CN103559580A - 一种配电网分析系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种配电网分析系统和方法，所述系统包括信息获取模块、经济性分析模块、可靠性分析模块和综合分析模块。经济性分析模块基于信息获取模块获取的配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在该结果不符合预设经济性目标时，制定经济运行校核策略；可靠性分析模块基于配电网数据，分析配电网运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在该结果不符合预设可靠性目标时，制定可靠运行校核策略；综合分析模块对配电网经济性、可靠性进行综合分析。可见本发明实现了对配电网的经济性与可靠性进行分析，及在分析结果不符合预设目标时制定相应校核策略以对配电网薄弱环节进行改进，进而提高了配电网运行的安全性和可靠性。

Description

一种配电网分析系统和方法

技术领域

本发明属于配电网系统分析与评估技术领域，尤其涉及一种配电网分析系统和方法。

背景技术

随着现代电力系统（电网）的规模越来越大以及用户对电能质量要求的不断提高，同时伴随国内外几次大停电事故的发生，供电的安全可靠性引起了人们的高度重视。

配电系统（配电网）作为电力系统中直接与广大电力客户相连的部分，其经济性与可靠性成为供电企业和电力客户尤为关心的问题，因此，对配电网的经济性与可靠性进行分析、评估，在兼顾经济性的前提下，向电力客户提供安全可靠的电力供应这一问题被提到了研究的前沿。

但目前尚没有对配电网的经济性与可靠性进行分析、评估的系统，因此，提供一种配电网的分析、评估方法或系统成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种配电网分析系统和方法，以实现对配电网的经济性与可靠性进行分析，以及在分析的基础上针对配电网的薄弱环节制定校核、改进策略，进而提高配电网运行的安全性和可靠性，减少电网连锁事故的发生。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种配电网分析系统，包括信息获取模块、经济性分析模块、可靠性分析模块和综合分析模块，其中：

所述信息获取模块，用于获取经济性分析和可靠性分析所需的配电网数据；

所述经济性分析模块，用于基于所述配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网运行经济性校核策略；

所述可靠性分析模块，用于基于所述配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网运行可靠性校核策略；

所述综合分析模块，用于对配电网的经济性、可靠性进行综合分析，得到综合分析结果，并在所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时，制定配电网综合校核策略。

优选的，所述经济性分析模块包括经济运行划分模块、经济运行监测模块和经济运行校核模块，其中：

所述经济运行划分模块，用于划分配电网的经济运行区间；

所述经济运行监测模块，用于对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行经济性工况和实际电能损耗，并以所述经济运行区间为参照、对所述实际运行经济性工况进行分析，得到配电网实际经济运行水平，以及对所述实际电能损耗进行网损分摊，得到配电网的实际电能损耗分布；

所述经济运行校核模块，用于在所述配电网实际经济运行水平不符合预设经济性目标时，基于所述配电网实际运行经济性工况、实际电能损耗以及实际电能损耗分布，制定配电网运行经济性校核策略。

优选的，所述可靠性分析模块包括可靠运行划分模块、可靠运行监测模块和可靠运行校核模块，其中：

所述可靠运行划分模块，用于划分配电网的可靠运行区间；

所述可靠运行监测模块，用于对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行可靠性工况和实际运行风险，并以所述可靠运行区间为参照、对所述实际运行可靠性工况进行分析，得到配电网实际可靠运行水平，对所述实际运行风险进行风险分析、评估，得到风险指标与裕度指标；

所述可靠运行校核模块，用于在所述配电网实际可靠运行水平不符合预设可靠性目标时，基于所述配电网实际运行可靠性工况、实际运行风险以及风险指标、裕度指标，制定配电网运行可靠性校核策略。

优选的，所述综合分析模块包括综合划分模块、综合监测模块和综合校核模块。

优选的，所述配电网分析系统还包括预警模块，所述预警模块，用于在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，或所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，或所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时进行报警。

一种配电网分析方法，包括：

获取经济性分析和可靠性分析所需的配电网数据；

基于所述配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网运行经济性校核策略；

基于所述配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网运行可靠性校核策略；

对配电网的经济性、可靠性进行综合分析，得到综合分析结果，并在所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时，制定配电网综合校核策略。

优选的，所述基于所述配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网经济运行校核策略具体包括：

划分配电网的经济运行区间；

对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行经济性工况和实际电能损耗，并以所述经济运行区间为参照、对所述实际运行经济性工况进行分析，得到配电网实际经济运行状态，以及对所述实际电能损耗进行网损分摊，得到配电网的实际电能损耗分布；

在所述配电网实际经济运行状态不符合预设经济性目标时，基于所述配电网实际运行经济性工况、实际电能损耗以及实际电能损耗分布，制定配电网运行经济性校核策略。

优选的，所述基于所述配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网可靠运行校核策略具体包括：

划分配电网的可靠运行区间；

对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行可靠性工况和实际运行风险，并以所述可靠运行区间为参照、对所述实际运行可靠性工况进行分析，得到配电网实际可靠运行状态，对所述实际运行风险进行风险分析、评估，得到风险指标与裕度指标；

