考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著近幾年科學技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)網(wǎng)架越來越完善并且結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜， 雖然設(shè)備出現(xiàn)故障后仍能保證為大部分用戶持續(xù)供電，但用戶對電力系統(tǒng)供電可靠性的要 求也越來越高。之前人們更多地關(guān)注輸電網(wǎng)可靠性，然而造成用戶停電的往往是配電系統(tǒng) 故障，據(jù)統(tǒng)計，由配電網(wǎng)故障引起的停電占所有停電的絕大部分。因此，有必要評估配電網(wǎng) 可靠性，以保證電力系統(tǒng)的安全可靠運行。
[0003] 配電網(wǎng)可靠性分析方法主要為解析法和模擬法，但隨著配電網(wǎng)絡(luò)的擴大，該類算 法的計算量急劇上升，并且該類算法大多未計及故障后的負荷轉(zhuǎn)移或者未考慮負荷轉(zhuǎn)移時 的波動性，難以滿足可靠性精確性的要求，所以開發(fā)一種算法簡單并且考慮負荷轉(zhuǎn)移波動 性的配電網(wǎng)可靠性算法具有重要意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種考慮復(fù)雜轉(zhuǎn) 供的配電網(wǎng)可靠性評估方法，該方法以簡化后的配電網(wǎng)為基礎(chǔ)，有效減少計算規(guī)模，同時考 慮等效節(jié)點可轉(zhuǎn)供的不確定性，使之更加符合實際配電網(wǎng)運行情況，計算出的配電網(wǎng)可靠 性指標具有參考意義。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方便包含以下步 驟：
[0006] 步驟SI:計算每個等效節(jié)點在該系統(tǒng)中的不可靠性;每個等效節(jié)點在系統(tǒng)中的不 可靠性由兩部分組成:一是該等效節(jié)點本身的物理故障率A s，它是由元件的制造工藝和元 件之間的連接關(guān)系決定的，與整個系統(tǒng)關(guān)系微??；二是該等效節(jié)點在系統(tǒng)中的可轉(zhuǎn)供概率 P1，它是與整個配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān);每個等效節(jié)點由一個或多個配電網(wǎng)元件組成，根據(jù) 歷史數(shù)據(jù)或元件出廠參數(shù)得到每個元件的故障修復(fù)時間U和故障率1 1，再由元件之間的拓 撲結(jié)構(gòu)求出等效節(jié)點故障修復(fù)時間Ts和故障率\，同時由歷史數(shù)據(jù)得到等效節(jié)點故障隔離 時間T g，對于等效節(jié)點的故障率\和故障修復(fù)時間1如下列所示：
[0009]其中λ1至λm是拓撲關(guān)系為串聯(lián)元件的故障率，λη+1至是拓撲關(guān)系為并聯(lián)元件的 故障率，ρ為一些保護元件的熔斷器可靠率;相應(yīng)的^為對應(yīng)元件的故障修復(fù)時間，Ta為并聯(lián) 元件的平均修復(fù)時間；
[0010]每個等效節(jié)點負荷是波動的，服從正態(tài)分布：
[0012]其中μ為數(shù)學期望，σ2為方差；由于負荷是波動的，所以每個節(jié)點能否轉(zhuǎn)供是個概 率性事件，記每個等效節(jié)點的可轉(zhuǎn)供概率為P1，則每個等效節(jié)點在系統(tǒng)中的不可靠性為：
[0014] 步驟S2:枚舉故障節(jié)點/預(yù)安排停電節(jié)點；對于隨機性的故障配電網(wǎng)可靠性分析， 遍歷系統(tǒng)中所有等效節(jié)點;對于預(yù)安排停電系統(tǒng)可靠性分析，對特定等效節(jié)點單獨分析；
[0015] 步驟S3:等效節(jié)點歸類;將受影響的用戶分為兩類，一類節(jié)點為停電一次，停電時 間為故障隔離時間；另一類節(jié)點為停電一次，停電時間為故障修復(fù)時間；
[0016] 步驟S4:可靠性計算;計算配電網(wǎng)可靠性以系統(tǒng)用戶平均故障停電次數(shù)Fmf1、系統(tǒng) 用戶平均故障停電時間Tmd 1為指標，可靠性指標計算公式如下式所示：
