CN103258301A - 一种适用于县域电网的供电可靠性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于县域电网的供电可靠性评估方法，包括：确认县域电网范围内各变电站电气主接线方式，对每座变电站进行可靠性评估；以每座变电站下属的单条10kV馈电线路为单元，对每条10kV馈电线路进行可靠性评估；进行县域电网的系统可靠性指标统计计算。本发明针对县域电网中变电站采用典型设计和10kV馈电线路呈现辐射状的特点，分别提出了有针对性的合理的可靠性评估方案，切合县域电网实际，使得评估流程更加简洁和快速，有利于编程实现，减少了计算量。本发明提出和完善了最小路法中将非最小路上的元件故障对最小路负荷点可靠性的影响折算到最小路节点上的方法，提高了最小路法的可操作性和实用性。

Description

一种适用于县域电网的供电可靠性评估方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种适用于县域电网的供电可靠性评估方法。

背景技术

县域电网供电可靠性是衡量县级电力企业供电水平的重要指标，随着我国经济社会的快速稳定发展,人民生活水平的日益提高,用户对供电可靠性的要求越来越高。因此，提高县域电网供电可靠性已成为县级电力企业的紧迫任务。

目前，在评估县域电网供电可靠性上存在以下几个方面的问题：（1）没有将变电站和馈电线路的可靠性评估有机的结合起来；（2）在已有的评估方法中，网络等值法、蒙特卡洛法只能评估出系统性可靠性指标，不能同时得到负荷点的可靠性指标；故障模式后果分析法虽能同时得到负荷点和系统的可靠性指标，但是当电网复杂时，都难以实施；最小路法思路清晰、原理简单，但在处理非最小路上的元件故障对最小路负荷点可靠性的影响时没有具体的计算公式和步骤。

本发明根据我国县域电网变电站采用典型设计、10kV馈电线路多为辐射状，环形结构也以开环方式运行等特点，对县域电网可靠性评估采取分层评估模式，即分为变电站可靠性评估、10kV馈电线路可靠性评估和系统指标计算这三层，并将它们有机的结合在一起，提出了县域电网可靠性评估整体方法。其中，变电站层环节在形成变电站电气主接线集合的基础上运用故障模式后果分析法可以简化评估；在10kV馈电线路层环节，本发明给出了非最小路上的元件故障对最小路负荷点可靠性影响的具体计算公式和步骤，并在此基础给出了最小路法的完整流程和步骤。本发明提出的方法可操作性强，为县域电网的可靠性评估提供了理论依据和技术支撑。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于县域电网的供电可靠性评估方法，为县域电网的可靠性评估提供了理论依据和技术支撑。

