供電可靠性——廣東省“十二五”滾動修編所涉及的計算方法2單回線路的供電可靠率計算供電可靠性的基礎知識回顧廣東省“十二五”動修編所要用的供電可靠率方法計算可靠性的分析方法內容簡介3一、供電可靠性基礎知識回顧4供電可靠性基礎知識回顧1、架空線路故障停電率ROFI（次/100km·年）：在統計期間內，每100km架空線路故障停電次數；2、電纜線路故障停電率RCFI（次/100km·年）：在統計期間內，每100km電纜線路故障停電次數；5供電可靠性基礎知識回顧3、變壓器故障停電率RTFI（次/百臺·年）：在統計期間內，每100臺變壓器故障停電次數；4、斷路器故障停電率RBFI（次/百臺·年）：在統計期間內，每100臺斷路器故障停電次數；65、停電供電可靠性基礎知識回顧故障停電內部故障停電外部故障停電預安排停電計劃停電檢修停電施工停電用戶申請停電臨時停電臨時檢修停電臨時施工停電用戶臨時申請停電限電系統限電供電網限電76、用戶平均停電時間（h/戶）：供電可靠性基礎知識回顧AIHC-1：計入所有對用戶的停電影響的用戶平均停電時間，即用戶在統計期間內的平均停電小時數；AIHC-2：不計外部停電影響的用戶平均停電時間，即不計外部影響時，用戶在統計期間內的平均停電小時數；AIHC-3：不計系統電源不足限電影響的用戶平均停電時間，即不計系統電源不足限電影響時，用戶在統計期間內的平均停電小時數。8RS-1：計入所有對用戶的停電影響的供電可靠率，即在統計期間內，對用戶有效供電時間總小時數與統計期間小時數的比值；RS-2：不計外部停電影響的供電可靠率，即在統計期間內，不計外部影響時，對用戶有效供電時間總小時數與統計期間小時數的比值；RS-3：不計系統電源不足限電影響的供電可靠率，即在統計期間內，不計系統電源不足限電影響時，對用戶有效供電時間總小時數與統計期間小時數的比值。供電可靠性基礎知識回顧7、供電可靠率：9供電可靠性基礎知識回顧8、故障停電平均持續時間MID-F（h/次）：在統計期間內，故障停電的每次平均停電小時數；

9、系統故障停電率RSFI（次/100km·年）：在統計期間內，供電系統每100km線路（包括架空線路及電纜線路）故障停電次數（高壓系統不計算此項指標）；10二、可靠性的分析方法11可靠性的分析方法1、設備可靠性的分析方法：設備故障率設備可靠度設備修復率設備未修復度設備平均無故障持續工作時間MTTF和平均修復時間MTTR設備狀態概率

12

設備故障率λ（t）：假設設備已工作到t時刻，則把設備在t以后的Δt微小時間發生故障的條件概率密度定義為該設備的故障率。用公式表示則為：可靠性的分析方法1、設備可靠性的分析方法：13設備可靠度R（t）：即實際工作時間大于預定工作時間的概率。當設備故障率為λ時，可靠度用公式表示則為：可靠性的分析方法1、設備可靠性的分析方法：14

設備修復率μ（t）：表明可修復設備故障后修復的難易程度及效果，稱為修復率，定義是：設備在t時刻以前未被修復，而在t以后的Δt微小時間內被修復的條件概率密度，用公式表示則為：可靠性的分析方法1、設備可靠性的分析方法：15

設備未修復度MD（t）：即實際修復時間大于預定修復時間的概率。當設備修復率為常數μ

時，可以推得設備未修復度為：可靠性的分析方法1、設備可靠性的分析方法：16

設備平均無故障持續工作時間MTTF和平均修復時間MTTR：當設備的故障率λ（t）=λ為常數以及修復率μ（t）=μ為常數時，設備的平均無故障持續工作時間MTTF（MeanTimetoFailue）和平均修復時間MTTR（MeanTimetoRepair）也均為常數，分別為故障率和修復率的倒數：可靠性的分析方法1、設備可靠性的分析方法：17

設備狀態概率：由于在可靠性評估中往往更關注的是設備或系統在穩定狀態時的可靠性情況，所以一般情況下，我們所討論的狀態概率和可靠性指標都是指穩定狀態下的。根據分析設備狀態的實際需要而建立的設備狀態模型有二狀態模型、三狀態模型、四狀態模型等等。可靠性的分析方法1、設備可靠性的分析方法：18

