解耦变电站可靠性评估DecoupledSubstationReliabilityAssessment中文翻译Word格式文档下载.docx
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一个可能的选择包括在配电变电站系统可靠性分析是解耦从剩下的系统。
当整个系统的评价较低时需要变电站可靠性分析给出足够的细节。
评估分布系统的可靠性是相对简单和可以做的有许多不同的市售的程序。
然而变电站可靠性评估是稍微复杂
当变电站可靠性评估系统从系统的可靠性评估，对子传输的结果可靠性评估作为输入的配电变电站的分析。
变电站的结果分析用于主要输入馈线分析。
主要的失效率和平均时间修复中使用的等效电模型作为输入主馈线分析。
这种方法的解耦两个分析表明在两个变电站在精度损失最小，对配电系统的可靠性影响不大。
2.变电站可靠性
A.准备
有各种类型的配电变电站从简单到复杂。
一个单一的实用程序可能有许多不同类型的变电站他们的服务领域。
变电站的品种对于一位工程师将变电站并入到配电系统可靠性分析来说是一种挑战。
如果变电站的分析是从剩下的解耦配电系统分析，分析过程可靠性可以成为更有效和更容易本工程。
工程师们能模型的在系统的不同变电站的安排和重用他们有共同的变电站馈线安排。
不像配电馈线的拓扑结构，大多数变电站设计不是径向。
这使得变电站可靠性评估更具挑战性，比主馈线可靠性评估的复杂。
它也使得它很难使用相同的软件程序都配电馈线和变电站可靠性分析。
有商用软件确定配电变电站和馈线可靠性。
变电站可靠性程序复杂变化方法。
每个不同的程序的结果将改变取决于分析方法使用或进行了蒙特卡罗模拟。
不管该程序用于，解耦变电站坎休息配电系统应他的可能性。
在他们有各种各样的变电站的年龄系统。
一些变电站可以自动化很新纳入他们的设计和最新技术。
其他变电站可能没有自动切换是比较老的仍然在使用的机械式继电器。
这些变电站要求工作人员在发生故障时派出开关信号。
因为这个品种在任何给定的变电站设计实用程序，用于确定变电站可靠性软件他能够适应不同的设计类型包括：
自动或手动设计。
两个变电站进行仿真分析，一个相当简单的设计和一个稍微复杂的设计。
第一个变电站，如图1所示，是单母线通过两个子传输线提供的设计，其中每个受电降压变压器。
变压器通过与高压断路器保护断开的变电站各侧开关。
高压变电站的一面是由一个常开连接这是用在一次传输线的情况下联络开关失败。
在变压器的低压侧，有画出断路器保护变电站低压侧。
该变电站低压母线相连的通常开放联络断路器以提高可靠性变压器和断路器故障。
作者认为在每边的要素变电站是能够处理全容量最长的构件失效时间馈线。
对于一些公用事业可能并非如此，一方面可能只可以提供其负荷和另一侧的部分一段时间的负荷。
这可能会导致变电站可靠性现实比乐观稍多。
除了被不同的设计，单母线变电站要比更复杂变电站更便宜。
这是由于减少的部件数量特别是在断路器的数量。
单母线变电站可靠性不同取决于变电站是否为自动化。
如果变电站自动化，大多数的中断将他在持续的时间很短。
如果变电站不是自动的，两边的最短停运该变电站将为工作人员到他所需要的时间派去执行必要的转换。
高压联络开关和低压断路器，使本站的设计更可靠。
在这种情况下，变电站自动化，开关可以自动跳闸后，子传输线失败和电力可以转移到断电从剩余的子传输线变压器。
如果一个变压器发生故障时，高、低压断路器会断开，通常开放联络断路器会自动的他封闭功率传送到带电侧。
图1单母线变电站拓扑
第二个变电站进行了模拟的是一个双母线双断路器的设计，如图2所示。
这种类型的设计具有更高的可靠性，当然也更昂贵的建立。
变电站是由两个子传输线通过两个高压断路器保护变压器。
该变电站的布置有两路母线。
主馈线可以从两路母线提供。
母线通电正常运行时，备用母线是维护和应急时使用情况。
如果故障发生在正常的低压母线，低压断路器动作。
