CN102208809B - 含光伏电源的配电网可靠性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种含光伏电源的配电网可靠性评估方法,包括以下步骤:建立光伏电源的多状态可靠性模型并确定所述多状态可靠性模型的各个状态的功率和概率;运用FMEA法分析配电网的全部故障,以得到配电网的全部负荷可靠性指标以及受所述配电网影响的光伏电源的第一类可靠性指标;以及根据多状态可靠性模型确定光伏电源的第二类可靠性指标,并根据全部负荷可靠性指标确定配电网的可靠性指标。根据本发明的含光伏电源的配电网可靠性评估方法能够合理评价分布式光伏电源,为分布式光伏电源接入配电网的容量和位置选择提供可靠性判断依据。
Description
技术领域
本发明涉及配电网可靠性评估技术领域,特别涉及一种含光伏电源的配电网可靠性评估方法。
背景技术
目前国内外研究含分布式光伏电源的配电网后的可靠性评估方法主要针对建立合理的光伏电源可靠性模型,再将模型纳入到评估体系中,分析光伏电源对可靠性的影响。文献Jeongje Park,Wu Liang,Jaeseok Choi,et al.A probabilistic reliability evaluation of a powersystem including Solar/Photovoltaic cell generator//Power & Energy Society General Meeting,July 26-30,2009,Calgary,AB,Canada:1-6中提出了一种含光伏的电力系统可靠性分析方法,考虑光伏系统的多状态模型情况下用卷积方法构造有效负载持续时间曲线(EffectiveLoad Duration Curve),并且提出了利用历史太阳辐射数据构造辐射概率分布函数的方法;文献Seung Tea Cha,Dong Hoon Jeon,In Su Bae,et al.Reliability evaluation of distributionsystem connected photovoltaic generation considering weather effects//8th InternationalConference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems,Sept 12-16,2004,Iowa StateUniversity,Ames,Iowa:451-456中给出了一种评估含分布式光伏的配网系统的可靠性方法,提出了一个光伏电源的三状态模型,并且考虑了天气的影响;文献Jeongje Park,JaeseokChoi,Shahidehpou M,et al.New efficient reserve rate index of power system includingrenewable energy generators//Innovative Smart Grid Technologies(ISGT),Jan 19-21,2010,Gaithersburg,MD,USA:1-6中提出了一种考虑新能源不确定性的新指标——有效安装备用率(Effective Installed Reserve Rate)以评估系统的可靠性;文献陈闽江,光伏电源的蒙特卡罗序贯仿真和可靠性分析中提出了光伏电源的蒙特卡罗序贯仿真和可靠性分析方法,详细模拟了天气状况的变化。以上的可靠性评估方法主要侧重于光伏电源本身可靠性的分析评估,但是,上述方法并未考虑配电网的结构,未与配电网的可靠性评估结合起来,相对局限性较大。
而配电网可靠性评估方法,国内外的研究应较多,评估方法可以分为解析法或模拟法两类。解析法常用的有FMEA法、最小路集/最小割集法、网络等值法等,模型准确,已经广泛应用于配网的可靠性评估中,但大规模电网应用存在一定困难;模拟法主要是蒙特卡罗法,通过计算机随机抽样进行模拟,不受系统规模的影响,但计算精度与计算时间紧密联系,准确性较差。专利号为CN101188359的专利文献提出了一种基于元件的故障传递特性的配电网可靠性评估方法,是一种与FMEA法等效的快速可靠性评估算法,该方法计及了开关元件本身的故障对可靠性评估的影响;专利号为CN101685968的专利文献提出了一种配电网可靠性评估的故障扩散方法,涉及辐射状运行的中压配电网可靠性评估方法,利用计算机,采用状态枚举法进行配电网中各元件的故障事件枚举计算,并进行配电网潮流计算及配电网可靠性指标计算并输出,计算中考虑了配电网中断路器、分支线保护、隔离开关、备用电源、备用变压器等影响。但是,上述两种方法在配电网评估中少有针对光伏电源接入后的网络可靠性进行评估,存在局限性。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此,本发明的目的在于提出一种含光伏电源的配电网可靠性评估方法,该含光伏电源的配电网可靠性评估方法的能够合理评价分布式光伏电源,为分布式光伏电源接入配电网的容量和位置选择提供可靠性判断依据。