在所述配电网实际可靠运行水平不符合预设可靠性目标时，基于所述配电网实际运行可靠性工况、实际运行风险以及风险指标、裕度指标，制定配电网运行可靠性校核策略。

优选的，所述配电网分析方法还包括：

在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，或所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，或所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时进行报警。

本发明实施例提供的配电网分析系统中，经济性分析模块基于配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网运行经济性校核策略；可靠性分析模块基于配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网运行可靠性校核策略；综合分析模块对配电网的经济性、可靠性进行综合分析。可见本发明的配电网分析系统通过其包括的经济性分析模块、可靠性分析模块以及综合分析模块实现了对配电网的经济性与可靠性进行分析，并在分析结果不符合预设目标时制定相应校核策略以对配电网的薄弱环节进行改进，进而提高了配电网运行的安全性和可靠性，减少了电网连锁事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的配电网分析系统的一种结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的可靠性评估算法流程图；

图3是本发明实施例二提供的配电网分析系统的另一种结构示意图；

图4是本发明实施例三提供的配电网分析方法的一种流程图；

图5是本发明实施例三提供的配电网分析方法的另一种流程图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结解释如下：

节点：配电网网架中任何支线的终端，或者是两条及以上支线互连的公共点。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种配电网分析系统和方法，以下将通过各实施例对本发明的配电网分析系统和方法进行详细说明。

实施例一

本发明实施例一公开一种配电网分析系统，请参见图1，该系统包括信息获取模块100、经济性分析模块200、可靠性分析模块300和综合分析模块400，其中：

信息获取模块100，用于获取经济性分析和可靠性分析所需的配电网数据。

其中，信息获取模块100对分散在配网各类应用系统中的经济性分析和可靠性分析所需的基础数据进行定时采集，将采集的数据转换为标准的CIM（通用信息模型）格式，并对CIM格式的各种数据进行参数辨识和状态估计，然后将参数辨识和状态估计后的数据转储到预先建立的信息采集数据库中。此时，信息采集数据库中的数据为生数据，信息获取模块100继续对信息采集数据库中的数据（生数据）进行解析，将其解析成可满足高级应用功能需要的数据，即后续经济性分析和可靠性分析可用的数据，并将解析后的数据（熟数据）存储在预先建立的信息数据库中。

具体地，本实施例中，信息获取模块100定时采集数据的数据源以及从数据源相应采集的配电网数据请见表1。

表1

经济性分析模块200，用于基于所述配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网运行经济性校核策略。

其中，经济性分析模块200包括经济运行划分模块、经济运行监测模块和经济运行校核模块。经济运行划分模块，用于划分配电网的经济运行区间；经济运行监测模块，用于对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行经济性工况和实际电能损耗，并以所述经济运行区间为参照、对所述实际运行经济性工况进行分析，得到配电网实际经济运行水平，以及对所述实际电能损耗进行网损分摊，得到配电网的实际电能损耗分布；经济运行校核模块，用于在所述配电网实际经济运行水平不符合预设经济性目标时，基于所述配电网实际运行经济性工况、实际电能损耗以及实际电能损耗分布，制定配电网运行经济性校核策略。

其中，经济运行划分模块应用配电网经济运行技术，为配电网划分设备级与系统级的经济运行区间（经济运行区），实现为其他两个模块，即经济运行监测模块和经济运行校核模块提供经济运行判据。

以下首先对经济运行区进行介绍。以双绕组变压器为例，当仅考虑网损时，双绕组变压器而的损耗率为：

$\frac{{\mathrm{\ΔP}}_B}{S}=\frac{{\mathrm{\ΔP}}_0}{S}+\frac{{\mathrm{\ΔP}}_{k}S}{S_N^2}---\left(1\right),$

式（1）中S表示变压器的实际功率，S_N表示变压器的额定功率（容量），ΔP_B表示变压器实际功率损耗ΔP₀表示变压器空载功率损耗，ΔP_k表示变压器额定负载功率损耗。求此式的最小值，可得当铜损等于铁损时，损耗率最小，效率最高。此时变压器的实际功率为：

S=S_N(ΔP₀/ΔP_K)^1/2       （2）。

由此可求得相应的负载系数，即经济负载系数，

由于变压器的经济负载系数仅是变压器负载功率曲线上的一点，然而在实际运行中，负载在一定范围内波动，因此国家标准GB/T13462-1992提出了变压器经济运行区的概念，其对变压器经济运行区确定的原则是：变压器在额定负载条件下的运行应属于经济运行区。因此，本实施例中，经济运行区的上限值对应的负载系数定为β_L1=1；经济运行区的下限值所对应的损耗率与额定负载损耗率相等，可导出对应的负载系数为

本实施例中，以设备在负载率下的损耗率大小为依据来衡量设备是否运行于经济运行区，即通过计算设备的负载率，来判断设备是否运行于经济运行区。

接下来，对配电网设备级以及系统级经济运行区间的划分过程进行说明。

（一）设备级经济运行区间的划分

设备级耗电元件主要包括配电线路段（例如，配电网的中压馈线的基本单元为线路段）、配电变压器（含组合方式的配电变压器）。该设备级耗电元件的经济运行区间的划分需要结合各设备自身的电气特性参数与运行方式进行分析和计算，具体以设备在各负载率下的损耗率大小为依据，划分设备的经济运行区间。以下对配电线路段和配电变压器进行经济运行区间划分。