常闭馈线断路器相连与正常的公共母线然后由工作人员手动打开。
随后供应转移到备用母线关闭变换变压器低压断路器和对应的主馈线断路器。
咨询服务中断用于执行所有的手动切换时间。
该装置还可以以变换路径主馈线断路器失灵或低压侧的变压器断路器故障及维修。
在一些变电站，这些手动操作可自动化，可快动作。
因为所有的低压断路器的抽出式型，断路器可从一侧转移到从正常的总线切换到备用母线时。
双母线双断路器的变电站的设计允许在中断或维修案例的灵活性。
图2双母线双断路器的变电站拓扑
B.输入
在分析变电站可靠性时可能有不同的出发点和落脚点的选择。
一些方案包括分包传输失败而其他可能会开始从高压侧断开开关。
一些变电站可靠性的方案可能包括馈线断路器和可以结束在低压母线。
启动和停止点取决于程序使用本实用进行哲学分析。
该变电站的子传输故障分析包括与可靠性指标的确定对馈线断路器负载侧馈线连接。
在分析中使用该组件的可靠性数据论文引自文献[1][3]。
表1显示对于不同的典型配电变电站参数组件。
该表包括：
被动故障率（λp）.主动故障率（λa），平均修复时间（MTTR），和平均转换时间（MTTS）。
平均转换时间是给定的系统非自动化。
时间给出了一个工作人员被派遣去执行必要的开关。
主动故障率是短路故障率，而被动故障率是一个开放的电路故障率。
被动的故障率和主动故障率一样。
这不是经常发生的情况，但对于仿真假定它们是相同的。
这种可靠性数据应用于两种类型变电站仿真。
表1组件可靠性数据
类别
修复时间
转换时间
子传输
0.105
——
8
1
变压器
0.040
40
断路器
0.010
12
断开开关
4
总线部分
C.方法
检查的解耦效果的蒙特卡罗模拟方法用于变电站可靠性评估。
时间序列的模拟是在变电站上升和下降时间使用状态持续时间抽样来创建一个人工故障历史的方法。
负载点指数的测定馈线连接点对馈线负荷侧断路器。
每个馈线连接点分别模拟。
因为在模拟中使用的变电站是对称的，每个馈线连接点具有相同的水平可靠性。
定期保养时不考虑在仿真。
但是这将是一个重要的事情在一个整体的可靠性评估的思考。
维护活动已被证明对系统的可靠性有显著的影响。
有不同的方式处理非径向拓扑变电站的可靠性评估。
其中的一种方法是本文使用的最小割集。
最小割是一套一套的系统组成，如果所有的部件发生故障，系统故障的结果，但如果任何人组件没有失败，没有系统的失效结果。
蒙特卡罗模拟方法是打破变电站布置成最小割集。
大多数变电站的组成，包括两种类型的组件。
组件的第一类型可以造成直接的中断在变电站的馈线。
第二种类型组件可以导致一个特定的间接破坏馈线。
这种类型的组件通常需要另一个组件失败之前它将导致一个直接的中断特定的馈线。
为模拟四种不同类型的建模考虑在变电站元件。
第一个模型，如图3所示，是一个双态部件模型。
这种类型的模型主要是用于总线部分。
当组件发生故障时，馈线是出于服务直到部件修理或更换。
开关将不能恢复馈线电力。
图3组件模型1
第二种类型，如图4所示，是一个三状态组件模型。
这种类型的模型主要用于变压器，线和电缆。
当组件失败，该馈线脱离持续一个段时间，直到开关动作，要么通过自动切换或工作人员手动切换。
馈线无电，然后修理或更换组件继续使用。
图4组件模型2
构件模型的第三种类型是保护装置和开关设备。
这是一个三状态模型，组件的故障有两种。
第一类故障是由于短路，即主动故障。
主动故障将导致保护装置操作为了打破故障电流。
如果这类发生故障的馈线是出线直到开关动作，与第二类型一样。
第二类失败是由于开路故障，如正常闭合电路断路器误开，称为被动故障。
对于这种故障，馈线修理或更换后馈线重新通电，类似于第一个模型。
图5显示了第三种不同的情况组件模型。
模型的第四型与第三型相似，除了在一个组件的开路故障后切换到无电馈线。
该模型也为保护和开关设备。
图5组件模型3