为实现上述目的,本发明的实施例提出一种含光伏电源的配电网可靠性评估方法,包括以下步骤:A:建立光伏电源的多状态可靠性模型并确定所述多状态可靠性模型的各个状态的功率和概率;B:基于所述配电网线路的重构和所述多状态可靠性模型的影响,运用故障模式影响分析法FMEA对所述配电网全部故障进行分析以得到所述配电网的全部负荷可靠性指标以及受所述配电网影响的所述光伏电源的第一类可靠性指标;以及C:根据所述多状态可靠性模型确定所述光伏电源的第二类可靠性指标,并根据所述全部负荷可靠性指标确定所述配电网的可靠性指标。
根据本发明的含光伏电源的配电网可靠性评估方法,建立了综合考虑输入能源和系统故障的实用的光伏电源多状态可靠性模型,并将其纳入到配电网可靠性评估中。配电网评估方法的基本算法采用了故障模式影响分析法,综合考虑了线路的重构导致负荷的转移情况以及光伏电源的波动性、间歇性对系统的影响。对接入分布式光伏电源后的复杂的配电系统进行可靠性评估,其具有普遍适用性的优点。相应地,光伏电源级指标考虑光伏电源的所发功率(出力)特点和结构特点,分别从时间、出力、故障等方面定义以综合反映系统特性,负荷级、系统级指标沿用传统指标的基础上考虑了光伏电源接入的新影响。综上,整个指标完整、实用,可从多角度全面反映分布式光伏电源接入配网后的自身以及系统可靠性水平。
另外,根据本发明的含光伏电源的配电网可靠性评估方法还可以具有如下附加的技术特征:
在本发明的一个实施例中,所述步骤A进一步包括:A1:分析所述光伏电源的故障的情况;A2:统计所述光伏电源的实际输出功率;以及A3:根据所述故障的情况和所述实际输出功率确定所述多状态可靠性模型的各个状态的功率和概率。
根据本发明的一个实施例,所述步骤A1中的所述光伏电源的故障情况包括:所述光伏电源的全部故障和所述光伏电源的部分故障。
根据本发明的一个实施例,所述步骤B进一步包括:B1:根据割集算法计算所述配电网的每个预设故障下的负荷及所述光伏电源的多状态可靠性模型的各个状态,并根据所述负荷和所述各个状态确定故障类型;B2:根据所述故障类型分析计算当前受故障影响的负荷和相应的光伏电源的可靠性指标;以及B3:重复步骤B2直至处理完全部预设故障,并得到所述全部负荷可靠性指标以及所有光伏电源的第一类可靠性指标。
根据本发明的一个实施例,所述故障类型包括:光伏电源故障、负荷点全部失去连续性和负荷点部分失去连续性。
根据本发明的一个实施例,所述步骤B2进一步包括:B21:判断所述故障类型;B22:如果所述故障类型为所述光伏电源故障,则根据所述光伏电源故障断开所述配电网相应部分并计算剩余配电网的潮流,并进行潮流分析处理;B23:如果所述故障类型为负荷点全部失去连续性,则判断失去供电的负荷点能否通过重构线路从其它线路恢复供电,如果是则修改网络结构并计算重构后的网络潮流并进行所述潮流分析处理,否则直接计算失去供电负荷点的可靠性指标;以及B24:如果所述故障类型为负荷点部分失去连续性,则根据不同的光伏电源状态的功率和概率分别计算剩余配电网的潮流并进行所述潮流分析处理。
根据本发明的一个实施例,所述潮流分析处理为对不满足所述配电网安全性约束的线路、节点进行切负荷直至所述潮流满足预定要求,并计算相应的负荷和光伏电源可靠性指标。
在本发明的一个实施例中,所述第一类可靠性指标和第二类可靠性指标包括:时间、出力和所述光伏电源级指标。
在本发明的一个实施例中,所述步骤C中的所述配电网的可靠性指标包括:用户平均停运频率、用户平均停电持续时间、平均供电可用率、缺供电量以及平均缺供电量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本发明实施例的含光伏电源的配电网可靠性评估方法的整体流程图;以及
图2为本发明实施例的含光伏电源的配电网可靠性评估方法的详细流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图1-2描述根据本发明实施例的含光伏电源的配电网可靠性评估方法。
如图1所示,为本发明实施例的含光伏电源的配电网可靠性评估方法的整体流程图,结合图2。根据本发明实施例的含光伏电源的配电网可靠性评估方法,包括以下步骤:
步骤S101,建立光伏电源的多状态可靠性模型并确定所述多状态可靠性模型的各个状态的功率和概率。
具体地,综合考虑光伏电源的输入功率特点和光伏电源自身故障的影响建立光伏电源的多状态可靠性模型,具体如下:
分析所述光伏电源所发生故障的情况,在本发明的一个实施例中,例如,光伏电源所发生故障可包括光伏电源的全部故障和所述光伏电源的部分故障;
统计所述光伏电源的实际输出功率;
根据所述故障的情况和所述实际输出功率确定所述多状态可靠性模型各个状态的功率和概率。
换句话说,首先分析分布式光伏电源的结构特点,并分析发生全部故障和部分故障的情况,接着统计当地光伏电源实际出力数据,结合故障计算分析,最终确定光伏电源的多状态可靠性模型的出力(所发功率)数值和状态概率。
步骤S102,基于所述配电网线路的重构和所述多状态可靠性模型的影响,运用故障模式影响分析法FMEA对所述配电网全部故障进行分析以得到所述配电网的全部负荷可靠性指标以及受所述配电网影响的所述光伏电源的第一类可靠性指标。
具体地,在考虑配电网线路的重构和光伏电源多状态可靠性模型的影响情况下,采用故障模式影响分析法,综合考虑了线路的重构导致负荷的转移情况以及光伏电源的多状态模型的影响,具体方法流程如下:
根据割集算法计算所述配电网的每个预设故障下负荷及所述多状态可靠性模型的各个状态,并根据所述负荷和所述各个状态确定故障类型;
根据所述故障类型分析计算当前受故障影响的负荷和相应的光伏电源的可靠性指标;
直至处理完全部预设事故,并得到所述全部负荷可靠性指标以及受所述配电网影响的所有光伏电源的第一类可靠性指标。
在本发明的一个示例中,结合图2,上述故障类型例如包括光伏电源故障、负荷点全部失去连续性和负荷点部分失去连续性。相应地,作为一个具体的例子,根据故障类型确定当前受故障影响的负荷和相应的光伏电源的可靠性指标进一步包括如下步骤:
首先判断故障类型,其中,故障类型如上述示例所述的光伏电源故障、负荷点全部失去连续性和负荷点部分失去连续性。
接着判断出当故障类型为光伏电源故障,则根据所述光伏电源故障断开所述配电网相应部分并计算剩余配电网的潮流,并进行相应的潮流处理。
当判断出故障类型为负荷点全部失去连续性,则判断失去供电的负荷点能否通过重构线路从其它线路恢复供电,如果是则修改网络结构并计算重构后的网络潮流并进行所述相应的潮流处理,否则直接计算失去供电负荷点的可靠性指标。
当判断出故障类型为负荷点部分失去连续性,则根据不同的光伏电源状态的功率和概率分别计算剩余配电网的潮流并进行所述相应的潮流处理。根据上述实施例中所指的潮流处理,例如可以为对不满足所述配电网安全性约束的线路、节点进行切负荷直至所述潮流满足预定要求,并计算相应的负荷和光伏电源可靠性指标。
对于上述实施例,更为具体地,首先形成预想事故,判断故障类型。
更为具体地,预想系统中的元件故障情况,通过割集算法分析各个负荷点以及分布式光伏电源在此种故障情况下的状态,按结果将故障类型分为光伏电源故障、负荷点全部失去连续性和负荷点部分失去连续性。
接着根据故障类型进行事故处理。
具体而言,在本发明的一个实施例中,如果故障为光伏电源故障,则分析故障后网络结构,断开失去供电部分,计算剩余部分潮流,并进行所述相应的潮流处理。
当故障为负荷点全部失去连续性,则分析故障后网络结构,断开失去供电部分,判断失去供电的负荷点能否通过重构线路从另一馈线上恢复供电,如果可以则修改网络结构,计算重构后的网络潮流并进行所述相应的潮流处理。如果不能通过重构线路从另一馈线上恢复供电,则负荷点失去供电,直接计算该负荷点的可靠性指标。
当故障为负荷点部分失去连续性,则分析故障后网络结构,断开失去供电部分,对于不同的光伏电源状态按照其不同出力和概率分别计算剩余配网潮流并进行所述相应的潮流处理。遍历所有事故,计算累计负荷、光伏电源可靠性指标。
综上,在本发明的一个实施例中,潮流处理例如为对于不满足网络安全性约束的线路、节点进行切负荷等补救措施直至潮流满足要求,计算故障影响的负荷和光伏电源可靠性指标。
具体地,遍历系统所有可能的事故,累积得到各负荷、光伏电源的可靠性指标。
步骤S103,根据所述多状态可靠性模型确定所述光伏电源的第二类可靠性指标,并根据所述全部负荷可靠性指标确定所述配电网的可靠性指标。
做为本发明的一个具体应用,例如计算得到的光伏电源光伏电源的第一类可靠性指标和第二类可靠性指标可以为时间、出力和所述光伏电源级指标。
更为具体地,根据步骤S102中得到的配电网影响的光伏电源的第一类可靠性指标例如为对相关原有光伏电源自身可靠性指标进行修正,将配网对光伏系统的影响考虑进去。利用修正后的指标计算修正相应的时间指标、出力指标和剩余的系统指标。