本发明提供的一种适用于县域电网的供电可靠性评估方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

（1）确认县域电网范围内各变电站电气主接线方式，对每座变电站进行可靠性评估；

（2）以每座变电站下属的单条10kV馈电线路为单元，对每条10kV馈电线路进行可靠性评估；

（3）进行县域电网的系统可靠性指标统计计算。

其中，所述步骤（1）对每座变电站进行可靠性评估包括如下步骤：

1）确定变电站可靠性评估范围并列出其所包括的元件；

2）确认所述县域电网范围内各变电站电气主接线方式，形成变电站电气主接线集合，其包括N种变电站电气接线系统；

3）确定变电站故障判据；

4）在所述变电站电气主接线集合中选出一种变电站电气主接线系统，确定该变电站电气主接线系统存在的故障模式及其影响，形成故障模式集合；

5）根据步骤4）确定的故障模式集合，形成故障模式后果表，并得到计算所述变电站电气主接线系统的各条10kV馈电线路出口的可靠性指标的通用计算公式；

6）循环步骤4）和步骤5），得到N种变电站电气主接线系统的各条10kV馈电线路出口的可靠性指标通用计算公式；

7）选定县域电网中的一个变电站，将该变电站的电气主接线方式与变电站电气主接线集合进行比对，并选定该变电站的每条10kV馈电线路出口的可靠性指标通用计算公式；

8）读取所述变电站的可靠性参数，包括每个元件的故障率λ和平均修复时间r，代入通用计算公式中计算相应可靠性指标；

9）循环步骤7）和8），完成县域电网范围内所有变电站的可靠性评估。

其中，所述步骤（2）以每个变电站下属的各条10kV馈电线路为单元，进行10kV馈电线路可靠性评估包括如下步骤：

①选定县域电网中的一座变电站并选取该变电站下属的一条10kV馈电线路L，读取该10kV馈电线路拓扑结构和与可靠性评估相关的数据；

②根据广度优先搜索算法确定该10kV馈电线路上每个负荷点i到10kV馈电线路出口即10kV馈电线路的主电源的最小路c_i，形成最小路集合C＝{c₁,c₂,···,c_i,···,c_N}；其中，i＝1,2,···,i,···,I，I为10kV馈电线路L的负荷点的个数；

③对所述10kV馈电线路上的一个负荷点i和其最小路c_i，确定其每条非最小路分支线x_j，形成所述负荷点i对应的非最小路分支线集合X＝{x₁,x₂,···,x_j,···,x_J}；并从j=1开始，利用广度优先搜索算法对每条非最小路分支线进行分层，其中，j＝1,2,···,J，J为负荷点i对应的非最小路分支线总条数；

④将非最小路分支线的分层层数设为H层，对于第j条非最小路分支线，从它的第h=H层（第j条非最小路分支线的分层层数为H，第H层即为最末层）开始逐层向最小路上节点折算该非最小路分支线对所述负荷点i的可靠性影响；

⑤形成最小路上开关节点集合M＝{m₁,m₂,···,m_j,···,m_J}和对应的开关的操作时间集合T＝{t₁,t₂,···,t_j,···,t_J}；

⑥若线路存在备用电源，则更改最小路上节点m₁到10kV馈电线路出口之间的各个节点和各条支路上的元件的平均停运持续时间r和年平均停运持续时间U；若线路不存在备用电源，则直接根据串并联关系计算该负荷点最小路可靠性指标；

⑦根据所述负荷点i对应的最小路上各节点和各元件可靠性参数，计算所述负荷点i的可靠性指标；

⑧循环步骤③至步骤⑦，计算10kV馈电线路L上每个负荷点的可靠性指标，负荷点可靠性指标包括故障率λ、平均停运持续时间r和年平均停运持续时间U。

⑨返回步骤①，完成所述县域电网所有10kV馈电线路上每个负荷点可靠性指标计算。

其中，所述步骤（3）进行县域电网的系统可靠性指标统计评估包括：

在10kV馈电线路可靠性评估完成后，得到了所有负荷点的可靠性指标，根据所有负荷点的可靠性指标计算县域电网的系统可靠性指标；

系统可靠性指标包括系统平均停电频率指标SAIFI、用户平均停电频率指标CAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、用户平均停电持续时间指标CAIDI、平均供电可用率指标ASAI和平均供电不可用率指标ASUI可靠性指标。

其中，步骤④对于第j条非最小路分支线，从它的第h=H层（第j条非最小路分支线的分层层数为H，第H层即为最末层）开始逐层向最小路上节点折算该非最小路分支线对负荷点i的可靠性影响，其中每一层的具体折算方法是：先判断支路类型，之后将不同类型的支路采用相应的折算方法将该支路上的元件和节点的故障对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点上，如果同一层中有首段节点相同、末端节点不同的支路，需要将这些支路的故障对负荷点i的影响合并后折算到上一层支路末端节点上；

所述支路类型包括无开关支路、熔断器支路和非熔断器开关支路；

所述无开关支路组成为：该支路含有线路、变压器、负荷中的一种或几种；

所述熔断器支路组成为：该支路含有熔断器，另外含有线路、变压器、负荷中的一种或几种；

所述非熔断器开关支路组成为：该支路含有非熔断器的开关装置，另外含有线路、变压器、负荷中的一种或几种；

其中，所述每一层中不同类型支路采用相应的折算方法包括：

i．若首端节点为a，末端节点为b的支路为无开关支路，则

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ab}}={\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_b---\left(1\right)$