它是用于变电站处理一些开关动作来恢复馈线电力即使存在断路失效的一个组成部分。
第四模型见图6，允许在被动故障后切换。
对于组建在某些情况下开关时间可能小于组件的维修时间。
故障时间，转换时间和修理时间所有呈现指数分布的分析。
主动故障时间（TTFa），被动故障时间（TTFp），转换时间（TTS）和修复时间（TTR）是所有获得使用逆变换的方法如下：
=—
（1）
（2）
（3）
（4）
其中，Ua，Up，Us和Ur是四个独立的，均匀的分布随机数在零和壹之间。
主动的故障率（λa）和被动的故障率（λp）在上述表1给出。
转换率（μsw）和修复率（μr）是MTTS和MTTR的倒数。
通过随机抽样的不同状态成分，按时间顺序排列的失败历史创造了变电站。
如果组件是第三或第四型，部件处于上升状态时的最低的主动和被动的失败次数。
如果切换是可能的，该组件的停机时间的组合TTS和TTR。
可靠性指标是在馈电点计算连接。
对于大多数变电站，将低压母线，但一些变电站配置连接到馈线在不同的点比母线。
五个主要指标如下：
对于变电站的馈线的可用性（A），不可用（U），平均故障率（λ），修复时间（r）和停电频率（f）以下方程是用来确定每个不同的指标对馈线：
A=
（5）
U=
（6）
=
（7）
r=
（8）
（9）
其中N是一个馈线相关的中断的数量连接点，Tui是与时间相关的操作与馈线连接点。
Tdi是与中断时间与馈线连接点相关。
在可靠性指标的确定变电站，它们可以被用作输入到配电馈线对解耦的情况下的可靠性评估。
主要输入估价师的平均故障率、平均修复时间在馈线连接点。
使用所描述的方法之前，每个的变电站进行了数值模拟，以确定其可靠性。
表格2总结了这两种模拟结果。
表中包括故障率λ，在每年的停电故障，在每年的分钟时间，小时修理时间和修理工变电站的可用性作为一个百分比。
表2变电站无自动化的结果
无电馈线
持续时长
r
A
变电站1
0.220
19.549
1.478
99.996
变电站2
0.033
8.8157
4.452
99.998
结果表明，第二变电站更可靠。
它有一个更高的可用性和一个较低的故障率。
每年停电记录比第一个变电站的一半还少。
第一个变电站的可靠性可以通过实施自动化得到大的增加。
自动化也显示出改善的第二变电站的性能。
仿真包括变电站的主馈线断路器的分析。
3.分布系统的分析
A.相结合的系统分析
这是在分析中使用的分布测试系统从参考文献7。
11千伏的四机测试系统由33kV子传输系统提供，从馈线包含在横截面上熔断器和自动分段在主馈线主干交换机。
自动分段器的熔断器被假定为有100%的可靠性。
馈线断路器重合闸能力和协调具有自动分段器。
它是假定没有备用电源连接到馈线和所有的线被认为是开销。
对线的可靠性数据和其他所有馈线元件如表3所示。
表3馈电元件可靠性数据
线路
0.065
5
0.015
10
馈线的组成共有1898与用户的总负载的11.837兆瓦。
那里643用户总有第一根馈线连接3.191兆瓦的负荷。
第二馈线只有2的用户2.15兆瓦的负荷。
第三馈线有632个用户一个3.106兆瓦的总负载。
第四馈线有622个用户，一个3.39兆瓦的总负载。
顾客的类型从住宅商业。
每个供料器是第一个与单独模拟变电站和馈线作为组合系统。
表4显示对于第一个变电站和表4的结果表明第二次变电站的相应结果。
表4显示系统的主要指标，SAIFI（系统平均停电频率），SAIDI（系统平均停电持续时间），CAIDI（用户平均停电持续时间），ASAI（平均供电可用率）各馈线。
在模拟的馈线，为联合系统的可靠性指标所有的线路变电所决定。
结果结合配电系统分析示于表针对变电站拓扑结构的两种类型。
表4变电站1综合模型
馈线可靠性
SAIFI
SAIDI
CAIDI
ASAI
馈线1
0.3494
0.9801
2.8050
0.99988
馈线2
0.3583
1.1231
3.1347