1）配电线路段的经济运行区间的划分

根据线路段技术参数、运行方式与电能损耗之间的特定关系，预先设定线路段运行特性优劣判定原则，并依据该判定原则将经济运行区间划分为最优经济运行区间、良经济运行区间。具体地，配电线路段包括单线路段和线路段组。

1））单线路段经济运行划分。

a、计算、确定经济运行区间。

b、划分经济运行区间。

2））线路段组经济运行划分。

a、计算、确定经济运行区间。

b、划分经济运行区间。

2）配电变压器的经济运行区间划分

根据变压器技术参数、运行方式与电能损耗之间的特定关系，预先设定变压器运行特性优劣判定原则，并依据该变压器运行特性优劣判定原则将经济运行区间划分为最优经济运行区间、良经济运行区间。配电变压器包括单变压器和变压器组。

1））单变压器经济运行划分。

a、计算、确定经济运行区间。

b、划分经济运行区间。

2））变压器组经济运行划分。

a、计算、确定经济运行区间。

b、划分经济运行区间。

（二）系统级经济运行区间的划分

系统级经济运行区间划分的对象主要为由若干配电线路段、配电变压器等组成的具备关联关系的子系统，该子系统具体包括馈线子系统和区域子系统。这两种子系统的经济运行区间的划分需要结合其各自组成设备的电气特性参数、网络拓扑关系及运行方式进行分析和计算。本实施例中，以网损率作为划分依据来划分经济运行区间，且经济运行区间划分的上下限根据组成子系统的各配变的经济运行区进行计算分析。以下对馈线子系统及区域子系统进行经济运行区间的划分。

1）馈线子系统经济运行区间的划分

馈线子系统是指由具备关联关系的若干条馈线及其配电变压器组成的子系统，本实施例中，预先设定馈线子系统运行特性优劣判定原则，并根据该判定原则将其运行区间划分为最优经济运行区间、良经济运行区间。具体地，根据中压配电网闭环设计、开环运行的结构特点，针对不同的接线模式，划分对象分为单辐射线路、单联络接线组、多联络接线组。

1））单辐射线路经济运行划分

a、确定经济运行方式。

b、计算、确定经济运行区间。

c、划分经济运行区间。

2））单联络接线组经济运行划分。

a、确定经济运行方式。

b、计算、确定经济运行区间。

c、划分经济运行区间。

3））多联络接线组经济运行划分。

a、确定经济运行方式。

b、计算、确定经济运行区间。

c、划分经济运行区间。

2）区域子系统经济运行区间的划分

区域子系统是指在一定区域内，具备关联关系的若干配电线路段及其配电变压器组成的子系统，经过等值简化，可将区域子系统的注入电流等效为子系统电源。划分对象分为单电源区域、多电源区域。本实施例同样预先设定区域子系统运行特性优劣判定原则，并依据该判定原则将经济运行区间划分为最优经济运行区间、良经济运行区间。

1））单电源区域经济运行划分

a、确定经济运行方式

b、计算、确定经济运行区间

c、划分经济运行区间

2））多电源区域经济运行划分

a、确定经济运行方式

b、计算、确定经济运行区间

c、划分经济运行区间

经过以上各步骤，完成了配电网设备级与系统级的经济运行区间的划分，之后经济运行监测模块以划分的经济运行区间为经济运行判据，对配电网的经济运行工况进行监测。

具体地，经济运行监测模块根据信息获取模块100获取的配电网数据中的相关数据，运用经济运行算法与网损分摊算法，计算配电网设备级和系统级实际运行经济性工况和实际电能损耗。并将设备级与系统级的实际运行经济性工况与各自相应的经济运行区间进行对比，分析、评估设备级与系统级的经济运行水平，同时对设备级与系统级的实际电能损耗的进行网损分摊，分析损耗环节与损耗分量，以使本领域调度人员可以及时、准确地掌握配电网实际经济运行水平与电能损耗分布。例如，根据网络拓扑数据、线路与配变的电气参数、配变负载等数据计算各线路段的电流，并进一步由此计算配变及各线路段的损耗和损耗率，并以相应的经济运行区间为参照确定配变的负载是否经济，系统运行是否位于经济运行区。以下分别对设备级和系统级经济运行监测进行说明。

