CN103679545A - 一种配电网可靠性理论评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网可靠性理论评估系统，包括：网络图形绘制模块、连接网络图形绘制模块的拓扑数据生成模块、连接拓扑数据生成模块的数据输入输出模块、连接数据输入输出模块的供电可靠性指标生成模块、连接数据输入输出模块的灵敏度指标生成模块、连接数据输入输出模块的批量可靠性统计模块、连接拓扑数据生成模块和数据输入输出模块的配电网评估指标计算结果查询模块。本发明计算配电网评估的各种指标计算并输出结果，经过与实际数据比对，计算精度满足要求，能够大大减少对配电网络现状以及规划方案的定量分析，快速准确地找出现状电网或者规划方案中存在的问题和薄弱环节，为电网整改方向以及规划方案的修订和执行提供科学依据。

Description

一种配电网可靠性理论评估系统

技术领域

本发明属于配电网电路评估系统的技术领域，尤其涉及一种配电网的可靠性理论评估系统。

背景技术

电网评估是电力系统规划的重要组成部分，其任务是根据电网规划前以及规划后的情况，确定电网所能达到的水平以及存在的相关问题，从而指导未来电网的规划方向，以满足安全、经济、可靠输送电能的要求。配电网位于电力系统末端，与用户直接相联，是电力系统中联系电源与用户的一个重要环节。安全、可靠的配电网是保障国民经济稳定持续发展以及人民生活水平的重要物质基础，而科学合理的对配电网进行评估，发现其存在的问题，从而进行针对性改造，又是确保电网安全、经济、可靠运行的重要前提。配电网评估是一项非常复杂的系统工程，它不仅和各电网设备运行情况相关，同时还和网架结构相关。其复杂性突出表现在：1）配电网规模庞大，限制了很多评估方法的使用，许多在求解小规模网络时简单、易行且有效的评估方法，在求解大规模网络时，由于计算量的限制而难以采用；2）现有可靠性计算结果仍主要以依靠工作经验和统计数据人为估算为主，未能很好结合电网实际进行定量分析科学合理的推得供电可靠性指标。3）现有对配电网的评估系统难以反应当前电网在各设备运行情况方面以及整体网架结构方面对配电网指标的影响关系，同时对一些不可预知的因素，比如天气等亦无法合理考虑。4）对于电网在发生故障时停运与进行正常的检修工作或者项目实施方面导致的计划停运对可靠性的影响，现有计算方法或者系统难以进行单独以及整体考虑分析，故无法有效确定影响电网可靠性的最重要环节。因此，对配电网进行科学、合理的评估显得尤为重要。

经对现有技术文献的检索仅发现，刘传铨等在《供用电》（2010年第27卷第2期）上发表的“电网规划方案的供电可靠性评估方法研究”，该文在传统的“N-1”安全准则的基础上扩展对电网的停运状态，以此对规划后的电网进行了分析，没有涉及结合电网计划停运和故障停运以及各电网设备、网架结构与指标的灵敏度等方面的可靠性评估，不能对配电网的现状或者规划后做出全面、细致的评估。在对现有技术文献的检索的分析中，尚未发现有专用的配电网可靠性理论计算评估为技术主题的报道。

发明内容

针对现有电力评估系统存在的不足,本发明提供一种配电网可靠性理论评估系统，该配电网可靠性理论评估系统使其对原规划编制及执行情况或电网现状进行全面而系统的评价，通过评估找到电网规划中存在的不足与薄弱环节，为规划方案的修订与执行以及现状电网建设与发展起到指导作用。

为了实现上述目的，本发明提供一种配电网可靠性理论评估系统，包括：网络图形绘制模块、连接网络图形绘制模块的拓扑数据生成模块、连接拓扑数据生成模块的数据输入输出模块、连接数据输入输出模块的供电可靠性指标生成模块、连接数据输入输出模块的灵敏度指标生成模块、连接数据输入输出模块的批量可靠性统计模块、同时连接拓扑数据生成模块和数据输入输出模块的配电网评估指标计算结果查询模块，其中：

——所述的供电可靠性指标生成模块，根据数据输入输出模块的数据文件中的设备属性设定故障类型计算出配电网可靠性指标，并将可靠性指标传输到数据的输入和输出模块的数据文件中；

——所述的灵敏度指标生成模块，结合电网各设备运行情况与当前电网的接线模式，计算出设备运行情况与电网之间的灵敏度指标，并将灵敏度指标传输到数据的输入和输出模块的数据文件中；