当λ_ab等于零时

r_ab＝0                 （2）

U_ab＝0                 （3）

当λ_ab不等于零时

r_ab＝U_ab/λ_ab                 （4）

$U_{\mathrm{ab}}=r_{L_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+r_{T_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+r_b{\mathrm{\λ}}_b---\left(5\right)$

ii．若首端节点为a，末端节点为b的支路为熔断器支路，则

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ab}}=(1-P_{{\mathrm{FU}}_{\mathrm{ab}}})({\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_b)---\left(6\right)$

当λ_ab等于零时

r_ab＝0                 （7）

U_ab＝0                 （8）

当λ_ab不等于零时

r_ab＝U_ab/λ_ab                 （9）

$U_{\mathrm{ab}}=(1-P_{{\mathrm{FU}}_{\mathrm{ab}}})(r_{L_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+r_{T_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+r_b{\mathrm{\λ}}_b)---\left(10\right)$

iii.如果首端节点为a，末端节点为b的支路为非熔断器开关支路，则

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ab}}={\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_b---\left(11\right)$

r_ab＝U_ab/λ_ab              （12）

$U_{\mathrm{ab}}=({\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_b)(t_{C_{\mathrm{ab}}}+t_{D_{\mathrm{ab}}})---\left(13\right)$

式中：

λ_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效故障率；

r_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效平均停电持续时间；

U_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效年停电持续时间；

λ_b为首端节点为a、末端节点为b的支路的末端节点b的等效故障率；

r_b为首端节点为a、末端节点为b的支路的末端节点b的等效平均停电持续时间；

为首端节点为a、末端节点为b的支路上的熔断器的可靠工作概率,如果支路没有熔断器，

为0；

为首端节点为a、末端节点为b的支路中线路的故障率；

为首端节点为a、末端节点为b的支路线路中的平均停运持续时间；

为首端节点为a、末端节点为b的支路中变压器的故障率；

为首端节点为a、末端节点为b的支路中变压器的平均停运持续时间；

为首端节点为a、末端节点为b的支路中的开关平均操作时间；

为首端节点为a、末端节点为b的支路故障定位时间；

所述的同一层中有首段节点相同、末端节点不同的支路，则将这些支路的故障率合并后折算到上一层支路末端节点上，其折算方法为：

${\mathrm{\λ}}_a=\underset{b\∈B}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ab}}---\left(14\right)$

$r_a=\underset{b\∈B}{\mathrm{\Σ}}{U}_{\mathrm{ab}}/{\mathrm{\λ}}_a---\left(15\right)$

$r_a=U_a/{\mathrm{\λ}}_a---\left(16\right)$

式中：

r_a为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效故障率；

r_b为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效平均停运持续时间；

U_a为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效年平均停电时间；

B表示首端节点都为a、末端节点不同的支路的末端节点集合。

其中，步骤2）确认所述县域电网范围内各变电站电气主接线方式是根据县域电网变电站典型设计进行确认的。

其中，步骤3）确认变电站故障判据，即规定正常和故障的条件，其变电站出口10kV馈电线路停电为故障，连续供电为正常。

其中，步骤①步骤选定所述县域电网中的一座变电站并选取该变电站下属的一条10kV馈电线路L，读取该10kV馈电线路拓扑结构和与可靠性评估相关的数据，其数据包括10kV馈电线路上所有元件的故障率λ和平均修复时间r；

其中，步骤5）形成最小路开关节点集合M和对应的开关的操作时间集合TT，其步骤为：首先寻找备用电源所在支路和最小路的交点节点m₀，从节点m₀沿着从负荷点i至10kV馈电线路出口方向搜索最小路上的开关所属支路的首端节点，记为m₁,m₂,···,m_N；对应的每个开关的操作时间分别为t₁,t₂,···,t_N；则集合M={m₁,m₂,···,m_N},TT={t₁,t₂,···,t_N}。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）针对县域电网中变电站采用典型设计和10kV馈电线路呈现辐射状的特点，分别提出了有针对性的合理的可靠性评估方案，切合县域电网实际，使得评估流程更加简洁和快速，有利于编程实现，减少了计算量。

