Page 38 - 电力与能源2024年第四期

432 史 媛：考虑节点响应故障概率的 10 kV 双环网自愈系统节点优化配置

行分析，模拟各个位置发生线路故障时双环网自 到单个节点的故障风险：
愈系统的动作逻辑，总结双环网自愈系统中的响 ε′= α T0 t 0 t JX n XH /ε JZ （2）
应故障位置，结果如表 1 所示。 式中 α T0——概率系数，投运 0~3 年取值为与年
表 1 双环网自愈系统中的响应故障位置 限基数较大的负相关函数值，表征投运初期因安

设备运行场景 响应故障类型 响应故障发生位置 装制造缺陷导致的故障概率较大；投运 4~10 年
拒动 故障处两侧开关 取值为较小的常数，表征设备稳定运行阶段不易
拒动 合闸于故障的开环点
发生响应故障；投运 10 年以上取值为与年限正相
故障态 拒动 合闸于故障的分段开关
拒合 开环点 关且增长率较大的函数值，表征设备因老化等原
拒合 分段开关 因产生的响应故障概率较高。
误跳 运行中开关
2.3 节点响应故障风险模型
正常态 误合 开环点
误合 分段开关 在双环网自愈系统的网架结构中，节点响应
故障风险带来的影响不仅是对节点本身的响应动
在故障状态下，不论双环网内节点数量接入
作情况的影响，因某单一节点响应故障导致的错
多少，必然都存在故障处两侧的开关、需要合闸的
误动作引发的其他节点的连锁反应会对网架整体
开环点、需要合闸的分段开关、可能合闸于故障的
可靠性产生更大的风险。因自愈系统中每个单一
开环点以及可能合闸于故障的分段开关，同时自
节点都有其固定的故障风险，在受其他节点响应
愈系统逻辑设计可将各种可能故障拒动的后备动
故障引发自身连锁反应时，风险系数可能呈指数
作逻辑进行完善，因此故障状态下不存在节点增
型动态变化。同时，整个自愈系统产生的越级跳
加引起的直接响应故障风险。
闸、停电范围扩大等情况，不仅受单一节点响应故
在正常状态下，可能误合的开环点有且仅有
障概率和节点总数的影响，节点在系统网络中所
一个，可能误跳的运行中的开关以及可能误合的
处的位置，也就是节点所属配电站在自愈系统中
分段开关随着网架结构内开关站数量的增加呈正
的供电级别，也至关重要。
比增长，因此不仅要考虑节点增加引起的直接风
为明确指征单个节点响应故障风险的概率对
险，还要考虑后续对网架中其他节点造成的迭代
自愈系统网架整体带来的风险影响，引入直接风
风险。
险和迭代风险的概念，建立双环网自愈系统的节
2.2 单个节点响应故障风险分析
点响应故障概率综合模型：
电站内开关的响应故障概率受事件概率的影
ì ε Δ = ε ZJ + ε DD
响，也与开关本身的客观状态有关。在概率的数 ï ï
ï ï 5N
ε
学模型中引入影响设备运行健康状态的实际电气 ï ï ε ZJ = ∑ ′ i
í i = 1 （3）
因素，是将单个节点响应故障风险可能性准确量 ï ï 5N 5M + 4 - 5N
ï ï ε DD = ∑ ∑ η k ε′ i
化的前提。 ï ï i = 1 k = 1
î
理想状态下，设备的运行健康状况呈碗状变 其中，
化曲线。考虑实际运行数据，可将单个节点的运 η k = d k η 0 （4）
行状况进行量化计算，得出故障率公式如下： 式中 ε Δ —— 整 个 网 架 的 响 应 故 障 风 险 增 量 ；
（1） ε ZJ——增加节点带来的直接风险增量，仅与增加
ε = t 0 t JX n XH /ε JZ
式中 t 0——开关设备最早投运时间； t JX——开关 的节点数量有关； ε DD——增加的节点带来的迭代

末次检修距今时间； n XH——同型号开关历史故障 风险增量，与节点增加前后的网架中配电站数量
次数； ε JZ——故障率基准值，根据计算单位进行取 总量有关； N——增加的电站数量；M——原电站
值，用于对故障率进行标准化。 数量； η k——迭代概率值；η 0——迭代基准值，一般
同时，引入设备故障的三阶段概率系数 ［11］ ，得 可取值 0.5； d k——风险影响距离，用于表征存在