0.99987
馈线3
0.3829
1.1396
2.9760
0.9998
馈线4
0.3695
1.1299
3.0580
表5变电站2综合模型
0.1619
0.8012
4.9494
0.9999
0.1708
0.9443
5.5295
0.1954
0.9608
4.9166
表6组合系统模型
系统可靠性
0.3691
1.1487
3.1119
0.1816
0.9698
5.3403
B.解耦系统分析
变电站和馈线进行仿真模拟，利用变电站可靠性结果作为主要的输入馈线分析。
变电站的分析结果合作的馈线等效电模型可靠性评估。
表7显示的结果解耦后的系统仿真各馈线和变电站1作为输入表8显示各馈线结果随着变电站2作为输入。
结果是可比的对于箱式变电站馈线模型的结果。
组合系统可靠性进行了仿真的两个不同的变电站和馈线脱钩结果总结在表IX.该系统的结果
对解耦的案例分析几乎是一样的对组合系统的分析结果。
通过比较在表VI和IX的结果，可以看出，有很在两个独立的方法的结果差异不大。
表7变电站1解耦模型
0.3534
1.0007
2.8317
0.3568
0.9553
2.6775
0.99989
0.3873
1.1620
3.0001
0.99986
0.3660
1.0689
2.9204
表8变电站2解耦模型
馈电可靠性
0.1606
0.7664
4.9078
0.99991
0.1680
0.9202
5.4769
0.1938
0.9726
5.0179
0.1789
0.8915
4.9813
表9解耦后的系统模型
0.3625
1.1285
3.1128
0.999871
0.1851
0.9909
5.3543
0.999887
有几种可能的变电站等效模型用于配电网可靠性评估。
简化的模型范围内每一源变电站，每一源母线对每一源馈线。
在该方法中使用的这种模拟是每一源馈线。
馈线断路器被包括在变电站分析和馈线分析。
然而，对馈线断路器故障是不包括在主馈线分析之内。
断路器故障视为变电站中分析的内容。
但只有断路器的操作会在馈线分析中表示。
4.结论
模拟的结果表明，解耦配电变电站可靠性分析给出的结果几乎与复合分布的可靠性评估相同。
将两种分析分离再合并对于整个分布分析系统评价有几个好处。
其中的一个好处是，它允许每个分析有更多的细节，特别是变电站的分析。
因为在变电站分析时其具有更大的复杂性，尤其是当两个结合时便显得较为困难。
这个过程需要更多的时间，且得到实用结果将需要花更多的钱提升他们的系统的可靠性。
通过解耦分析，该变电站也只需要进行一次建模，进一步为实用工程师节省时间。
类似的工作参见文献2由相同的结果可以得知由使用的分析方法来确定变、配电系统的可靠性。
本文所采取的方法是蒙特卡罗模拟。
鸣谢
作者想表达对中美能源在自己研究工作中的技术建议和支持的感谢。
引用
[1]R.E.布朗,配电可靠性,迈克德克尔,纽约,2002.
[2]R.E.布朗和T.M.泰勒,建模的变电站的影响配电系统可靠性的电力系统分析.电力系统分析1卷,1999年2月.
[3]R.比利汤,W.李.电源的可靠性评估用蒙特卡罗方法的系统.科学出版社,纽约,1994.
[4]R.比利汤,P.王.教学系统可靠性分配用蒙特卡罗模拟的评价，IEEE电力传动,卷14,篇2,1999.
[5]配电系统,电力工程的参考书,1版3卷,西屋电气公司,东匹兹堡,PN,1959.
[6]T.格恩,电力分布系统工程,麦格罗希尔,纽约1986.
[7]R.N.艾伦,R.比利汤,I.斯杰内夫,L.吉尔和K.S.艘,可靠性用于教育目的的基本分布系统的数据测试系统结果,承租人动力系统汇刊.卷6,篇2,1991年5月.
[8]R.拉马库玛,工程的可靠性和应用,出版社,新泽西,1993.
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