（2）本发明将县域电网中变电站可靠性评估与10kV馈电线路可靠性评估有机的结合在一起，可以考虑计划检修和备用电源情况，可以获得包括负荷点和系统的完整可靠性指标。

（3）本发明提出和完善了最小路法中将非最小路上的元件故障对最小路负荷点可靠性的影响折算到最小路节点上的方法，提高了最小路法的可操作性和实用性。

附图说明

图1为本发明提供的县域电网可靠性分层评估方法技术路线图。

图2为本发明提供的变电站可靠性评估流程图。

图3为本发明提供的10kV馈电线路可靠性评估算法基本流程图。

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。

本实施例提出的一种快捷有效的县域电网可靠性评估方法分三层，其技术线路图如图1所示，具体包括：

（1）进行第一层的变电站可靠性评估，首先确认县域电网范围内（一个县为一个范围）各变电站电气主接线方式，对每座变电站进行可靠性评估，得到所有变电站下属的每一条10kV馈电线路出口的可靠性指标；

（2）得到所有变电站下属的每一条10kV馈电线路出口的可靠性指标后，进行第二层10kV馈电线路可靠性评估，得到每条10kV馈电线路的每个负荷的可靠性指标；

（3）得到了所有负荷点的可靠性指标后，进行县域电网的系统可靠性指标统计计算。系统可靠性指标包括系统平均停电频率指标SAIFI、用户平均停电频率指标CAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、用户平均停电持续时间指标CAIDI、平均供电可用率指标ASAI、平均供电不可用率指标ASUI等可靠性指标。

其中，变电站可靠性评估流程图如图2所示，其具体步骤如下：

1）确定变电站可靠性评估范围并列出其所包括的元件，可靠性评估范围一般根据电网一次设备的元件确定；

2）根据县域电网变电站典型设计，确认县域电网范围内各变电站电气主接线方式，形成变电站电气主接线集合，其包括N种变电站电气接线系统；

3）确定变电站故障判据，即规定正常和故障的条件，在本发明中，定义变电站出口10kV馈电线路停电为故障，连续供电为正常；

4）从变电站电气主接线集合中选出一种变电站电气主接线系统，确定该变电站电气主接线系统存在的故障模式及其影响，形成故障模式集合；

5）根据步骤4）确定的故障模式集合，形成故障模式后果表，并得到计算该变电站电气主接线系统的各条10kV馈电线路出口的可靠性指标的通用计算公式；

6）循环步骤4）和步骤5），得到N种变电站电气主接线系统的各条10kV馈电线路出口的可靠性指标通用计算公式；

7）选定县域电网中的一个变电站，将该变电站的电气主接线方式与变电站电气主接线集合进行比对，并选定该变电站的每条10kV馈电线路出口的可靠性指标通用计算公式；

8）读取所述变电站的可靠性参数，包括每个元件的故障率λ和平均停运持续时间r，代入通用计算公式中计算相应可靠性指标；

9）循环步骤7）和8），完成县域电网范围内所有变电站的可靠性评估。

其中，第二层的10kV馈电线路可靠性评估如图3所示，具体步骤如下：

①选定所述县域电网中的一座变电站并选取该变电站下属的一条10kV馈电线路L，读取该10kV馈电线路拓扑结构和与可靠性评估相关的数据，相关数据包括10kV馈电线路L中元件的故障率λ和平均修复时间r；

②根据广度优先搜索算法确定该10kV馈电线路上每个负荷点i(i＝1,2,···,I)（I为10kV馈电线路L的负荷点的个数）到10kV馈电线路出口即10kV馈电线路的主电源的最小路c_i，形成最小路集合C＝{c₁,c₂,···,c_i,···,c_I}；

