CN103217624A - 一种基于区段的配电网可靠性评估状态标记法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统领域的状态标记法，具体涉及一种基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述方法是基于区段且结合配网故障后转供的可靠性评估状态标记法，枚举各区段的故障，针对每一区段的故障，对所有区段及其内部元件进行状态标记，将标记结果保存到该故障区段所对应的向量数据结构；所述方法包括下述步骤：（一）基于区段的可靠性评估状态标记预处理；（二）循环计算可靠性指标。本发明由于配电网中区段数目少于馈线段，本方法只在第一次进行深度搜索时进行基于馈线段的搜索，而之后针对每一区段的故障遍历所有区段，规避了对于每条馈线段故障都要遍历所有馈线段的繁琐过程，体现出了高效性。

Description

一种基于区段的配电网可靠性评估状态标记法

技术领域

本发明涉及电力系统领域的状态标记法，具体涉及一种基于区段的配电网可靠性评估状态标记法。

背景技术

非状态标记类算法难以考虑动作时序，也难以考虑断路器位置的灵活配置问题。过去的状态标记法基于馈线段进行搜索，而非基于区段，且存在大量的重复搜索。由于馈线段数目远大于区段数目，过去的状态标记法效率明显低于本发明所涉及的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，基于区段的考虑配网故障后动作时序的可靠性评估状态标记法是本发明的创新点。该方法基于区段而不是基于馈线段进行深度搜索，且考虑了故障后配网的一系列动作时序，包括故障隔离、配网重构、故障修复、网络拓扑复原，在每一步确定各区段的状态并对其进行相应标记，从而确定故障发生后每一元件、负荷的断电持续时间，进而累加其可靠性指标。

本发明利用“同一区段内各远见有相同的电气行为”这一特性，其基于区段的搜索避免了大量针对馈线段的重复搜索，因此效率得到明显提升。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其改进之处在于，所述方法是基于区段且结合配网故障后转供的可靠性评估状态标记法，枚举各区段的故障，针对每一区段的故障，对所有区段及其内部元件进行状态标记，将标记结果保存到该故障区段所对应的向量数据结构；所述方法包括下述步骤：

（一）基于区段的可靠性评估状态标记预处理；

（二）循环计算可靠性指标。

优选的，所述步骤（一）包括下述步骤：

（1）遍历所有负荷，建立负荷与区段的对应关系；

（2）遍历所有馈线段，建立馈线段与区段的对应关系；

（3）对于第i号区段zn[i]，找到其对应的任一馈线段，置该馈线段为故障状态；

（4）将每个区段的A、B、C、D四个标志位结果存入zn[i]对应的向量数据结构。

较优选的，所述步骤（4）包括：

<1>对从变电站出口开关开始整条馈线的有短时影响，通过深度搜索对所有受此影响的元件置标志A；

<2>将故障馈线段所属的区段隔离，对该区段所有元件置标志C；

<3>故障隔离后，从电源点开始深度搜索，至故障区段的边界、联络开关或馈线末端止，所有搜索到的元件置标志B，即恢复供电的元件；

<4>闭合下游联络开关，从转供电源点开始深度搜索，至故障区段的边界或馈线末端止，所有搜索到的负荷节点有功加总，若未超过电源点有功输出的固定比例，则对负荷节点置标志D，即负荷通过转供恢复供电。

较优选的，所述步骤<1>置标志A包括下述步骤：

①对馈线段i和两端计算母线置标志A；

②判断馈线段j是否与馈线段i连接，且馈线段j没有标志A；若馈线段j与馈线段i连接，且馈线段j没有标志A，则进行步骤③，否则，转到下一条馈线段；

③判断馈线段i和馈线段j连接的计算母线有无对应的常开联络开关，若是有，则进行步骤④；否则，转到下一条馈线段；

④对馈线段j及其两端计算母线置标志A；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤②。

较优选的，所述步骤<2>置标志C包括下述步骤：

I、从本层递归开始，判断计算母线m是否处于故障区段；，若属于故障区段则返回上一层递归，否则进行步骤II；

II、给计算母线m置标志B；

III、判断计算母线m是否有对应的常开联络开关，若是有，则返回上一层递归，否则进行步骤IV；

IV、判断馈线段j是否连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，若是馈线段j连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，则进行步骤V；否则转入下一条馈线段；

V、给馈线段j置标志B；

VI、得到不同于计算母线m的对侧计算母线n，并进入下一层递归；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤IV。

较优选的，所述步骤<4>置标志D包括下述步骤：

i、从本层递归开始判断计算母线m是否处于故障区段，若处于故障区段，则返回上一层递归，否则进行步骤ii；

ii、给计算母线m置标志D；

iii、判断馈线段j是否连接计算母线m，且馈线段j没有置标志D以及标志C，若是馈线段j连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，则进行步骤iv；否则转入下一条馈线段；

iv、给馈线段j置标志D；

v、得到不同于计算母线m的对侧计算母线n，并进入下一层递归；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤iii。

优选的，所述步骤（二）包括下述步骤：

A、遍历所有馈线段，对于任一馈线段的故障，对应得到馈线段所属区段，直接读取该区段保存的配电网中各区段的标志位结果；

B、根据已建立的馈线段与区段、负荷与区段，计算母线与区段的对应关系，得出各馈线段与负荷的状态，相应更新可靠性指标。

较优选的，所述可靠性指标包括区段层次的可靠性指标、馈线层次的可靠性指标和系统层次的可靠性指标；

a、所述区段层次的可靠性指标包括：

区段平均断电频率指标：

区段平均断电时间指标：

区段平均可靠率指标： $\mathrm{AZAI}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{Z}8760N_i-{\mathrm{\&Sigma;}}_Z{U}_i{N}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_Z{8760N}_i};$

b、所述馈线层次的可靠性指标包括：

馈线平均断电频率指标

馈线平均断电时间指标

馈线平均可靠率指标 $\mathrm{AFAI}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{F}8760N_i-{\mathrm{\&Sigma;}}_F{U}_i{N}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_F{8760N}_i};$

其中：i表示负荷组数；λ_i表示第i组负荷的故障频率，单位为次/年；N_i表示第i组负荷对应的用户数；U_i表示第i组负荷的年故障持续时间，单位为小时/年；下标Z和F分别表示区段层次和馈线层次的可靠性指标；

c、所述系统层次的可靠性指标采用系统平均停电频率指标SAIFI、系统平均停电时间指标SAIDI和系统平均可靠率指标ASAI。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

本发明所提供的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，有效应用于配电网规划平台，实现了配电网可靠性的高效计算。由于配电网中区段数目少于馈线段，本方法只在第一次进行深度搜索时进行基于馈线段的搜索，而之后针对每一区段的故障遍历所有区段，规避了对于每条馈线段故障都要遍历所有馈线段的繁琐过程，体现出了高效性。

附图说明

图1是本发明提供的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法的流程图；

图2是本发明提供的循环计算可靠性流程第1部分；

图3是本发明提供的循环计算可靠性流程第2部分；

图4是本发明提供的循环计算可靠性流程第3部分；

图5是本发明提供的置标志A的流程图；

图6是本发明提供的置标志B的流程图；

图7是本发明提供的置标志D的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

基于区段的考虑配网故障后动作时序的可靠性评估状态标记法是本发明内容。该方法基于区段而不是基于馈线段进行深度搜索，且考虑了故障后配网的一系列动作时序，包括故障隔离、配网重构、故障修复、网络拓扑复原，在每一步确定各区段的状态并对其进行相应标记，从而确定故障发生后每一元件、负荷的断电持续时间，进而累加其可靠性指标。这一过程中的难点，也是本发明申请核心的创新点，即基于区段的拓扑分析与状态标记法。

下面对本申请出现的技术名词进行解释：

1）馈线段：配电网中电流大小、方向均不改变的馈线部分。换言之，馈线中任何一处电流大小或方向改变的结点都是两条馈线段的分界点。馈线段是配电网中最小的单元之一。

2）区段：以开关作边界的一组馈线段。若其中一条馈线段发生故障，开关动作，整个区段将被隔离。

3）计算母线：物理母线必然是计算母线；进行开关合并后的节点也形成计算母线，即开关两侧的节点合并为一点，该点即为计算母线。

本发明提供的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法的流程如图1所示，基于区段的状态标记，枚举各区段的故障，针对每一区段的故障，对所有区段及其内部元件进行状态标记，结果保存入该故障区段所对应的向量结构。