設備狀態概率：

假設一臺變壓器有兩種工作狀態，分別是工作和故障停運兩種狀態，UDλμ

假設一臺變壓器有三種工作狀態，分別是工作、故障檢修停運和計劃檢修停運三種狀態。UMDλDλMμMμM可靠性的分析方法1、設備可靠性的分析方法：192、系統可靠性的分析方法：

可分為兩大類：解析法模擬法和解析法的優點：概念清晰，模型精度高；缺點是計算量隨著規模的增大而急劇增加，且不易處理復雜互連網絡的可靠性分析問題；模擬法的優點：更加靈活簡單，不受系統規模和復雜程度的限制，缺點是其耗時多且精度受到一定的影響。可靠性的分析方法20常用的解析法有：

狀態空間法（枚舉法）等值法故障樹網絡等值法故障枚舉法（又稱故障模式——后果法，即FMEA）容量裕度法（可靠度預測分析法）常用的模擬法有：

蒙特卡羅模擬法可靠性的分析方法2、系統可靠性的分析方法：21

狀態空間法（枚舉法）：就是根據系統的狀態以及它們之間可能發生的轉移，建立系統的狀態空間模型，并進行求解得到系統的狀態參數，然后根據系統故障判據，對各狀態進行分類，計算某一類狀態參數，最后得到系統可靠性指標。可靠性的分析方法2、系統可靠性的分析方法：22

故障模式—后果分析法（failuremode

andeffectanalysis，FMEA）：是以元件組合關系為基礎的配電系統可靠性預測方法。根據選定的可靠性準則，將配電系統劃分為完好和故障兩類狀態，然后根據故障狀態計算出相應的可靠性指標的分析方法。通常在配電系統中采用連續性（continuity）作為故障準則。利用元件可靠性數據，在計算系統故障指標之前先選定某些合適的故障判據（即可靠性準則），然后根據判據將系統狀態分為完好和故障兩大類的一種檢驗方法。可靠性的分析方法2、系統可靠性的分析方法：23

容量裕度法（可靠度預測分析法）：以“裕度”概念為基礎的配電系統可靠性預測方法。主要用到系統運行率和裕度兩個指標。可靠性的分析方法2、系統可靠性的分析方法：24

蒙特卡羅模擬法的基本思想是：將系統中每個元件或設備的概率參數在計算機上用相應的隨機數表示，建立一個概率模型或隨機過程，使其參數為問題所要求的解，然后通過對模型或過程的觀察或抽樣試驗來計算所求參數的統計特征，最后給出所求解的近似值，并給出解的精度或誤差。蒙特卡羅模擬法就其本質而言是一種概率模擬方法。可靠性的分析方法2、系統可靠性的分析方法：25三、單回線路的供電可靠率計算方法（備注：兩種計算方法的原理詳見書《配電系統可靠性實用基礎》中第五章和第六章，或書《電力系統可靠性分析》中的第五章）26單回線路的供電可靠率計算方法1、故障模式后果分析法：串聯系統的故障率：27單回線路的供電可靠率計算方法

兩元件并聯時的故障率：1、故障模式后果分析法：28單回線路的供電可靠率計算方法圖1有備用電源、手動分段的配電系統QF——配電干線斷路器；FU1、FU2、FU3——熔斷器；QS、QS＇、QS1、QS2——隔離開關；a、b、c——負荷點；MS——主電源；AS——備用電源實例：1、故障模式后果分析法：29單回線路的供電可靠率計算方法元件故障率（次/km·年）平均修復時間（h）隔離開關操作時間（h）負荷點供電的用戶數（戶）連接負荷（kW）供電干線0.13

分支線0.251

QS1、QS2

0.5

QS31負荷點a

2501000負荷點b

100400負荷點c

50100計算條件：假定配電變電站所母線和供電主干線的斷路器完全可靠。1、故障模式后果分析法：30單回線路的供電可靠率計算方法元件負荷點a負荷點b負荷點cλ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）供電干線2km段0.230.60.230.60.230.63km段0.30.50.150.330.90.330.91km段0.10.50.150.10.50.050.130.3分支線3km段0.7510.75

2km段

0.510.5

1km段

0.2510.25總計1.351.151.551.11.862.050.852.412.051、故障模式后果分析法（輻射型）：31單回線路的供電可靠率計算方法元件負荷點a負荷點b負荷點cλ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）λ(次/年)r(h)u（h/年）供電干線2km段0.230.60.210.20.210.23km段0.30.50.150.330.90.310.31km段0.10.50.150.10.50.050.130.3分支線3km段0.7510.75