③对所述10kV馈电线路上的一个具体负荷点i和其最小路c_i，确定其每条非最小路分支线x_j(j＝1,2,···,J)（J为负荷点i对应的非最小路分支线条数），形成负荷点i对应的非最小路分支线集合X＝{x₁,x₂,···,x_j,···,x_J}，从j=1开始，利用广度优先搜索算法对每条非最小路分支线进行分层；

④将非最小路分支线的分层层数设为H层，对于第j条非最小路分支线，假设其分层的层数为H，从它的第h=H层（第H层即为最末层）开始逐层向最小路上节点折算该非最小路分支线对负荷点i的可靠性影响，在每层的折算过程中，其折算方法如下：

在第j条非最小路分支线上，对于第h层上的任意一条支路，其组成有以下3种情况：

A、该支路为无开关支路，组成为线路、变压器、负荷中的一种或几种；

B、该支路为含有熔断器的支路，该支路含有熔断器，另外还含有线路、变压器、负荷中的一种或几种；

C、该支路为含不是熔断器而是其它开关的支路，该支路含有非熔断器的开关装置（隔离开关、断路器或负荷开关），另外还含有线路、变压器、负荷中的一种或几种；

定义：1）情况的支路为无开关支路，2）情况的支路为熔断器支路，3）情况的支路为非熔断器开关支路。

那么对于第h层上的任意一条支路，假设其首端节点为a，末端节点为b，首先判断该支路类型，之后将不同类型的支路采用相应的折算方法将该支路上的元件和节点的故障对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点（即节点a）上，不同类型支路相应的折算等效公式为：

i．若首端节点为a，末端节点为b的支路为无开关支路，则

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ab}}={\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_b---\left(1\right)$

当λ_ab等于零时

r_ab＝0                （2）

U_ab＝0                （3）

当λ_ab不等于零时

r_ab＝U_ab/λ_ab                （4）

$U_{\mathrm{ab}}=r_{L_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+r_{T_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+r_b{\mathrm{\λ}}_b---\left(5\right)$

ii．若首端节点为a，末端节点为b的支路为熔断器支路，则

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ab}}=(1-P_{{\mathrm{FU}}_{\mathrm{ab}}})({\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_b)---\left(6\right)$

当λ_ab等于零时

r_ab＝0                （7）

U_ab＝0                （8）

当λ_ab不等于零时

r_ab＝U_ab/λ_ab                （9）

$U_{\mathrm{ab}}=(1-P_{{\mathrm{FU}}_{\mathrm{ab}}})(r_{L_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+r_{T_{\mathrm{ab}}}{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+r_b{\mathrm{\λ}}_b)---\left(10\right)$

iii.如果首端节点为a，末端节点为b的支路为非熔断器开关支路，则

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ab}}={\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_b---\left(11\right)$

r_ab＝U_ab/λ_ab                （12）

$U_{\mathrm{ab}}=({\mathrm{\λ}}_{L_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_{T_{\mathrm{ab}}}+{\mathrm{\λ}}_b)(t_{C_{\mathrm{ab}}}+t_{D_{\mathrm{ab}}})---\left(13\right)$

式中：

λ_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效故障率；

r_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效平均停电持续时间；

U_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效年停电持续时间；

λ_b为首端节点为a、末端节点为b的支路的末端节点b的等效故障率；

r_b为首端节点为a、末端节点为b的支路的末端节点b的等效平均停电持续时间；

为首端节点为a、末端节点为b的支路上的熔断器的可靠工作概率,如果支路没有熔断器，

为0；

为首端节点为a、末端节点为b的支路中线路的故障率；

为首端节点为a、末端节点为b的支路线路中的平均停运持续时间；

为首端节点为a、末端节点为b的支路中变压器的故障率；

为首端节点为a、末端节点为b的支路中变压器的平均停运持续时间；

为首端节点为a、末端节点为b的支路中的开关平均操作时间；

为首端节点为a、末端节点为b的支路故障定位时间；

如果同一层中有首端节点都为a、末端节点不同的支路，需要将这些支路的故障对负荷点i的影响合并后折算到上一层支路末端节点（即节点a）上，其折算公式为：

${\mathrm{\λ}}_a=\underset{b\∈B}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ab}}---\left(14\right)$

