农村配电网分段开关的设置

随着现代社会经济的飞速发展，电力已经是人们不可或缺的资源，而电力系统的可靠性更是越来越引起人们的重视，进入20世纪60年代人们开始研究电力系统的可靠性时，人们大都强调发电系统可靠性，配电系统可靠性的远远没有引起人们的重视。20世纪70年代以后，人们开始研究配电系统可靠性，由于80%的停电故障都是由配电系统引起的，所以国家越来越重视对配电系统可靠性的研究。
1 农村配电网的可靠性低下的原因

农村配电网大都采用10 kV或者35 kV的供电线路，典型的农村配电网接线如图1所示。

农村中低压配电网大都是单电源，首端断路器，对于线路较长的线路，在接近线路的末端有一个分段开关，最多分为3段，以1段和2段居多，因此可靠性低，由于现在农村经济的飞速发展，个体经营的小企业增多，一旦停电会造成大量的经济损失，所以提高农村电网的可靠性水平迫在眉睫。

农村的配电网，大都采用架空线，电缆线很少，架空线路的故障率要远远大于电缆线路。由于种种原因，农村的配电网的检修时间相对较长，基本上发生故障，全部停电，然后再寻找故障点。计划检修时间比较长，而且一般很少发现故障。

农村的配电网的客观环境比较复杂，有的地方山区较多，经常有雷电状况，造成停电事故。
2 提高农村电网可靠性的途径
2.1 预防故障的措施

在雷雨天气较多的山区，要加强防雷工作，如安装避雷器、架空地线等，也可安装必要的雷电观测装置。
采用合理的检修和管理制度，这样就可以大大地减少停电时间，提高可靠性。

加强故障探测及故障修复，缩短停电时间，尽早恢复送电。
充实和加强对农村用电用户的安全教育，技术咨询和服务。
2.2 改造性措施
选用高质量的、稳定性好的装置，采用现代自动化设备，实现配电的程序控制。
要做到对配电网可靠性的质的提高就是改造电网的结构，实现手拉手的环网结构，加备用电源，开关所等等。这些措施虽然能从本质上提高农网的可靠性，但是要有巨大的投资，要做到投入的资金和提高的可靠性能够达到有效的结合，最简单而且实用的方法就是加分段开关，这样投入的资金少，而且能有效缩短停电时间，提高供电可靠性。
3 分段开关如何设置
加入分段开关会提高供电可靠性，但是在什么位置加入分段开关，才能最大限度的提高可靠性，同时又能得到最好的经济效益。
找到最合理的点，才能达到可靠性和经济性能够完美的结合，即用最合理的投资，得到最合理的可靠性，这是本文要解决的问题。
如图2所示，对它进行分析，在不加入分段开关时，只有电源侧有一个断路器，主馈线无分段开关。

设系统有N个负荷点，第i段主馈线的长度为Si，分支线的长度为S'i，主馈线的单位长度故障率为λ，分支线的单位长度故障率为λ'，主馈线的修复时间为ri，分支线的修复时间为r'i，分段开关的操作时间为t1，则上图的每个负荷点的年停电时间为

上面的公式中，ui为第i分支所带的用户的年停电时间，其它符号的含义已经在上面介绍了。上面的公式是用枚举法求的停电时间，即列举各个主馈线、分支线出现故障时，对每一个分支i上的用户造成的停电时间之和。

如图3所示加入QF1，主馈线分成了二段：设在第k分支所在的主馈线上设置分段开关，则上图的每个负荷点的年停电时间如下

ui为第i点的年停电时间，可见，增加分段开关对靠近电源部分的停电时间有明显的影响，会减少它的年停电时间，从而提高系统可靠性。

对于i < k的每个负荷点来说它减少的停电时间为

对于i > k的负荷点，加入分段开关之前和之后平均停电时间是相同的。

因此，为了减少停电时间，必须使得节省的停电时间最大，建立如下数学模型

下面，从减少停电损失的角度来研究这个问题，i,r为i负荷点在停电时间为r的单位负荷停电损失；同理i,r为负荷点i在停电时间为t1时的单位负荷停电损失。

在i≤k时，它减少的停电损失为

所以，就要确定目标函数，尽可能地节省停电损失，使得节约的停电损失最大，用数学公式描述为

这是一个多目标规划问题，可以用运筹学中的主要目标的方法得到计算结果，用程序实现它的算法描述如下。
先利用枚举法，对系统的每个点进行扫描，算出它对应的减少的停电损失，再对它们进行排序，就可得出几个关键的主馈线段，在这些主馈线段加入分段开关时，将能较大限度的减少停电损失。
再考虑可靠性指标，在这些点中找到减少的停电时间相对较长的主馈线段，达到经济性与可靠性的结合，即能有效缩短停电时间，提高可靠性，又能得到最好的经济效益。
该程序已经用VC++实现。
4 结论
本文通过对农村配电网现状的研究得出了一个加入分段开关位置的算法，能对电网改造人员和管理人员起指导性的作用，具有一定的工程实用价值。

本文关键字：开关  电力配电知识，电工技术 - 电力配电知识