2km段

0.510.5

1km段

0.2510.25總計1.351.151.551.11.51.650.851.241.051、故障模式后果分析法（有備用電源型）：32單回線路的供電可靠率計算方法下面計算與用戶和負荷有關的指標：計算與用戶有關的指標：用戶平均停電次數（AITC）=490/400=1.23[次/（用戶·年）]用戶平均停電時間（AIHC）=605/400=1.51[h/（用戶·年）]用戶平均每次停電持續時間=605/490=1.23[h/（停電用戶·年）]由此，即可以得出供電可靠率為99.9827%。1、故障模式后果分析法：33單回線路的供電可靠率計算方法

配電系統饋線運行率是配電系統饋線承載負荷能力的指標。其中饋線運行率有兩種：正常運行率和有效運行率。

正常運行率（E）（線路負載率）：判別饋線負荷電流是否超過其正常容許電流的指標。其定義是：

有效運行率（η）（轉供其它線路時線路負載率）：判別饋線在鄰接饋線發生故障時，能夠分擔相應區段負荷，并有效的進行切換的能力的指標。也就是說，為了在鄰接饋線發生故障時分擔相應區段負荷的一部分或者是全部，必須經常確保一定的切換余力。其定義是：2、可靠度預測分析法：34單回線路的供電可靠率計算方法

適切饋線率（q）（線路N-1通過率）：有裕度可供切換的饋電線路數與總饋電線路數之比，可以作為某一地區配電系統裕度的指標。

饋線聯絡率α：就是表示多分割多聯絡的線路，在發生故障之后，對故障發生區段以后的完好區段無論以任何方法倒送電，該線路所顯示的聯絡狀況指標。2、可靠度預測分析法：35單回線路的供電可靠率計算方法

可靠度基本公式應用的前提條件：（1）設用戶的負荷是沿線均勻分布的，設備的故障率[事件數/（線路總長度·年）]是均等的；（2）配電線路故障時修復的順序為：

1）由故障發生算起的電源側完好區段，由原有電源送電；

2）故障發生區段，無論與鄰接饋線之間有無聯絡，故障修復后均由原有電源送電；

3）由故障發生區段算起的負荷側完好區段，當該區段與鄰接饋線有聯絡時，由鄰接饋線送電；當該區段與鄰接饋線無聯絡時，在故障修復后由原電源側送電；2、可靠度預測分析法：36單回線路的供電可靠率計算方法右圖為配電系統模型圖A表示由電源側送電的完好區段；B表示由鄰接饋線倒送電的完好區段；X表示不能切換的區段；*表示故障區段；區段號各個區段顯示的狀態1AAAAAAAAA*2AAAAAAAA*B3AAAAAAA*XB4AAAAAA*XXX5AAAAA*XXXX6AAAA*BBBBB7AAA*XXXXXX8AA*XXXXXXX9A*BBBBBBBB10*BBBBBBBBB根據聯絡率α的定義，可以得到：2、可靠度預測分析法：37單回線路的供電可靠率計算方法用戶年平均停電次數

NF：用戶年平均停電時間TF：式中：

nf——配電線路故障率，次/(km?年)；

L——配電線路總長度，km；

z——按分段開關分割的區段數；α——聯絡率；

t0——由電源側向故障發生區段算起的電源側完好區段送電時間，min；

t1——由鄰接饋線向由故障發生區段算起的負荷側完好區段倒送電所需要的時間，min；

t2——修復故障發生區段的故障點所需要的時間，min；

k1，k2、k3、k4——由系統方式決定的常數，k=0或1；2、可靠度預測分析法：38單回線路的供電可靠率計算方法區段號各個區段顯示的狀態1AAAAA*2AAAA*X3AAA*XX4AA*XXX5A*BBBB6*BBBBB例子1：2、可靠度預測分析法：39單回線路的供電可靠率計算方法計算條件：

nf=0.3；配電線路故障率，次/(km?年)；

L=6；配電線路總長度，km；

z=6；按分段開關分割的區段數；α=0.3；聯絡率；

t0=20；由電源側向故障發生區段算起的電源側完好區段送電時間，min；

t1=35；由鄰接饋線向由故障發生區段算起的負荷側完好區段倒送電所需要的時間，min；

t2=100；修復故障發生區段的故障點所需要的時間，min；

k1，k2、k3、k4＝1；由系統方式決定的常數；（不考慮實現自動化時，k=1）供電可靠率RS-3=99.9857%用戶年平均停電時間TF：2、可靠度預測分析法：40四、廣東省“十二五”滾動修編所要用的供電可靠率計算方法41需要線路上每個元件的故障率和故障修復時間；需要線路上各元件的數量；需要每個負荷點的用戶數；需要每一回線路進行單獨計算，然后進行匯總，工作量較大；故障模式分析法可靠度預測分析法需要線路的系統故障率；需要線路的分段數；需要故障