$r_a=\underset{b\∈B}{\mathrm{\Σ}}{U}_{\mathrm{ab}}/{\mathrm{\λ}}_a---\left(15\right)$

$r_a=U_a/{\mathrm{\λ}}_a---\left(16\right)$

式中：

r_a为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效故障率；

r_b为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效平均停运持续时间；

U_a为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点（即节点a）上的等效年平均停电时间；

B表示首端节点都为a、末端节点不同的支路的末端节点集合。

⑤形成最小路上开关节点集合M={m₁,m₂,···,m_N}和对应的开关的操作时间集合TT={t₁,t₂,···,t_N}。首先寻找备用电源所在支路和最小路的交点节点m₀，然后从节点m₀开始沿着从负荷点i至10kV馈电线路出口（主电源）方向搜索最小路上的开关所属支路的首端节点，记它们分别为m₁,m₂,···,m_N。对应的每个开关的操作时间分别为t₁,t₂,···,t_N。那么集合M={m₁,m₂,···,m_N},TT={t₁,t₂,···,t_N}；

⑥若线路存在备用电源，则更改最小路上节点m₁到10kV馈电线路出口（主电源）之间的各个节点（包括节点m₁和10kV馈电线路出口节点）和各条支路上的元件的平均停运持续时间r和年平均停运持续时间U。对于节点m_i和m_i+1之间各个节点（包括节点m_i，i＝1,···,N-1）和各条支路上的元件，其平均停运持续时间r为节点m_i对应的开关操作时间t_i和备用电源联络开关操作时间之间的较大者；对于节点m_N和10kV馈电线路出口（主电源）之间各个节点（包括10kV馈电线路出口节点）和各条支路上的元件，其平均停运持续时间r为节点m_N对应的开关操作时间t_N和备用电源联络开关操作时间之间的较大者。最小路上节点m₁到10kV馈电线路出口（主电源）之间的各个节点（包括节点m₁和10kV馈电线路出口节点）和各条支路上的元件的故障率λ保持不变，其年平均停运持续时间U为其故障率λ和更改后的平均停运持续时间r之积；若线路不存在备用电源，则直接根据串并联关系计算该负荷点最小路可靠性指标。

⑦根据最小路上各节点和各元件可靠性参数，计算该最小路负荷点可靠性指标；负荷点的年平均停运持续时间U为各节点和各元件的年平均停运持续时间之和；

⑧循环步骤③至步骤⑦，完整计算该10kV馈电线路上每个负荷点可靠性指标。

⑨循环步骤①至步骤⑧，完成县域电网所有10kV馈电线路上每个负荷点可靠性指标计算。

进行第三层县域电网的系统可靠性计算包括：在10kV馈电线路可靠性评估完成后，得到了所有负荷点的可靠性指标，根据所有负荷点的可靠性指标计算县域电网的系统可靠性指标。系统可靠性指标包括：县域电网的系统平均停电频率指标SAIFI、用户平均停电频率指标CAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、用户平均停电持续时间指标CAIDI、平均供电可用率指标ASAI和平均供电不可用率指标ASUI可靠性指标。

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 (10)

