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摘要：经济的发展，促进社会对电力的需求也逐渐增加，这有效地推动了电力企业的发展。近年来研究表明，基于柔性直流技术的交直流配电网在未来更适合现代城市配电网的发展。首先，交直流配电网可以更好地接纳电动汽车蓄电池和分布式电源；其次，可以有效缓解城市电网站点走廊有限和高负荷密度所带来的矛盾，同时在负荷中心提供动态无功支持，提高系统整体可靠性水平，减少系统损耗。因此，发展交直流配电网系统可以有效提升城市配电系统的电能质量、可靠性和运行效率。但是由于当前中压直流断路器、直流变压器等关键设备的技术不成熟，并且建设标准不完善，基于柔性直流配电技术的配电网建设还处于起步阶段，所以有必要针对设备以及配电系统给出相应的经济性水平和可靠性水平进行评估分析。本文就交直流配电网关键设备可靠性评估展开探讨。
关键词：交直流配电网；设备；可靠性评估
引言
配电网设备运行、检修的可靠性对于电力系统的稳定运行有着非常重要的影响，为了更好的保证电力供应的稳定性还需要加强配电网设备运行检修的可靠性，因此电力企业还需要不断的完善供电可靠性的组织措施和技术措施，从而更好的提高电力企业的经济效益和社会效益。
1配电网可靠性评估概述
配电网的可靠性主要从负荷点可靠性和系统可靠性两个指标出发，负荷点的可靠性评估指标能够定量反映在一定时间内负荷点可靠性水平的高低，系统可靠性评估指标从频率时间和负载功率两个方面评估系统可靠性。
2交直流配电网关键设备可靠性建模
2.1设备可靠性建模评估方法
对交直流配电网可靠性进行评估，首先需要对其元件设备进行可靠性建模并计算可靠性参数，主要是计算设备的年故障率λ和平均故障修复时间r，其中对于已经得到标准化生产的元件和尚处于研发阶段的元件可以分别通过以下方式得到其可靠性参数。（1）已经标准化生产的元件。由于该类型元件已经具有成熟的应用经验，所以通过长时间的数据统计便可以得到其可靠性参数。例如交流配电系统的绝大部分设备。（2）尚处于设计研发阶段的元件。该类型元件可以参考与其结构功能相似的同类元件进行数据统计，或通过其组成元件和拓扑结构来合理预测得到其可靠性参数。当前柔性直流配电系统中的新型电力电子设备（例如中压直流变压器或直流断路器）现处于设计研发阶段，只能参照内部拓扑结构进行可靠性建模，预测相应的可靠性参数。目前对于电子元件主要有两种可靠性预测方法：部件应力（PARP）法和部件计数（PCRP）法。其中使用PARP法需要预先获取大量关于元件制造运行的详细信息，包括对元件的全部组成部件进行应力分析模型，适用于处于设计研发后期的元件；而使用PCRP法只需考虑元件全部组成部件的数量和质量水平，同时考虑元件当前工作环境，适用于处于设计研究早期的元件。当前柔性直流配电系统中的新型电力电子设备（例如中压直流变压器或直流断路器）现处于设计研发阶段，只能参照内部拓扑结构进行可靠性建模，故采用PCRP法进行可靠性预测。其故障率计算模型为
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（1）
式中：
λequip———相关设备的等值年故障率；
λg———第i类元件的通用故障率；
πQ———第i类元件的质量系数；
N———第i类元件的个数；
n———部件的种类个数。
2.2关键设备可靠性建模
2.2.1元件可靠性参数的时变模型
根据元件的故障率-设备寿命曲线可知，不停时期元件故障率相差很大，现将一个实时故障系数a（t）引入元件故障率模型，使其能够体现不同阶段故障率的差异，从而形成实时故障率。组件的故障率与组件寿命的关系为：
λ（t）=a（t）λc
式中：λc-元件故障率的平均值；λ（t）-组件在投入运行第t年的故障率。