——所述的批量可靠性统计模块，根据各县区局可靠性计算结果，计算出系统指标并将结果传输到输入和输出模块的数据文件中；

——所述数据输入输出模块负责将电网数据输入网络图形绘制模块、拓扑数据生成模块、供电可靠性指标生成模块，并将各指标生成模块计算出的评估指标结果输出；

——所述的网络图形绘制模块负责提供各种电网设备图元，在图形绘制界面通过电网设备间实际的连接关系进行电网网络结构绘制；

——所述的拓扑生成模块，利用网络图形绘制模块中的图形数据以及数据输入输出模块中对应的数据文件生成指定电网拓扑文件，用于最终可靠性评估指标计算；

——所述的配电网评估指标计算结果查询模块，根据数据输入和输出的数据文件中的指标计算结果数据，将拓扑分析的结果以及各种评估指标计算的结果以图表的形式显示，并进行查询。

进一步的，所述灵敏度指标生成模块，根据变压器、开关、线路与母线的设备运行数据与电网的接线形式，对每种设备运行数据自动增加一个单位，对比指标的变化结果，得到对可靠性指标与各设备运行数据的灵敏度。

进一步的，所述批量可靠性统计模块，根据输入和输出模块中各县区局或地市局的可靠性计算结果，通过对比分析计算，得到各个县区局对整个地市局或者各个地市局对整个省局的可靠性指标贡献度。

进一步的，所述供电可靠性指标生成模块在计算中采用了支路分裂、节点编号优化、稀疏存储和快速前代回代方法，具有很快的计算速度，计算的结果通过数据输入输出模块存入数据文件。

进一步的，所述拓扑数据生成模块，负责进行拓扑分析，采取深度和广度搜索算法进行拓扑搜索，包括动态拓扑分析和静态拓扑分析两方面的内容，实现图论的数学计算，拓扑分析的结果通过数据输入输出模块存入数据文件。

进一步的，所述供电可靠性指标生成模块，根据设备的属性设定故障类型（如一台或两台设备，包括变压器、母线、电缆、断路器等同时短路、开路或检修等情况），然后对每种预想事故和故障类型求取相应的故障范围，通过故障修正程序进行可操作恢复供电区域和不可操作恢复供电区域的划分，最后通过得到的故障列表进行配电网可靠性指标计算。

所述的数据输入输出模块，其数据的交互形式包括图形界面交互和数据文件交互两种，所述图形界面交互以电网的原理接线图为基础，每个图元代表一个电气设备，每个电气设备的属性值、电网的连接关系均在图形界面上进行输入；所述数据文件交互采用IEEE数据文件格式。

本发明的配电网可靠性理论评估系统工作时，数据输入输出模块负责图形界面的数据交互和文件数据交互，，配电网络图绘制模块对现状或规划的配电网络图图形绘制，并可对设备进行添加、删除、移动等操作，设备参数与属性设置模块设置电气接线图中的电气设备属性，配电网网络拓扑生成模块读取各个图元以及图元之间的连接关系信息，自动对配电网络进行拓扑分析，同时将拓扑分析的结果将存入数据文件，以便需要时调用，文件数据的输入和输出子模块从数据文件读入计算所需的数据，并将其存入数据文件；指标生成模块利用数据文件中的各项数据，调用配电网供电可靠性指标生成模块计算各项配电网评估指标；最后调用配电网评估指标计算结果查询子模块将各种计算分析结果以及各种指标计算的结果以图表的形式的显示，以便于查询。

综上所述，本发明的一种配电网可靠性理论评估系统提供了标准化的图形交换界面，方便规划人员编辑电网接线图；本发明高效、准确地计算配电网评估的各种指标计算并输出结果，而且经过与实际数据比对，计算精度满足要求，这就能够大大减少对配电网络现状以及规划方案的定量分析，从而能够快速准确地找出现状电网或者规划方案中存在的问题和薄弱环节，为电网整改方向以及规划方案的修订和执行提供科学依据。

附图说明

图1是本实施例1的一种配电网可靠性理论评估系统的结构框架示意图；

图2是本实施例1的供电可靠性指标生成模块的可靠性计算流程图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本实例用于对广东全省19个地市局的10kV配电网进行可靠性评估。

一种配电网可靠性理论评估系统，如图1所示，包括：网络图形绘制模块1、连接网络图形绘制模块的拓扑数据生成模块2、连接拓扑数据生成模块的数据输入输出模块3、连接数据输入输出模块的供电可靠性指标生成模块4、连接数据输入输出模块的灵敏度指标生成模块5、连接数据输入输出模块的批量可靠性统计模块6、同时连接拓扑数据生成模块和数据输入输出模块的配电网评估指标计算结果查询模块7，其中：