1.一种适用于县域电网的供电可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 

（1）确认县域电网范围内各变电站电气主接线方式，对每座变电站进行可靠性评估； 

（2）以每座变电站下属的单条10kV馈电线路为单元，对每条10kV馈电线路进行可靠性评估； 

（3）进行县域电网的系统可靠性指标统计计算。 

2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤（1）对每座变电站进行可靠性评估包括如下步骤： 

1）确定变电站可靠性评估范围并列出其所包括的元件； 

2）确认所述县域电网范围内各变电站电气主接线方式，形成变电站电气主接线集合，其包括N种变电站电气接线系统； 

3）确定变电站故障判据； 

4）在所述变电站电气主接线集合中选出一种变电站电气主接线系统，确定该变电站电气主接线系统存在的故障模式及其影响，形成故障模式集合； 

5）根据步骤4）确定的故障模式集合，形成故障模式后果表，并得到计算所述变电站电气主接线系统的各条10kV馈电线路出口的可靠性指标的通用计算公式； 

6）循环步骤4）和步骤5），得到N种变电站电气主接线系统的各条10kV馈电线路出口的可靠性指标通用计算公式； 

7）选定县域电网中的一个变电站，将该变电站的电气主接线方式与变电站电气主接线集合进行比对，并选定该变电站的每条10kV馈电线路出口的可靠性指标通用计算公式； 

8）读取所述变电站的可靠性参数，包括每个元件的故障率λ和平均修复时间r，代入通用计算公式中计算相应可靠性指标； 

9）循环步骤7）和8），完成县域电网范围内所有变电站的可靠性评估。 

3.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤（2）以每个变电站下属的各条10kV馈电线路为单元，进行10kV馈电线路可靠性评估包括如下步骤： 

①选定县域电网中的一座变电站并选取该变电站下属的一条10kV馈电线路L，读取该10kV馈电线路拓扑结构和与可靠性评估相关的数据； 

②根据广度优先搜索算法确定该10kV馈电线路上每个负荷点i到10kV馈电线路出口 即10kV馈电线路的主电源的最小路c_i，形成最小路集合C＝{c₁,c₂,···,c_i,···,c_N}； 

③对所述10kV馈电线路上的一个负荷点i和其最小路c_i，确定其每条非最小路分支线x_j，形成所述负荷点i对应的非最小路分支线集合X＝{x₁,x₂,···,x_j,···,x_J}；并从j=1开始，利用广度优先搜索算法对每条非最小路分支线进行分层； 

④将非最小路分支线的分层层数设为H层，对于第j条非最小路分支线，从它的第h=H层开始逐层向最小路上节点折算该非最小路分支线对所述负荷点i的可靠性影响； 

⑤形成最小路上开关节点集合M＝{m₁,m₂,···,m_j,···,m_J}和对应的开关的操作时间集合T＝{t₁,t₂,···,t_j,···,t_J}； 

⑥若线路存在备用电源，则更改最小路上节点m₁到10kV馈电线路出口之间的各个节点和各条支路上的元件的平均停运持续时间r和年平均停运持续时间U； 

⑦根据所述负荷点i对应的最小路上各节点和各元件可靠性参数，计算所述负荷点i的可靠性指标； 

⑧循环步骤③至步骤⑦，计算10kV馈电线路L上每个负荷点的可靠性指标，负荷点可靠性指标包括故障率λ、平均停运持续时间r和年平均停运持续时间U。 

⑨返回步骤①，完成所述县域电网所有10kV馈电线路上每个负荷点可靠性指标计算。 

4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤（3）进行县域电网的系统可靠性指标统计评估包括： 

在10kV馈电线路可靠性评估完成后，得到了所有负荷点的可靠性指标，根据所有负荷点的可靠性指标计算县域电网的系统可靠性指标； 

系统可靠性指标包括系统平均停电频率指标SAIFI、用户平均停电频率指标CAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、用户平均停电持续时间指标CAIDI、平均供电可用率指标ASAI和平均供电不可用率指标ASUI可靠性指标。 

5.如权利要求3所述的评估方法，其特征在于，步骤④对于第j条非最小路分支线，从它的第h=H层开始逐层向最小路上节点折算该非最小路分支线对负荷点i的可靠性影响，其中每一层的具体折算方法是：先判断支路类型，之后将不同类型的支路采用相应的折算方法将该支路上的元件和节点的故障对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点上，如果同一层中有首段节点相同、末端节点不同的支路，需要将这些支路的故障对 负荷点i的影响合并后折算到上一层支路末端节点上； 

