jì)算可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)

找出可靠性薄弱環(huán)節(jié)

選則電網(wǎng)可靠性判據(jù)

進(jìn)行預(yù)想事故后果分析和相應(yīng)的潮流計(jì)算并實(shí)施故障情況下的負(fù)荷轉(zhuǎn)移方案

擬訂改進(jìn)方案，進(jìn)行成本/效益分析

輸出結(jié)果

軟件包主要功能包括：

1)配電網(wǎng)電氣接線圖的繪制

可以通過(guò)操作軟件包中標(biāo)準(zhǔn)的制圖工具欄來(lái)繪制配電網(wǎng)電氣接線圖。工具欄分別支持文字輸入、電纜、架空線、用戶變壓器、進(jìn)線開(kāi)關(guān)、進(jìn)線刀閘、用戶變壓器保險(xiǎn)熔絲和柱上開(kāi)關(guān)等的繪制。

關(guān)于配電網(wǎng)電氣接線圖繪制得是否正確，軟件包有自動(dòng)檢測(cè)功能。

2)配電網(wǎng)運(yùn)行方式的選擇

運(yùn)行方式不同，電網(wǎng)的供電可靠性也不相同。配電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變實(shí)質(zhì)上是設(shè)備運(yùn)行狀況的改變。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可以通過(guò)每臺(tái)設(shè)備對(duì)話框的狀態(tài)欄來(lái)改變，非常方便。

3)可靠性判據(jù)的選擇

電網(wǎng)是否可靠是相對(duì)于一定準(zhǔn)則而言的。關(guān)于可靠性判據(jù)的選擇可以通過(guò)軟件包中專(zhuān)門(mén)設(shè)置的對(duì)話框來(lái)實(shí)現(xiàn)：

4)可靠性定量評(píng)估

對(duì)于配電網(wǎng)供電可靠性定量評(píng)估的整體思路是：對(duì)于每一臺(tái)設(shè)備，首先根據(jù)設(shè)備屬性設(shè)定它的故障類(lèi)型(如短路、開(kāi)路，以及檢修方式下的故障等)，然后對(duì)每種預(yù)想事故和故障類(lèi)型求出相應(yīng)的故障范圍，對(duì)故障范圍進(jìn)行可操作恢復(fù)供電區(qū)域和不可操作恢復(fù)供電區(qū)域劃分，并實(shí)施非故障區(qū)域的負(fù)荷轉(zhuǎn)移模擬，同時(shí)通過(guò)潮流計(jì)算，判斷轉(zhuǎn)移是否成功，最后得到電網(wǎng)的故障事件集合列表，并進(jìn)行相應(yīng)的可靠性指標(biāo)計(jì)算。

5)自動(dòng)形成預(yù)想事故后果分析報(bào)告和顯示計(jì)算結(jié)果及排序功能

用戶可以通過(guò)查看預(yù)想事故后果分析報(bào)告和可靠性指標(biāo)的排序結(jié)果尋找可靠性薄弱環(huán)節(jié)。

6)可靠性成本/效益分析

為提高電網(wǎng)的供電可靠性，有時(shí)需要增加電網(wǎng)的投資成本，包括新增設(shè)備的費(fèi)用和運(yùn)行管理費(fèi)等，相應(yīng)的可靠性效益可以用因可靠性改善而使供電部門(mén)因少售電量而少收電費(fèi)的減少和給予用戶停電損失賠償費(fèi)的減少以及設(shè)備故障維修費(fèi)的減少來(lái)衡量?？煽啃猿杀?效益分析結(jié)果可以通過(guò)顯示的界面查看。

應(yīng)用實(shí)例

應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的軟件包系統(tǒng)對(duì)我國(guó)上海市某小區(qū)的10kV配電網(wǎng)供電可靠性進(jìn)行定量評(píng)估及相應(yīng)的成本/效益分析。該配電網(wǎng)有8條電源進(jìn)線、130臺(tái)10kV/0.4kV用戶變壓器，41臺(tái)柱上油開(kāi)關(guān)，是上海采用配電自動(dòng)化的一個(gè)試點(diǎn)小區(qū)。電網(wǎng)分析計(jì)算中所需要的電氣設(shè)備可靠性參數(shù)均為該電網(wǎng)近3年的實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。該配電網(wǎng)電氣接線如圖1所示，可靠性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果如表1的第2列所示。