基于最小割集法的配电网可靠性评估算法
相晓鹏 ， 邵玉槐2
(1．运城供电分公司，山西运城044000；2．太原理工大学，山西太原030024)
Reliability Evaluation of Distribution Systems Based on the M inimum Cut Sets Method
XIANG Xiao-peng ． SHAO Yu—huai
(1．Yuncheng Power Supply Sub—Company，Yuncheng 044000，China；2．Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China)
摘要： 提出了1种基于最小割集的配电网可靠性评估实用的算法，并编制了相应的应用程序。该算法考虑了系统运行的实际情况，列举引起负荷点停电事件割集，还考虑了负荷点供电的转移特性，网络元件的计划检修和主动性故障，可使评估过程更加合理和有效。
关键词： 配电网；可靠性评估；最小割集
中图分类号： TM732 文献标识码： A
Abstract： The paper proposes a method for reliability evaluation of distribution systems which takes
many real factors into consideration and then programs relevant software．The practical situations 0f
system operations are considered in this pape r．Based on the enum eration of the cut sets for the load point
interruption，load transition character，maintenance of devices ，active failure mod e an d overload of trans—
mission line are all discussed．The evaluation is more realistic and effective．
Key Words： distribution systems；reliability evaluation；the mi nimum cut sets
安全可靠的电网是维持国民经济发展和人民生活水平的重要保障。配电网是电力系统中联系电源与用户的1个重要环节，其供电可靠性水平与电力用户有着直接的关系。所以在配电网规划与运行管理中要重点考虑保证供电可靠性。
配电网可靠性的研究始于20世纪60年代，在工业发达国家，可靠性评估已成为配电网规划决策中的1项常规性工作。随着我国国民经济的飞速发展，城市用电负荷迅速增长，供需矛盾日益突出，迫切需要对配电网进行科学、合理的规划。在近十年来供电企业创一流的活动中，已将配电网可靠性指标列入其技改指标中，并取得了良好的效果。
1 可靠性指标求取方法
主要有统计模拟算法和解析法2大类。统计模拟算法比较直观，便于处理负荷的随机变化特性。但它具有明显的统计性质，且计算时间和计算精度紧密相关，为了获得较高的可靠性指标，往往需要很长的计算时间。解析法的物理概念清晰，模型精度高。但其计算量随系统规模的增大而急剧增大，故只能考虑有限的负荷水平，不宜处理相关事件。
网络法是解析法中最为流行的方法，主要因其简单，且网络模型与配电网的拓扑结构有着自然的相似。传统的配电网可靠性评估方法是故障模式与后果分析法(FMEA)，它通过对系统中各元件状态的搜索，列出全部可能的系统状态，然后根据所规定的可靠性判断对系统的所有状态进行检验分析，找出故障模式集合，最后在此状态集合的基础上，求得系统的可靠性指标。改进的配电网可靠性评估方法的解析法有递归算法、最小路法、等值法、最小割集法。本文介绍的最小割集法，采用网络基本最小路求取网络最小割集。
2 最小割集的求取
2．1 配电网络的连集等效模型
连集是一些元件的集合，当这些元件都工作时，系统才正常工作。保证系统正常运行的元件集合的最小子集合，称为最小连集。在配电网络中，最小路被定义为：如果在通道中没有2次以上经过同一结点或交叉点，那么，这个两节点之间的通路是最小的。复杂系统的最小连集的判别方法有联络矩阵法，布饵行列法等，但这些方法都不适合程序化。本文利用图论的方法 3，采用了1种适于计算机判别网络全部最小连集的广度优先搜索算法。
用最小连集理论确定系统的可靠性网络模型时，各连集间是并联关系，连集内元件以串联形式联接。图1网络模型的最小连集为(A、C)、(B、D)、(A、E、D)、(B、E、C)。
2．2 配电网络的割集等效模型
配电系统的故障模式直接与系统的最小割集相关联。最小割集是一些元件的集合，当它们失效时，必然会导致系统失效。最小割集法是将计算的状态限制在最小割集内，而不须计算系统的全部状态，从而大大节省了计算量。每个割集中的元件存在并联关系，近似认为系统的失效度可以简化为各个最小割集不可靠度地总和。用最小割集理论确定与复杂网络等效的可靠性模型。以图1为例，可得到该网络模型的最小割集为(A、B)、(C、D)、(A、D、E)、(B、C、E)
….
4 结束语
电力系统的可靠性是电力系统规划和运行的重要内容，是当今电力学术界的研究热点，各种研究方法和成果层出不穷，考虑的网络因素也各有特色。笔者认为大多数的区别在于如何模拟和划分故障模式上。本文在前人研究成果的基础上采用了适用于配电和子输电系统的1种新方法，编制了计算程序。利用IEEE的RBTS4系统验证了其有效性。得到了如下结论：
a．采用的方法将影响负荷点供电的路径归纳为正常运行供电路径和备用电源路径，得到的可靠性主要指标同时考虑了配电系统的分支保护、隔离开关、断路器、计划检修、备用电源的影响。
b．应用该方法可对任何市区配电网进行可靠性评估。通过对故障影响范围搜索，能找到系统的薄弱环节，为采取增强措施提供参考。考虑到了负荷的恢复过程，及网络的约束条件，使评估结果更加全面和符合系统运行的实际情况。
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