所述支路类型包括无开关支路、熔断器支路和非熔断器开关支路； 

所述无开关支路组成为：该支路含有线路、变压器、负荷中的一种或几种； 

所述熔断器支路组成为：该支路含有熔断器，另外含有线路、变压器、负荷中的一种或几种； 

所述非熔断器开关支路组成为：该支路含有非熔断器的开关装置，另外含有线路、变压器、负荷中的一种或几种。 

6.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，所述每一层中不同类型支路采用相应的折算方法包括： 

i．若首端节点为a，末端节点为b的支路为无开关支路，则 

当λ_ab等于零时 

r_ab＝0                （2） 

U_ab＝0                （3） 

当λ_ab不等于零时 

r_ab＝U_ab/λ_ab                （4） 

ii．若首端节点为a，末端节点为b的支路为熔断器支路，则 

当λ_ab等于零时 

r_ab＝0                （7） 

U_ab＝0                （8） 

当λ_ab不等于零时 

r_ab＝U_ab/λ_ab                （9） 

iii.如果首端节点为a，末端节点为b的支路为非熔断器开关支路，则 

r_ab＝U_ab/λ_ab                （12） 

式中： 

λ_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点上的等效故障率； 

r_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点上的等效平均停电持续时间； 

U_ab为首端节点为a、末端节点为b的支路上的元件和末端节点b的对负荷点i的影响折算到上一层支路末端节点上的等效年停电持续时间； 

λ_b为首端节点为a、末端节点为b的支路的末端节点b的等效故障率； 

r_b为首端节点为a、末端节点为b的支路的末端节点b的等效平均停电持续时间； 

为首端节点为a、末端节点为b的支路上的熔断器的可靠工作概率,如果支路没有熔断器，

为0； 

为首端节点为a、末端节点为b的支路中线路的故障率； 

为首端节点为a、末端节点为b的支路线路中的平均停运持续时间； 

为首端节点为a、末端节点为b的支路中变压器的故障率； 

为首端节点为a、末端节点为b的支路中变压器的平均停运持续时间； 

为首端节点为a、末端节点为b的支路中的开关平均操作时间； 

为首端节点为a、末端节点为b的支路故障定位时间； 

所述的同一层中有首段节点相同、末端节点不同的支路，则将这些支路的故障率合并后折算到上一层支路末端节点上，其折算方法为： 

式中： 

r_a为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点上的等效故障率； 

r_b为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点上的等效平均停运持续时间； 

U_a为首端节点都为a、末端节点不同的支路故障影响合并后折算到上一层支路末端节点上的等效年平均停电时间； 

B表示首端节点都为a、末端节点不同的支路的末端节点集合。 

7.如权利要求2所述的评估方法，其特征在于，步骤2）确认所述县域电网范围内各变电站电气主接线方式是根据县域电网变电站典型设计进行确认的。 

8.如权利要求2所述的评估方法，其特征在于，步骤3）确认变电站故障判据，即规定正常和故障的条件，其变电站出口10kV馈电线路停电为故障，连续供电为正常。 

9.如权利要求3所述的评估方法，其特征在于，步骤①步骤选定所述县域电网中的一座变电站并选取该变电站下属的一条10kV馈电线路L，读取该10kV馈电线路拓扑结构和与可靠性评估相关的数据，其数据包括10kV馈电线路上所有元件的故障率λ和平均修复时间r。 

10.如权利要求3所述的评估方法，其特征在于，步骤5）形成最小路开关节点集合M和对应的开关的操作时间集合TT，其步骤为：首先寻找备用电源所在支路和最小路的交点节点m₀，从节点m₀沿着从负荷点i至10kV馈电线路出口方向搜索最小路上的开关所属支路的首端节点，记为m₁,m₂,···,m_N；对应的每个开关的操作时间分别为t₁,t₂,···,t_N；则集合M={m₁,m₂,···,m_N},TT={t₁,t₂,···,t_N}。 

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