（一）设备级经济运行监测

1）配电线路段的经济运行监测

1））单线路段经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

2））线路段组经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

2）配电变压器经济运行监测

1））单变压器经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

2））变压器组经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

（二）系统级经济运行监测

1）馈线子系统经济运行监测

1））单辐射线路经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

2））单联络接线组经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

3））多联络接线组经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

2）区域子系统经济运行监测

1））单电源区域经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

2））多电源区域经济运行监测

a、实际运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、电能损耗分析

若经济运行监测模块监测的实际经济运行水平不符合预设经济性目标时，例如若预设经济性目标为良（设备或系统运行在经济运行区间），而当前经济运行水平为差（不在经济运行区间）时，经济运行校核模块依据设备级或系统级实际运行经济性工况和电能损耗、电能损耗分布制定配电网运行经济性校核策略，并依据该校核策略生成调度指令，同时运用经济运行算法与网损分摊算法，对该调度指令下的配电网运行经济性工况进行仿真模拟。获得设备级或系统级的仿真运行经济性工况与仿真电能损耗。之后，将仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间进行对比，评估仿真经济运行水平，即校核后的经济运行水平，并对仿真电能损耗进行网损分摊，分析仿真损耗环节与仿真损耗分量。以方便本领域调度人员及时、准确地掌握调度指令对配电网经济运行状态与电能损耗分布的具体影响，实现对校核策略有效性进行验证。对设备级及系统级经济性校核的仿真验证过程如下：

（一）设备级经济运行校核的仿真验证

1）配电线路段经济运行校核的仿真验证

1））单线路段经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

2））线路段组经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

2）配电变压器经济运行校核的仿真验证

1））单变压器经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

2））变压器组经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

（二）系统级经济运行校核的仿真验证

1）馈线子系统经济运行校核的仿真验证

1））单辐射线路经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

2））单联络接线组经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

3））多联络接线组经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

2）区域子系统经济运行校核的仿真验证

1））单电源区域经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

2））多电源区域经济运行校核的仿真验证

a、仿真运行经济性工况与相应的经济运行区间对比

b、仿真电能损耗分析

综上，经济性分析模块200立足当前网络结构、配变分布、设备配置等基本情况，结合电源供应、负荷需求、安全约束等在线信息，应用配电网在线经济运行技术（需要考虑到投资经济性，即建设及改造投资费用、年运行费用的经济性），划分设备级与系统级的经济运行区间，将其与实际经济性运行工况进行比较，分析评估设备级与系统级的经济运行水平，并在实际经济运行水平不满足预设经济目标时，制定相应校核策略。

可靠性分析模块300，用于基于所述配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网运行可靠性校核策略。

其中，可靠性分析模块300包括可靠运行划分模块、可靠运行监测模块和可靠运行校核模块。可靠运行划分模块，用于划分配电网的可靠运行区间；可靠运行监测模块，用于对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行可靠性工况和实际运行风险，并以所述可靠运行区间为参照、对所述实际运行可靠性工况进行分析，得到配电网实际可靠运行水平，对所述实际运行风险进行风险分析、评估，得到风险指标与裕度指标；可靠运行校核模块，用于在所述配电网实际可靠运行水平不符合预设可靠性目标时，基于所述配电网实际运行可靠性工况、实际运行风险以及风险指标、裕度指标，制定配电网运行可靠性校核策略。

可靠运行划分模块应用配电网可靠性评估技术，划分设备级与系统级的可靠运行区间，为可靠运行监测模块和可靠运行校核模块提供可靠运行判据。

以下分别对配电网设备级以及系统级可靠运行区间的划分进行介绍。

一）设备级可靠运行区间的划分

设备级耗电元件主要包括配电线路段、配电变压器（含组合方式的配电变压器）。该设备级耗电元件的可靠运行区间的划分需要结合各设备自身的电气特性参数与运行方式进行分析和计算。

由于在配电网实际运行中，设备停运率越高，其运行可靠性越低，停运率越低，其运行可靠性越高，因此，本实施例中，以停运率作为划分可靠运行区间的依据，基于定义停运率变化范围，来划分可靠运行区间。具体地，通过建立设备的时变停运率模型来研究设备的停运率，设备的时变停运率，即设备的停运率随着设备所在系统运行条件的变化而变化。

建立设备的时变停运率模型首先需要确定影响设备的停运率的各个因素，影响设备的停运率的因素主要有如下3种：

A、设备本身的运行条件（主要指通过设备的电流）。

通过设备的电流增大时，会导致设备线路停运率增大。本实施例在统计的基础上，建立基于电流变化的设备停运率模型：

λ₁(x_i)=λ_1,0+Δλ₁(x_i)       （3）

其中，式（3）中λ₁(x_i)为电流为x_i时设备的停运率，λ_1，0为电流在基准值时设备的停运率，Δλ₁(x_i)为电流x_i偏离基准值时设备停运率的增量。当x_i为基准值时，Δλ₁(x_i)=0。

B、外界环境的影响。

具体例如高温、雷暴、台风的情况下，设备发生故障、停运的概率会增加。本实施例中，预先对不同的外界环境对设备停运率的影响程度进行分类，例如高温对设备停运率的影响度、雷暴对设备停运率的影响度等，并通过统计、估算等方式获取影响度的大概数值，作为后续设备的时变停运率模型建立的依据。当然，若缺少分类统计的数据，不能进行统计，可将外界环境的影响估算为一个常数λ₂。

C、设备本身的完好率。

设备是否有过载运行的情况发生，有过载情况发生后的设备，发生故障、停运的概率会增加。同样可基于统计得到设备本身的完好率对设备停运率的影响度，相应地，若缺少统计数据，可将设备本身完好率对设备停运率的影响度估算为一个常数λ₃。