2.2.2直流断路器可靠性建模
交直流配电网的构建目标是为高可靠性需求的大负荷量的电力用户提供可靠的供电方案，但当前直流侧系统的故障隔离技术是制约直流侧配电网发展的关键技术问题，因此发展直流断路器进行故障隔离是配电网理想的故障处理方案。本文采用混合式直流断路器进行可靠性建模预测。对混合式直流断路器进行建模分析，其可靠性评价模型硬件部分由机械开关（MS）、固态开关（SSS）、缓冲吸收回路（CC）以及限流电抗器（Ｒ）构成。由于混合式直流断路器采用电力电子元件，同时需要配合系统的故障识别过程，因此直流断路器还应配置相应的保护控制系统（CP）。根据直流断路器整体的可靠性评价，采用PCRP对设备进行可靠性预测.直流断路器的等值故障率为0．2880832次/a，参照相近电压水平的交流断路器，故障发生时采用备用替换的方式，因此其元件修复时间取10h。
2.2.3配电网设备价值与可靠性
配电网设备价值（EquipmentCost：EC）可按其购入价值扣除报废时残值来计算。而其可靠性（EquipmentReliability：ER），则可以按该类设备在该服役时期下的全国统计故障率的1补数来计算。当然，配电网运行可靠性与设备可靠性必然是相关联的，这里只是为了计算方便，将其分解为两个指标。维护将改变被维护的所有设备的可靠性，计算时应将其全部相加。
3完善供电可靠性的组织措施和技术措施
3.1完善供电可靠性管理体系
为了提高用户供电可靠性管理水平，我们应按照国家电网公司要求建立分层分级的供电可靠性管理体系。各单位应按省公司供电可靠性管理的要求，建立供电可靠性管理体系，成立由本单位分管领导及相关部门组成的供电可靠性管理网络。可靠性管理工作应来源于基层，落实到基层，加强配电运检部、各县局（公司）体系的建立和完善，确保可靠性管理工作落实到基层班组和一线生产人员。各级可靠性管理人员应按照职责分工，各司其职，形成沟通流畅的管理体系。
3.2计及直流负荷可靠性评估方法
随着城市配电网的发展，大规模通信中心、数据中心、电动汽车、工业园区直流负载以及分布式电源等占比日益提升。采用直流配电方式，可以节省配电网的换流设备，减少换流损耗。为直流负载提供相应的供电通道是当前柔性直流配电系统发展的一大优势。考虑配电网在设计过程中，为接纳直流负荷，在低压侧负荷点应具备交流、直流两个供电通道分别向交流、直流负荷供电。将直流负荷用户数在负荷点整体占比定义为Kdc，在系统网架结构基础可靠性指标计算的结果上考虑直流负荷的占比，修正负荷点的可靠性指标：
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3.3避免不合格电力设备并网运行
主网一次设备质量存在问题，往往会导致全站、全线停电等重大停电事故，给用户造成重大损失，甚至会影响社会安全稳定。配网一次设备存在质量问题，往往会导致配电整条线路停电，且故障恢复时间较长，严重影响供电可靠性指标。主网、配网二次设备存在质量问题，往往会导致开关设备误动、拒动等，使故障范围扩大故障恢复时间延长。因此物资采购部门应主动应用供电可靠性分析结果，规范物资采购管理，不断提高采购物资质量。工程建设部门应按规定对新到货物资进行验收，确保到货物资与设计要求相符，确到货物资质量合格。设备运行管理部门应按规定对新竣工设备进行交接验收和试验，在确保设备质量合格的前提下才能并网运行。
结语
随着分布式电源与电动汽车的发展，交直流配电网势必会成为未来配电网发展的一大趋势。但对于目前来说，交直流配电网的建设还处于起步阶段，因此，针对交直流配电网的可靠性评估研究具有重要的实际意义和价值。
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