[0019] 其中η為系統(tǒng)節(jié)點總數(shù)，Nu、N2i為節(jié)點i發(fā)生故障時系統(tǒng)中1、2類節(jié)點的用戶數(shù)，N i 為系統(tǒng)總的用戶數(shù)。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點是:該方法以概率學和簡化后的配電網(wǎng)拓撲圖為基礎(chǔ)，不僅考慮到 配電網(wǎng)中復(fù)雜轉(zhuǎn)供約束的影響，而且將等效節(jié)點能否轉(zhuǎn)供視為不確定事件，適合評估實際 情況下的配電網(wǎng)可靠性。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法算法流程圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法轉(zhuǎn)供概率算法流程示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法單個節(jié)點j發(fā)生故障時節(jié)點i (i矣j)可轉(zhuǎn)供概率P#算法示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明，具體的配電網(wǎng)可靠性評估方法算法流 程如圖1所不。
[0025] 考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性分析包括以下步驟：
[0026] 步驟SI:計算每個等效節(jié)點在該系統(tǒng)中的不可靠性;每個等效節(jié)點在系統(tǒng)中的不 可靠性由兩部分組成:一是該等效節(jié)點本身的物理故障率它是由元件的制造工藝和元 件之間的連接關(guān)系決定的，與整個系統(tǒng)關(guān)系微小;二是該等效節(jié)點可轉(zhuǎn)供概率P 1，它是與整 個配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān)；
[0027] 每個等效節(jié)點由一個或多個配電網(wǎng)元件組成，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或元件出廠參數(shù)得到 每個元件的故障修復(fù)時間Ti和故障率\，再由元件之間的拓撲結(jié)構(gòu)求出等效節(jié)點故障修復(fù) 時間Ts和故障率心，同時由歷史數(shù)據(jù)經(jīng)驗得到節(jié)點故障隔離時間Tg，對于等效節(jié)點的故障率 As和故障修復(fù)時間％如下列所示：
[0030] 其中λ1至λm是拓撲關(guān)系為串聯(lián)元件的故障率，λη+1至是拓撲關(guān)系為并聯(lián)元件的 故障率，ρ為一些保護元件的熔斷器可靠率;相應(yīng)的^為對應(yīng)元件的故障修復(fù)時間，Ta為并聯(lián) 元件的平均修復(fù)時間，
[0031] 每個等效節(jié)點負荷是波動的，服從正態(tài)分布：
[0033] 其中μ為數(shù)學期望，σ2為方差；
[0034] 由于負荷是波動的，所以每個節(jié)點能否轉(zhuǎn)供是個概率性事件，記每個等效節(jié)點的 可轉(zhuǎn)供概率為P1，則每個等效節(jié)點在系統(tǒng)中的不可靠性：
[0036]每個等效節(jié)點在系統(tǒng)中可轉(zhuǎn)供概率算法步驟如下：
[0037] 1.在計算機中建立該配電網(wǎng)模型；
[0038] 2 .輸入每個等效節(jié)點正態(tài)分布參數(shù):數(shù)學期望以1和方差O21，則每個等效節(jié)點負荷 功率按照各自的正態(tài)分布參數(shù)隨機波動；
[0039] 3.對某特定聯(lián)絡(luò)饋線、特定故障節(jié)點j，在饋線輸入指定轉(zhuǎn)供功率時，可模擬出在 滿足一定轉(zhuǎn)供次數(shù)時，要求可轉(zhuǎn)供概率節(jié)點i的轉(zhuǎn)供次數(shù)，即得到Pjl;
[0040] 4.在3的基礎(chǔ)上對某特定聯(lián)絡(luò)饋線1，枚舉所有可能故障節(jié)點j( j矣i )，得到被求等 效節(jié)點i的可轉(zhuǎn)供概率Pu;
[0041 ] 5.在4的基礎(chǔ)上對所有聯(lián)絡(luò)線分析，得到被求等效節(jié)點i的總可轉(zhuǎn)供概率P1;
[0042] 6.依次對每個等效節(jié)點重復(fù)3、4、5步驟，得到每個節(jié)點的可轉(zhuǎn)供概率；
[0043]步驟S2:枚舉故障節(jié)點/計劃預(yù)停電節(jié)點；對于隨機性的故障配電網(wǎng)可靠性分析， 遍歷系統(tǒng)中所有等效節(jié)點;對于預(yù)安排停電系統(tǒng)可靠性分析，對特定等效節(jié)點單獨分析； [0044]步驟S3:等效節(jié)點歸類;將受影響的用戶分為兩類:一類節(jié)點為停電一次，停電時 間為故障隔離時間；另一類節(jié)點為停電一次，停電時間為故障修復(fù)時間；
[0045]步驟S4:可靠性計算;計算配電網(wǎng)可靠性以系統(tǒng)用戶平均故障停電次數(shù)Fmf1、系統(tǒng) 用戶平均故障停電時間Tmd1為指標，可靠性指標計算公式如下式所示：