基于上述3种影响设备停运率的因素，收集如下数据建立设备时变停运率模型：历史上各设备停运次数、停运时间、发生停运时的运行状况、气候（温度、雷暴、台风等）；设备的历史运行情况等。由于设备时变停运率模型的建立是一个基于数据统计分析建模的过程，因此，模型的精准度与收集到的数据有很大的相关性，数据越完备，建立的模型越符合实际情况。

在建立的设备时变停运率模型的基础上，依据配电网的具体运行状况，确定合适的停运率变化范围，以划分设备的可靠运行区间。

1）配电线路段可靠运行区间的划分。

具体地，例如中压馈线的基本单元为线路段，本实施例根据线路段技术参数、运行方式与运行可靠性之间的特定关系，预先设定可靠运行特性优劣判定原则，依据该可靠运行特性优劣判定原则将可靠运行区间划分为最优可靠运行区间、良可靠运行区间。划分对象分为配电线路段包括的单线路段和线路段组。

1））单线路段可靠运行区间划分

a、确定可靠运行区间

b、划分可靠运行区间

2））线路段组可靠运行区间划分

a、确定可靠运行区间

b、划分可靠运行区间

2）配电变压器的可靠运行区间划分

具体地，在可靠性分析、评估中将配电变压器等效为用户，根据变压器技术参数、运行方式与运行可靠性之间的特定关系，预先设定配电变压器可靠运行特性优劣判定原则，依据该原则将可靠运行区间划分为最优可靠运行区间、良可靠运行区间。划分对象为配电变压器包括的单变压器和变压器组。

1））单变压器可靠运行划分

a、确定可靠运行区间

b、划分可靠运行区间

2））变压器组可靠运行划分

a、确定可靠运行区间

b、划分可靠运行区间

二）系统级可靠运行区间的划分

系统级可靠运行区间划分的对象主要为由若干配电线路段、配电变压器等组成的具备关联关系的子系统，该子系统具体包括馈线子系统和区域子系统。这两种子系统的可靠运行区间的划分需要结合组成设备的电气特性参数、网络拓扑关系及运行方式进行分析和计算。

具体地，基于可靠性指标体系，通过定义其变化范围，来划分系统级可靠运行区间。其中，可靠性指标体系包括如下可靠性评估指标：用户平均停电频率、用户平均停电持续时间、系统平均停电频率、系统平均停电持续时间、平均供电可用率、平均供电不可用率、期望缺供电能以及期望切负荷量（考虑负荷转供以后）。本实施例中，尤其将期望切负荷量作为判断系统是否可靠的一个评判依据。期望切负荷量一般是切负荷概率与切负荷大小的乘积，可将其视为一种风险指标。

以下对系统级可靠运行区间的划分进行详细介绍。

1）馈线子系统可靠运行区间划分。

馈线子系统是指具备关联关系的若干条馈线及其配电变压器组成的子系统，本实施例预先设定馈线子系统可靠运行特性优劣判定原则，依据该原则将可靠运行区间划分为最优可靠运行区间、良可靠运行区间。根据中压配电网闭环设计、开环运行的结构特点，针对不同的接线模式，划分对象分为馈线子系统包括的单辐射线路、单联络接线组、多联络接线组。

1））单辐射线路可靠运行划分

a、确定可靠运行方式

b、确定可靠运行区间

c、划分可靠运行区间

2））单联络接线组可靠运行划分

a、确定可靠运行方式

b、确定可靠运行区间

c、划分可靠运行区间

3））多联络接线组可靠运行优选

a、确定可靠运行方式

b、确定可靠运行区间

c、划分可靠运行区间

2）区域子系统可靠运行区间划分。

区域子系统是指在一定区域内，具备关联关系的若干配电线路段及其配电变压器组成的子系统，经过等值简化，可将该区域子系统的注入电流等效为子系统电源。本实施例预先设定区域子系统可靠运行特性优劣判定原则，依据该原则将运行区间划分为最优可靠运行区间、良可靠运行区间。划分对象分为区域子系统包括的单电源区域、多电源区域。

1））单电源区域可靠运行划分

a、确定可靠运行方式

b、确定可靠运行区间

c、划分可靠运行区间

2））多电源区域可靠运行划分

a、确定可靠运行方式

b、确定可靠运行区间

c、划分可靠运行区间

经过以上各步骤，完成了配电网设备级与系统级的可靠运行区间的划分，之后可靠运行监测模块以划分的可靠运行区间为可靠运行判据，对配电网的可靠运行工况进行监测。

可靠运行监测模块根据信息获取模块100获取的配电网数据中的相关数据，运用可靠性评估算法与风险评估算法计算配电网设备级和系统级实际运行可靠性工况和实际运行风险。并将设备级与系统级的实际运行可靠性工况与各自相应的可靠运行区间进行对比，分析、评估设备级与系统级的实际可靠运行水平，计算实际运行可靠性指标；同时对设备级与系统级的实际运行风险进行风险评估，计算风险指标与裕度指标。以使本领域调度人员可以及时、准确地掌握配电网实际可靠运行水平与运行风险。