此外,在本发明的一个实施例中,例如所述配电网的可靠性指标指用户平均停运频率、用户平均停电持续时间、平均供电可用率、缺供电量以及平均缺供电量。
更为具体地,根据累积的负荷可靠性指标,计算配网系统级的可靠性指标,其中,靠性指标包括用户平均停运频率(次/年)、用户平均停电持续时间(小时/次)、平均供电可用率、缺供电量(MWh/年)以及平均缺供电量(MWh/(用户·年))等。
根据本发明实施例的含光伏电源的配电网可靠性评估方法,根据光伏电源第一类可靠性指标、第二类可靠性指标和配电网的可靠性指标对所述光伏电源接入所述配电网进行可靠性综合评估。建立了综合考虑输入能源和系统故障的实用的光伏电源多状态可靠性模型,并将其纳入到配电网可靠性评估中。配电网评估方法的基本算法采用了故障模式影响分析法,综合考虑了线路的重构导致负荷的转移情况以及光伏电源的波动性、间歇性对系统的影响。对接入分布式光伏电源后的复杂的配电系统进行可靠性评估,其具有普遍适用性的优点。相应地,光伏电源级指标考虑光伏电源的输出功率(出力)特点和结构特点,分别从时间、出力、故障等方面定义以综合反映系统特性,负荷级、系统级指标沿用传统指标的基础上考虑了光伏电源接入的新影响。综上,整个指标完整、实用,可从多角度全面反映分布式光伏电源接入配网后的自身以及系统可靠性水平。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种含光伏电源的配电网可靠性评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
A:建立光伏电源的多状态可靠性模型并确定所述多状态可靠性模型的各个状态的功率和概率,包括:
A1:分析所述光伏电源的故障的情况,其中,所述光伏电源的故障情况包括:所述光伏电源的全部故障和所述光伏电源的部分故障;
A2:统计所述光伏电源的实际输出功率;以及
A3:根据所述故障的情况和所述实际输出功率确定所述多状态可靠性模型的各个状态的功率和概率;
B:基于所述配电网线路的重构和所述多状态可靠性模型的影响,运用故障模式影响分析法FMEA对所述配电网全部故障进行分析以得到所述配电网的全部负荷可靠性指标以及受所述配电网影响的所述光伏电源的第一类可靠性指标,包括:
B1:根据割集算法计算所述配电网的每个预设故障下的负荷及所述光伏电源的多状态可靠性模型的各个状态,并根据所述负荷和所述各个状态确定故障类型,其中,所述故障类型包括:光伏电源故障、负荷点全部失去连续性和负荷点部分失去连续性;
B2:根据所述故障类型分析计算当前受故障影响的负荷和相应的光伏电源的可靠性指标,包括:
B21:判断所述故障类型;
B22:如果所述故障类型为所述光伏电源故障,则根据所述光伏电源故障断开所述配电网相应部分并计算剩余配电网的潮流,并进行潮流分析处理;
B23:如果所述故障类型为负荷点全部失去连续性,则判断失去供电的负荷点能否通过重构线路从其它线路恢复供电,如果是则修改网络结构并计算重构后的网络潮流并进行所述潮流分析处理,否则直接计算失去供电负荷点的可靠性指标;以及
B24:如果所述故障类型为负荷点部分失去连续性,则根据不同的光伏电源状态的功率和概率分别计算剩余配电网的潮流并进行所述潮流分析处理;以及
B3:重复步骤B2直至处理完全部预设故障,并得到所述全部负荷可靠性指标以及所有光伏电源的第一类可靠性指标;以及
C:根据所述多状态可靠性模型确定所述光伏电源的第二类可靠性指标,并根据所述全部负荷可靠性指标确定所述配电网的可靠性指标。
2.根据权利要求1所述的含光伏电源的配电网可靠性评估方法,其特征在于,所述潮流分析处理为对不满足所述配电网安全性约束的线路、节点进行切负荷直至所述潮流满足预定要求,并计算相应的负荷和光伏电源可靠性指标。
3.根据权利要求1所述的含光伏电源的配电网可靠性评估方法,其特征在于,所述第一类可靠性指标和第二类可靠性指标包括:
时间、出力和所述光伏电源级指标。
4.根据权利要求1所述的含光伏电源的配电网可靠性评估方法,其特征在于,所述步骤C中的所述配电网的可靠性指标包括:
用户平均停运频率、用户平均停电持续时间、平均供电可用率、缺供电量以及平均缺供电量。
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CN102208809A (zh) | 2011-10-05 |
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