[0048]其中η為系統(tǒng)節(jié)點總數(shù)，Nu、N2i為節(jié)點i發(fā)生故障時系統(tǒng)中1、2類節(jié)點的用戶數(shù)，Ni 為系統(tǒng)總的用戶數(shù)。
【主權(quán)項】
1. 考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于:它包含以下步驟： 步驟S1:計算每個等效節(jié)點在該系統(tǒng)中的不可靠性;每個等效節(jié)點在系統(tǒng)中的不可靠 性由兩部分組成:一是該等效節(jié)點本身的物理故障率λ8,它是由元件的制造工藝和元件之 間的連接關(guān)系決定的，與整個系統(tǒng)關(guān)系微小;二是該等效節(jié)點可轉(zhuǎn)供概率Pi，它是與整個配 電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān);綜合考慮這兩種參數(shù)，得到每個等效節(jié)點在系統(tǒng)中的不可靠性； 步驟S2:枚舉故障節(jié)點/預(yù)安排停電節(jié)點；對于隨機性的故障配電網(wǎng)可靠性分析，遍歷 系統(tǒng)中所有等效節(jié)點;對于預(yù)安排停電系統(tǒng)可靠性分析，對特定等效節(jié)點單獨分析； 步驟S3:等效節(jié)點歸類;根據(jù)等效節(jié)點故障位置實現(xiàn)系統(tǒng)所有節(jié)點分類； 步驟S4:可靠性計算;在步驟S1得到所有節(jié)點在系統(tǒng)中的不可靠性和步驟S3所有節(jié)點 分類的基礎(chǔ)上，計算系統(tǒng)可靠性指標。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于:每個等 效節(jié)點在系統(tǒng)中的不可靠性由該等效節(jié)點在系統(tǒng)中的可轉(zhuǎn)供概率和本身的物理故障率組 成： ⑴ 由此將含有復(fù)雜轉(zhuǎn)供網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為只含有單一電源的簡單網(wǎng)絡(luò)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于:每個節(jié) 點的可轉(zhuǎn)供的概率Ρ:由總的轉(zhuǎn)供饋線條數(shù)決定的，計算公式為： Ρ? = 1-(1-Ρ??)(1-Ρ2?)···(1-Ρη?) (2) 其中Pu為每個聯(lián)絡(luò)饋線1對節(jié)點i可轉(zhuǎn)供的概率。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于:每個聯(lián) 絡(luò)饋線對節(jié)點i可轉(zhuǎn)供的概率Ph是受故障節(jié)點j (j矣i)影響的，計算公式為： :ιν=1-Π(1 - 4) (3) j手i 其中Pji定義為對于某一特定聯(lián)絡(luò)饋線，當節(jié)點j出現(xiàn)故障時節(jié)點i能被轉(zhuǎn)供的概率。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于:P#由計 算機算法求得，在計算機中建立該配電網(wǎng)模型，在某特定聯(lián)絡(luò)饋線輸入固定功率時，輸入各 個節(jié)點的正態(tài)分布參數(shù)，當節(jié)點j出現(xiàn)故障時，得到在總次數(shù)中節(jié)點i (j矣i)可轉(zhuǎn)供的次數(shù)， 即得到Pji。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮復(fù)雜轉(zhuǎn)供的配電網(wǎng)可靠性評估方法，屬于電力系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先計算每個等效節(jié)點在系統(tǒng)中的可轉(zhuǎn)供概率和本身的物理故障率，在此基礎(chǔ)上得到該等效節(jié)點在系統(tǒng)中的不可靠性；接著枚舉系統(tǒng)中等效故障節(jié)點，根據(jù)故障位置，將受影響用戶分為兩類節(jié)點；最后在前兩步基礎(chǔ)上得到反映配電網(wǎng)可靠性的指標。該方法以概率學和簡化后的配電網(wǎng)拓撲圖為基礎(chǔ)，不僅考慮到配電網(wǎng)中復(fù)雜轉(zhuǎn)供約束的影響，而且將等效節(jié)點能否轉(zhuǎn)供視為不確定事件，適合評估實際情況下的配電網(wǎng)可靠性。
【IPC分類】G06F19/00, H02J3/00
【公開號】CN105470949
【申請?zhí)枴緾N201510859543
【發(fā)明人】吳曉飛, 沈政, 孫波, 夏瑋
【申請人】江蘇省電力公司淮安供電公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月1日