以下对设备级和系统级可靠运行监测进行详细介绍。

一）设备级可靠运行监测

具体地，根据设备的运行条件和所建立的时变停运率模型，确定在当前的运行情况下，设备的停运率，并以设备的停运率判断设备是否处于可靠运行区间。包括配电线路段可靠运行监测和配电变压器可靠运行监测。

1）配电线路段可靠运行监测

1））单线路段可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

2））线路段组可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

2）配电变压器可靠运行监测

1））单变压器可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

2））变压器组可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

二）系统级可靠运行监测

基于相关数据，利用可靠性评估算法，计算出系统的可靠性指标（切负荷率和考虑了负荷重要性的风险指标），以此判断系统是否处于可靠运行区间。

请参见图2，系统的可靠性评估算法具体包括如下步骤：

S21：输入原始数据。

输入的原始数据具体包括：系统网络的结构和开关的正常状态、当前运行状态时的潮流、元件的电力参数及约束边界、元件的运行状态（包括潮流、电压等）、相关的环境条件（高温、雷暴、台风）；系统可靠性计算所需相关原始参数、元件的时变停运率模型、每次故障的平均修复时间以及开关操作时间（自动，手动）等等。

S22：枚举故障事件。

故障模型主要包括独立故障和双重故障（发生三重及以上故障的概率极低，因此略去三重及以上停运事件）。

独立故障主要是指单重故障，但还包括共模故障，即几个元件由于相同的原因同时发生故障（如同杆双回线路，一般同时停运）。

双重故障发生的概率较独立故障低，但其影响大。同时随着系统的增大，双重故障的组合数很大，需按一定的方法进行故障筛选，以加快计算速度。

S23：确定故障范围。

当配电网的系统中某一设备元件（或某两个元件）故障后，并经隔离开关隔离故障后，系统可能形成许多分块子系统，此时需要基于形成的分块子系统确定故障范围。

S24：判断是否存在可进行负荷转移的负荷，若判断结果为是，则执行步骤S5；否则，若判断结果为否，则执行步骤S6。

S25：通过联络开关进行负荷转移。

S26：判断故障模式下（考虑负荷转供后）线路容量是否越限，若判断结果为是，则执行步骤S7；否则，若判断结果为否，则执行步骤S8。

S27：削减负荷。

S28：确定节点故障类型。

根据故障时间的不同，将节点分成4类a类、b类、c类和d类。其中，a类为正常节点，即故障事件发生后开关正确动作不受故障影响的节点；b类是故障时间为隔离操作时间的节点；c类是故障时间为隔离操作加切换操作时间的节点；d类是故障时间为元件修复时间的节点。

S29：根据网络各节点的停电时间、概率和削负荷量进行可靠性计算，形成系统和各条馈线的可靠性指标。

S210：判断故障是否遍历完毕，若判断结果为是，则输出结果，结束；否则，执行步骤S3。

系统级可靠运行监测具体包括馈线子系统可靠运行监测和区域子系统可靠运行监测。

1）馈线子系统可靠运行监测

1））单辐射线路可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

2））单联络接线组可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

3））多联络接线组可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

2）区域子系统可靠运行监测

1））单电源区域可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

2））多电源区域可靠运行监测

a、实际运行可靠水平分析、评估

b、实际运行风险分析、评估

若可靠运行监测模块监测的当前实际可靠运行水平不符合预设的可靠性目标时，例如若预设可靠性目标为良（设备或系统运行在可靠运行区间），而实际运行可靠水平为差（不在可靠运行区间）时，可靠运行校核模块依据设备级或系统级实际运行可靠性工况、可靠水平以及实际运行风险制定配电网可靠运行校核策略，并依据该校核策略生成调度指令，同时运用可靠性评估算法与风险评估算法，获得设备级或系统级的仿真运行可靠工况、仿真运行风险。之后，将仿真运行可靠性工况与相应的可靠运行区间进行对比，分析、评估仿真可靠运行水平，即校核后的可靠运行水平，并对仿真运行风险进行分析、评估，计算仿真风险指标和仿真裕度指标，以方便本领域调度人员及时、准确地验证调度指令对配电网可靠运行状态与运行风险的具体影响，实现对校核策略的有效性进行验证。

具体地，依据校核策略下的仿真运行工况，确定设备的停运率，以此来判断校核策略下的设备是否处于可靠运行区间；计算系统级仿真运行的可靠性指标，以此判断校核策略下系统是否处于可靠运行区间。具体包括：

一）设备级可靠运行校核的仿真验证

1）配电线路段可靠运行校核的仿真验证

1））单线路段可靠运行校核的仿真验证

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

2））线路段组可靠运行校核的仿真验证

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

2）配电变压器可靠运行校核的仿真验证

1））单变压器可靠运行校核

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

2））变压器组可靠运行校核的仿真验证

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

二）系统级可靠运行校核的仿真验证

1）馈线子系统可靠运行校核的仿真验证

1））单辐射线路可靠运行校核的仿真验证

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

2））单联络接线组可靠运行校核的仿真验证

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

3））多联络接线组可靠运行校核的仿真验证

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

2）区域子系统可靠运行校核的仿真验证

1））单电源区域可靠运行校核的仿真验证

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

2））多电源区域可靠运行校核的仿真验证

a、仿真运行可靠水平分析、评估

b、仿真运行风险分析、评估

综上，可靠性分析模块300立足当前网络结构、配变分布、设备配置等基本情况，结合电源供应、负荷需求、安全约束等在线信息，应用配电网在线可靠性评估技术，划分设备级与系统级的可靠运行区间，将其与实际运行工况进行比较，分析评估设备级与系统级的可靠运行水平，并在实际可靠运行水平不满足预设可靠目标时，制定相应校核策略。