具体包括下述步骤：

（一）基于区段的可靠性评估状态标记预处理：

（1）通过从电源点的深度搜索确定区段的划分以及各馈线段与区段的对应关系，遍历所有负荷，建立负荷与区段的对应关系；

（2）通过从电源点的深度搜索确定区段的划分以及各馈线段与区段的对应关系，遍历所有馈线段，建立馈线段与区段的对应关系；

（3）遍历各区段，对于第i号区段zn[i]，找到其对应的任一馈线段，置该馈线段为故障状态；

（4）将每个区段的A、B、C、D四个标志位结果存入zn[i]对应的向量数据结构。

<1>对从变电站出口开关开始整条馈线的有短时影响，通过深度搜索对所有受此影响的元件置标志A；

所述步骤<1>置标志A的流程如图5所示，包括下述步骤：

①对馈线段i和两端计算母线置标志A；

②判断馈线段j是否与馈线段i连接，且馈线段j没有标志A；若馈线段j与馈线段i连接，且馈线段j没有标志A，则进行步骤③，否则，转到下一条馈线段；

③判断馈线段i和馈线段j连接的计算母线有无对应的常开联络开关，若是有，则进行步骤④；否则，转到下一条馈线段；

④对馈线段j及其两端计算母线置标志A；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤②。

<2>将故障馈线段所属的区段隔离，对该区段所有元件置标志C；

<3>故障隔离后，从电源点开始深度搜索，至故障区段的边界、联络开关或馈线末端止，所有搜索到的元件置标志B，即恢复供电的元件；

所述步骤<3>置标志B的流程如图6所示，包括下述步骤：

I、从本层递归开始，判断计算母线m是否处于故障区段；，若属于故障区段则返回上一层递归，否则进行步骤II；

II、给计算母线m置标志B；

III、判断计算母线m是否有对应的常开联络开关，若是有，则返回上一层递归，否则进行步骤IV；

IV、判断馈线段j是否连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，若是馈线段j连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，则进行步骤V；否则转入下一条馈线段；

V、给馈线段j置标志B；

VI、得到不同于计算母线m的对侧计算母线n，并进入下一层递归；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤IV。

<4>闭合下游联络开关，从转供电源点开始深度搜索，至故障区段的边界或馈线末端止，所有搜索到的负荷节点有功加总，若未超过电源点有功输出的固定比例，则对负荷节点置标志D，即负荷通过转供恢复供电。

所述步骤<4>置标志D的流程如图7所示，包括下述步骤：

i、从本层递归开始判断计算母线m是否处于故障区段，若处于故障区段，则返回上一层递归，否则进行步骤ii；

ii、给计算母线m置标志D；

iii、判断馈线段j是否连接计算母线m，且馈线段j没有置标志D以及标志C，若是馈线段j连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，则进行步骤iv；否则转入下一条馈线段；

iv、给馈线段j置标志D；

v、得到不同于计算母线m的对侧计算母线n，并进入下一层递归；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤iii。

（二）循环计算可靠性指标的第1-3部分分别如图2-4所示，包括下述步骤：

A、遍历所有馈线段，对于任一馈线段的故障，对应得到馈线段所属区段，直接读取该区段保存的配电网中各区段的标志位结果；

B、根据已建立的馈线段与区段、负荷与区段，计算母线与区段的对应关系，得出各馈线段与负荷的状态，相应更新可靠性指标。其中图2即循环计算可靠性指标的第1部分，是计算馈线段与区段的对应关系的可靠性指标，图3即循环计算可靠性指标的第2部分，是计算负荷与区段的对应关系的可靠性指标，图4即循环计算可靠性指标的第3部分，是计算母线与区段的对应关系以及系统可靠性指标。

较优选的，所述可靠性指标包括区段层次的可靠性指标、馈线层次的可靠性指标和系统层次的可靠性指标；

a、所述区段层次的可靠性指标包括：

区段平均断电频率指标：

区段平均断电时间指标：

区段平均可靠率指标： $\mathrm{AZAI}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{Z}8760N_i-{\mathrm{\&Sigma;}}_Z{U}_i{N}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_Z{8760N}_i};$

b、所述馈线层次的可靠性指标包括：

馈线平均断电频率指标

馈线平均断电时间指标

馈线平均可靠率指标 $\mathrm{AFAI}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{F}8760N_i-{\mathrm{\&Sigma;}}_F{U}_i{N}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_F{8760N}_i};$

其中：i表示负荷组数；λ_i表示第i组负荷的故障频率，单位为次/年；N_i表示第i组负荷对应的用户数；U_i表示第i组负荷的年故障持续时间，单位为小时/年；下标Z和F分别表示区段层次和馈线层次的可靠性指标；

c、所述系统层次的可靠性指标采用系统平均停电频率指标SAIFI、系统平均停电时间指标SAIDI和系统平均可靠率指标ASAI。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述方法是基于区段且结合配网故障后转供的可靠性评估状态标记法，枚举各区段的故障，针对每一区段的故障，对所有区段及其内部元件进行状态标记，将标记结果保存到该故障区段所对应的向量数据结构；所述方法包括下述步骤：