——所述的供电可靠性指标生成模块，根据数据输入输出模块的数据文件中的设备属性设定故障类型计算出配电网可靠性指标，并将可靠性指标传输到数据的输入和输出模块的数据文件中；

——所述的灵敏度指标生成模块，结合电网各设备运行情况与当前电网的接线模式，计算出设备运行情况与电网之间的灵敏度指标，并将灵敏度指标传输到数据的输入和输出模块的数据文件中；

——所述的批量可靠性统计模块，根据各县区局可靠性计算结果，计算出系统指标并将结果传输到输入和输出模块的数据文件中；

——所述数据输入输出模块负责将电网数据输入网络图形绘制模块、拓扑数据生成模块、供电可靠性指标生成模块，并将各指标生成模块计算出的评估指标结果输出；

——所述的网络图形绘制模块负责提供各种电网设备图元，在图形绘制界面通过电网设备间实际的连接关系进行电网网络结构绘制；

——所述的拓扑生成模块，利用网络图形绘制模块中的图形数据以及数据输入输出模块中对应的数据文件生成指定电网拓扑文件，用于最终可靠性评估指标计算；

——所述的配电网评估指标计算结果查询模块，根据数据输入和输出的数据文件中的指标计算结果数据，将拓扑分析的结果以及各种评估指标计算的结果以图表的形式显示，并进行查询。

进一步的，所述灵敏度指标生成模块，根据变压器、开关、线路与母线的设备运行数据与电网的接线形式，对每种设备运行数据自动增加一个单位，对比指标的变化结果，得到对可靠性指标与各设备运行数据的灵敏度。

进一步的，所述批量可靠性统计模块，根据输入和输出模块中各县区局或地市局的可靠性计算结果，通过对比分析计算，得到各个县区局对整个地市局或者各个地市局对整个省局的可靠性指标贡献度。

进一步的，所述供电可靠性指标生成模块在计算中采用了支路分裂、节点编号优化、稀疏存储和快速前代回代方法，具有很快的计算速度，计算的结果通过数据输入输出模块存入数据文件。

进一步的，所述拓扑数据生成模块，负责进行拓扑分析，采取深度和广度搜索算法进行拓扑搜索，包括动态拓扑分析和静态拓扑分析两方面的内容，实现图论的数学计算，拓扑分析的结果通过数据输入输出模块存入数据文件。

进一步的，所述供电可靠性指标生成模块，根据设备的属性设定故障类型（如一台或两台设备，包括变压器、母线、电缆、断路器等同时短路、开路或检修等情况），然后对每种预想事故和故障类型求取相应的故障范围，通过故障修正程序进行可操作恢复供电区域和不可操作恢复供电区域的划分，最后通过得到的故障列表进行配电网可靠性指标计算。

所述的数据输入输出模块，其数据的交互形式包括图形界面交互和数据文件交互两种，所述图形界面交互以电网的原理接线图为基础，每个图元代表一个电气设备，每个电气设备的属性值、电网的连接关系均在图形界面上进行输入；所述数据文件交互采用IEEE数据文件格式。

如图2所示，是供电可靠性指标生成模块的工作流程图，具体如下：

a）打开软件，读入原始数据或重新绘制电网结构图并设置相应设备台账信息；

b）对于每个元件，枚举相应的故障事件；

c）从每个变压器深度搜索，得到由故障引起的停电区域，进行故障状态仿真，并区分可恢复和不可恢复供电区域；

d）对于可恢复供电区域中的每个故障事件，通过负荷转移路径分析模块求取转移路径；

e）对可恢复供电区域找不到可恢复的路径，将该故障的可恢复供电区域置空；

f）根据故障后的可恢复供电区域与不可恢复供电区域进行可靠性指标计算；

g）检查故障事件是否枚举完毕，没完成，则进入b）；

k）计算各负荷点和整个配电网的可靠性指标，并输出结果。

所述的灵敏度指标生成模块，首先调用数据文件中的基础设备运行数据，然后在结合电网网络结构计算配电网各指标与各具体电网设备的灵敏度。且灵敏度包含整个电网的灵敏度以及某个用户的灵敏度。