综合分析模块400，用于对配电网的经济性、可靠性进行综合分析，得到综合分析结果，并在所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时，制定配电网综合校核策略。

综合分析模块400具体是在配电网对配电网的运行经济性、供电可靠性进行综合分析，以评估配电网的整体运行水平，本模块考虑综合考虑可靠性与经济性（运行经济性与投资经济性）之间的关系，通过将可靠性指标折算成经济性指标实现对配电网的运行经济性、供电可靠性进行综合分析。具体地，采用停电损失评估的方式将可靠性指标折算成经济性指标，即获取停电损失，之后将停电损失值与缺负荷值相乘，实现将可靠性指标折算成经济性指标。

综合分析模块400包括综合划分模块、综合监测模块和综合校核模块。

综合划分模块划分经济可靠运行区间，以作为综合监测模块和综合校核模块的判据。具体地，综合划分模块综合经济分析模块200的经济运行区间和可靠分析模块300的可靠运行区间，将经济运行区间和可靠运行区间的交集划分为经济可靠运行区间，若两区间无交集则将可靠运行区间作为经济可靠运行区间。

综合监测模块以经济可靠运行区间为判据，通过将可靠性指标折算成经济性指标实现对配电网的运行经济性、供电可靠性进行综合分析，得到配电网实际综合运行水平。

综合校核模块在综合监测模块监测的配电网实际综合运行水平不符合预设的综合性能目标时，制定校核策略，并对校核策略下的运行工况进行仿真、分析、评估，以保证配电网可靠运行，降低配电网电能损耗，实现以最小的网损向用户提供连续、可靠、优质的电力。

综上，本发明实施例提供的配电网分析系统中，经济性分析模块基于配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网运行经济性校核策略；可靠性分析模块基于配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网运行可靠性校核策略；综合分析模块对配电网的经济性、可靠性进行综合分析。可见本发明的配电网分析系统通过其包括的经济性分析模块、可靠性分析模块以及综合分析模块实现了对配电网的经济性与可靠性进行分析，以及在分析结果不符合预设目标时制定相应校核策略以对配电网的薄弱环节进行改进，进而提高了配电网运行的安全性和可靠性，减少了电网连锁事故的发生。

实施例二

本发明实施例二公开了配电网分析系统的另一种结构，请参见图3，其除了包括信息获取模块100、经济性分析模块200、可靠性分析模块300和综合分析模块400，还包括预警模块500，预警模块500用于在运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，或运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，或综合分析结果不符合预设的综合性能目标时进行报警。

具体地，预警模块500除了在配电网运行情况不符合预设可靠性目标、预设经济性目标、预设的综合性能目标中的任意一项时进行报警，还可以对预警情况进行更为详细的规定，即建立多级预警机制，依据配电网的运行工况（经济性或可靠性），将配电网的运行状态分为正常状态、警戒状态和紧急状态（例如，具体可将上述不符合3种预设目标中任意一种时的状态作为紧戒状态进行报警），针对不同状态分别给出相应不同的预警信号。

本实施例二是对实施例一中配电网分析系统的补充和完善，通过建立多级预警机制对配电网不同运行状态进行不同报警提示，方便了本领域技术人员及时了解、掌握配电网的实时运行状态。

实施例三

本发明实施例三公开了一种配电网分析方法，请参见图4，该配电网分析方法的具体流程如下：

S1：获取经济性分析和可靠性分析所需的配电网数据。

S2：基于所述配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网运行经济性校核策略。

其中，步骤S2具体包括：

划分配电网的经济运行区间；

对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行经济工况和实际电能损耗，并以所述经济运行区间为参照、对所述实际运行经济工况进行分析，得到配电网实际经济运行状态，对所述电能损耗进行网损分摊，得到配电网的电能损耗分布；

在所述配电网实际经济运行状态不符合预设经济性目标时，基于所述配电网实际运行经济工况、实际电能损耗以及电能损耗分布，制定配电网运行经济性校核策略。

S3：基于所述配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网运行可靠性校核策略。

其中，步骤S3具体包括：

划分配电网的可靠运行区间；

对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行可靠性工况和实际运行风险，并以所述可靠运行区间为参照、对所述实际运行可靠性工况进行分析，得到配电网实际可靠运行水平，对所述实际运行风险进行风险分析、评估，得到风险指标与裕度指标；

在所述配电网当前可靠运行水平不符合预设可靠性目标时，基于所述配电网实际运行可靠性工况、实际运行风险以及风险指标、裕度指标，制定配电网经济运行校核策略。

S4：对配电网的经济性、可靠性进行综合分析，得到综合分析结果，并在所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时，制定配电网综合校核策略。