（一）基于区段的可靠性评估状态标记预处理；

（二）循环计算可靠性指标。

2.如权利要求1所述的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述步骤（一）包括下述步骤：

（1）遍历所有负荷，建立负荷与区段的对应关系；

（2）遍历所有馈线段，建立馈线段与区段的对应关系；

（3）对于第i号区段zn[i]，找到其对应的任一馈线段，置该馈线段为故障状态；

（4）将每个区段的A、B、C、D四个标志位结果存入zn[i]对应的向量数据结构。

3.如权利要求2所述的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述步骤（4）包括：

<1>对从变电站出口开关开始整条馈线的有短时影响，通过深度搜索对所有受此影响的元件置标志A；

<2>将故障馈线段所属的区段隔离，对该区段所有元件置标志C；

<3>故障隔离后，从电源点开始深度搜索，至故障区段的边界、联络开关或馈线末端止，所有搜索到的元件置标志B，即恢复供电的元件；

<4>闭合下游联络开关，从转供电源点开始深度搜索，至故障区段的边界或馈线末端止，所有搜索到的负荷节点有功加总，若未超过电源点有功输出的固定比例，则对负荷节点置标志D，即负荷通过转供恢复供电。

4.如权利要求3所述的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述步骤<1>置标志A包括下述步骤：

①对馈线段i和两端计算母线置标志A；

②判断馈线段j是否与馈线段i连接，且馈线段j没有标志A；若馈线段j与馈线段i连接，且馈线段j没有标志A，则进行步骤③，否则，转到下一条馈线段；

③判断馈线段i和馈线段j连接的计算母线有无对应的常开联络开关，若是有，则进行步骤④；否则，转到下一条馈线段；

④对馈线段j及其两端计算母线置标志A；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤②。

5.如权利要求3所述的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述步骤<2>置标志C包括下述步骤：

I、从本层递归开始，判断计算母线m是否处于故障区段；，若属于故障区段则返回上一层递归，否则进行步骤II；

II、给计算母线m置标志B；

III、判断计算母线m是否有对应的常开联络开关，若是有，则返回上一层递归，否则进行步骤IV；

IV、判断馈线段j是否连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，若是馈线段j连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，则进行步骤V；否则转入下一条馈线段；

V、给馈线段j置标志B；

VI、得到不同于计算母线m的对侧计算母线n，并进入下一层递归；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤IV。

6.如权利要求3所述的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述步骤<4>置标志D包括下述步骤：

i、从本层递归开始判断计算母线m是否处于故障区段，若处于故障区段，则返回上一层递归，否则进行步骤ii；

ii、给计算母线m置标志D；

iii、判断馈线段j是否连接计算母线m，且馈线段j没有置标志D以及标志C，若是馈线段j连接计算母线m，且馈线段j没有置标志B以及标志C，则进行步骤iv；否则转入下一条馈线段；

iv、给馈线段j置标志D；

v、得到不同于计算母线m的对侧计算母线n，并进入下一层递归；

当转到下一条馈线段时，判断是否遍历了所有的馈线段，若遍历完则返回上一层递归；否则返回步骤iii。

7.如权利要求1所述的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述步骤（二）包括下述步骤：

A、遍历所有馈线段，对于任一馈线段的故障，对应得到馈线段所属区段，直接读取该区段保存的配电网中各区段的标志位结果；

B、根据已建立的馈线段与区段、负荷与区段，计算母线与区段的对应关系，得出各馈线段与负荷的状态，相应更新可靠性指标。

8.如权利要求7所述的基于区段的配电网可靠性评估状态标记法，其特征在于，所述可靠性指标包括区段层次的可靠性指标、馈线层次的可靠性指标和系统层次的可靠性指标；

a、所述区段层次的可靠性指标包括：

区段平均断电频率指标：

区段平均断电时间指标：

区段平均可靠率指标： $\mathrm{AZAI}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{Z}8760N_i-{\mathrm{\&Sigma;}}_Z{U}_i{N}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_Z{8760N}_i};$

b、所述馈线层次的可靠性指标包括：

馈线平均断电频率指标

馈线平均断电时间指标

馈线平均可靠率指标 $\mathrm{AFAI}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{F}8760N_i-{\mathrm{\&Sigma;}}_F{U}_i{N}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_F{8760N}_i};$

其中：i表示负荷组数；λ_i表示第i组负荷的故障频率，单位为次/年；N_i表示第i组负荷对应的用户数；U_i表示第i组负荷的年故障持续时间，单位为小时/年；下标Z和F分别表示区段层次和馈线层次的可靠性指标；

c、所述系统层次的可靠性指标采用系统平均停电频率指标SAIFI、系统平均停电时间指标SAIDI和系统平均可靠率指标ASAI。

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