所述的批量可靠性统计模块，利用数据文件中对各县区局电网网络的可靠性计算结果，计算出整个系统网络指标并将结果重新传输到输入和输出模块的数据文件中。

本实施例工作时，网络图形绘制模块将现状或规划后的电网网络进行绘制或读入，根据电网设备图元所在的位置和形状识别成变电站、负荷点、线路等各种元件，并对每一个图元进行识别、编号，确定各图元之间的连接关系，从而将绘制完成或读入的电气接线图和各种连接关系的数据写入数据文件，设备参数与属性设置模块用来设置配电网络电气接线图中的电气设备属性，在本实例中，所有广东省19个地市局配电网络通过人工绘制，并设置相应设备属性参数，然后绘制完成的电气接线图和各种图元的数据写入数据文件。在进行配电网络拓扑分析时，首先由文件数据的输入和输出子模块从数据文件中将计算所需的数据读入计算机内存，然后配电网网络拓扑分析子模块从计算机内存中读取各个图元以及图元之间的连接关系信息，自动对配电网络进行拓扑分析，完成之后将拓扑分析之后的结果将存入数据文件，以便需要时调用；可靠性指标计算生成时，文件数据的输入和输出子模块也会首先从数据文件中将计算所需的数据读入计算机内存，然后调用相应指标计算的模块进行计算，计算完成之后结果存入数据文件。配电网指标计算结果查询子模块将各种计算灵敏度分析结果以及评估指标计算的结果以图表的形式的显示，以便于查询。

本实施例提供了标准化的图形交换界面，方便规划人员编辑电网接线图；另外，本实施例能够高效、准确地计算配电网可靠性相关的各种指标计算并输出结果，而且经过与实际数据比对，计算精度满足要求。

上述实施例仅为本发明的若干较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依照本发明的结构、形状、原理所做的各种等效变化，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种配电网可靠性理论评估系统，其特征在于，包括：网络图形绘制模块、连接网络图形绘制模块的拓扑数据生成模块、连接拓扑数据生成模块的数据输入输出模块、连接数据输入输出模块的供电可靠性指标生成模块、连接数据输入输出模块的灵敏度指标生成模块、连接数据输入输出模块的批量可靠性统计模块、同时连接拓扑数据生成模块和数据输入输出模块的配电网评估指标计算结果查询模块，其中：

——所述的供电可靠性指标生成模块，根据数据输入输出模块的数据文件中的设备属性设定故障类型计算出配电网可靠性指标，并将可靠性指标传输到数据的输入和输出模块的数据文件中；

——所述的灵敏度指标生成模块，结合电网各设备运行情况与当前电网的接线模式，计算出设备运行情况与电网之间的灵敏度指标，并将灵敏度指标传输到数据的输入和输出模块的数据文件中；

——所述的批量可靠性统计模块，根据各县区局可靠性计算结果，计算出系统指标并将结果传输到输入和输出模块的数据文件中；

——所述数据输入输出模块负责将电网数据输入网络图形绘制模块、拓扑数据生成模块、供电可靠性指标生成模块，并将各指标生成模块计算出的评估指标结果输出；

——所述的网络图形绘制模块负责提供各种电网设备图元，在图形绘制界面通过电网设备间实际的连接关系进行电网网络结构绘制；

——所述的拓扑生成模块，利用网络图形绘制模块中的图形数据以及数据输入输出模块中对应的数据文件生成指定电网拓扑文件，用于最终可靠性评估指标计算；

——所述的配电网评估指标计算结果查询模块，根据数据输入和输出的数据文件中的指标计算结果数据，将拓扑分析的结果以及各种评估指标计算的结果以图表的形式显示，并进行查询。

2.根据权利要求1所述的一种配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述灵敏度指标生成模块，根据变压器、开关、线路与母线的设备运行数据与电网的接线形式，对每种设备运行数据自动增加一个单位，对比指标的变化结果，得到对可靠性指标与各设备运行数据的灵敏度。

3.根据权利要求2所述的一种配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述批量可靠性统计模块，根据输入和输出模块中各县区局或地市局的可靠性计算结果，通过对比分析计算，得到各个县区局对整个地市局或者各个地市局对整个省局的可靠性指标贡献度。

4.根据权利要求3所述的一种配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述供电可靠性指标生成模块在计算中采用了支路分裂、节点编号优化、稀疏存储和快速前代回代方法，具有很快的计算速度，计算的结果通过数据输入输出模块存入数据文件。

5.根据权利要求4所述的一种配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述拓扑数据生成模块，负责进行拓扑分析，采取深度和广度搜索算法进行拓扑搜索，包括动态拓扑分析和静态拓扑分析两方面的内容，实现图论的数学计算，拓扑分析的结果通过数据输入输出模块存入数据文件。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述供电可靠性指标生成模块，根据设备的属性设定故障类型，然后对每种预想事故和故障类型求取相应的故障范围，通过故障修正程序进行可操作恢复供电区域和不可操作恢复供电区域的划分，最后通过得到的故障列表进行配电网可靠性指标计算。

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