相应于实施例二，本实施例三还公开了配电网分析方法的另一种流程，请参见图5，其除了包括上述步骤S1、S2、S3、S4，还包括如下步骤：

S5：在运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，或运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，或综合分析结果不符合预设的综合性能目标时进行报警。

对于本发明实施例三公开的配电网分析方法而言，由于其与实施例一和实施例二公开的配电网分析系统相对应，所以描述的比较简单，相关相似之处请参见实施例一以及实施例二中配电网分析系统部分的说明即可，此处不再详述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

为了描述的方便，描述以上装置、系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种配电网分析系统，其特征在于，包括信息获取模块、经济性分析模块、可靠性分析模块和综合分析模块，其中：

所述信息获取模块，用于获取经济性分析和可靠性分析所需的配电网数据；

所述经济性分析模块，用于基于所述配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网运行经济性校核策略；

所述可靠性分析模块，用于基于所述配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网运行可靠性校核策略；

所述综合分析模块，用于对配电网的经济性、可靠性进行综合分析，得到综合分析结果，并在所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时，制定配电网综合校核策略。

2.根据权利要求1所述的配电网分析系统，其特征在于，所述经济性分析模块，包括经济运行划分模块、经济运行监测模块和经济运行校核模块，其中：

所述经济运行划分模块，用于划分配电网的经济运行区间；

所述经济运行监测模块，用于对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行经济性工况和实际电能损耗，并以所述经济运行区间为参照、对所述实际运行经济性工况进行分析，得到配电网实际经济运行水平，以及对所述实际电能损耗进行网损分摊，得到配电网的实际电能损耗分布；

所述经济运行校核模块，用于在所述配电网实际经济运行水平不符合预设经济性目标时，基于所述配电网实际运行经济性工况、实际电能损耗以及实际电能损耗分布，制定配电网运行经济性校核策略。

3.根据权利要求2所述的配电网分析系统，其特征在于，所述可靠性分析模块包括可靠运行划分模块、可靠运行监测模块和可靠运行校核模块，其中：

所述可靠运行划分模块，用于划分配电网的可靠运行区间；

所述可靠运行监测模块，用于对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行可靠性工况和实际运行风险，并以所述可靠运行区间为参照、对所述实际运行可靠性工况进行分析，得到配电网实际可靠运行水平，对所述实际运行风险进行风险分析、评估，得到风险指标与裕度指标；

所述可靠运行校核模块，用于在所述配电网实际可靠运行水平不符合预设可靠性目标时，基于所述配电网实际运行可靠性工况、实际运行风险以及风险指标、裕度指标，制定配电网运行可靠性校核策略。

4.根据权利要求3所述的配电网分析系统，其特征在于，所述综合分析模块包括综合划分模块、综合监测模块和综合校核模块。

5.根据权利要求4所述的配电网分析系统，其特征在于，还包括预警模块，所述预警模块，用于在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，或所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，或所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时进行报警。

6.一种配电网分析方法，其特征在于，包括：

获取经济性分析和可靠性分析所需的配电网数据；

基于所述配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网运行经济性校核策略；

基于所述配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网运行可靠性校核策略；

对配电网的经济性、可靠性进行综合分析，得到综合分析结果，并在所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时，制定配电网综合校核策略。

7.根据权利要求6所述的配电网分析方法，其特征在于，所述基于所述配电网数据，分析配电网的运行经济性，得到运行经济性分析结果，并在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，制定配电网经济运行校核策略具体包括：

划分配电网的经济运行区间；

对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行经济性工况和实际电能损耗，并以所述经济运行区间为参照、对所述实际运行经济性工况进行分析，得到配电网实际经济运行状态，以及对所述实际电能损耗进行网损分摊，得到配电网的实际电能损耗分布；

在所述配电网实际经济运行状态不符合预设经济性目标时，基于所述配电网实际运行经济性工况、实际电能损耗以及实际电能损耗分布，制定配电网运行经济性校核策略。

8.根据权利要求7所述的配电网分析方法，其特征在于，所述基于所述配电网数据，分析配电网的运行可靠性，得到运行可靠性分析结果，并在所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，制定配电网可靠运行校核策略具体包括：

划分配电网的可靠运行区间；

对所述配电网数据进行计算，获得配电网实际运行可靠性工况和实际运行风险，并以所述可靠运行区间为参照、对所述实际运行可靠性工况进行分析，得到配电网实际可靠运行状态，对所述实际运行风险进行风险分析、评估，得到风险指标与裕度指标；

在所述配电网实际可靠运行水平不符合预设可靠性目标时，基于所述配电网实际运行可靠性工况、实际运行风险以及风险指标、裕度指标，制定配电网运行可靠性校核策略。

9.根据权利要求8所述的配电网分析方法，其特征在于，还包括：

在所述运行经济性分析结果不符合预设经济性目标时，或所述运行可靠性分析结果不符合预设可靠性目标时，或所述综合分析结果不符合预设的综合性能目标时进行报警。

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