CN104392307A - 一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法 - Google Patents

Abstract

一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法，主要包括以下步骤：用停电时间的改善量对未采用配电网自动化技术的配电网可靠性评估方法进行修正，并将配电网拆分成若干个辐射状子网络；枚举第i个子网络的所有故障情况，生成故障集合，分析故障集合中的故障事件，生成相关集合和非相关集合；用修正方法计算第i个辐射状网络的可靠性指标；将所有可靠性指标分别叠加，形成配电网自动化系统指标；本发明的配电网自动化工程的可靠性进行评估方法对配电网自动化可以大大缩短停电时间、提高配电网综合管理水平具有很重要的现实意义。

Description

一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法

技术领域

本发明涉及配电网领域，尤其涉及一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法。

背景技术

配电网作为发输配电的最后一级直接面向用户，其供电质量和供电的可靠性对电网和用户有重要的意义，随着用电负荷的快速增长以及供电可靠性要求的不断提高，各类配电系统设备的数量越来越多，系统日益复杂，增加了配电网的风险概率以及管理难度。配电网发生故障时，对于故障的处理、供电的恢复都存在较大的困难，线路间的互倒互带及供电恢复时间普遍较长，工作繁琐，对配电网的可靠供电及经济运行都带来了不利的影响；为了提升配电网的供电质量和缩短故障停电时间，可以通过配电网自动化技术来完成，它通过计算机、自动控制、通信等技术，保证了供电的可靠性，并且起到了缩短停电时间，改善电能质量，优化网络结构和无功分配的作用，然而，城市配电网规模大，结构复杂，设备众多，对配电网进行建设和改造需要投入大量的人力和物力，某些地方实施配电网自动化并不一定会带来经济效益，因而有必要对配电网自动化的效益成本进行量化分析，评估方案的经济价值。

目前国内配电网的可靠性评估计算研究较多，主要是针对传统的配电网，对涉及配电网自动化系统的可靠性计算及成本效益量化分析的研究不多，并且基本上是只考虑了其中一部分，没有应用到整个大网络，配电网自动化是配电网建设的一个趋势，配电网自动化可以大大缩短停电时间，提高配电网综合管理水平、配电网运行的经济性具有很重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种能够自动化综合评估量化分析，以及能够解决工程方案的最优选择的配电网可靠性的综合评估方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法其特征在于：主要包括以下步骤：

步骤S10，用停电时间的改善量对未采用配电网自动化技术的配电网可靠性评估方法进行修正，并将配电网拆分成若干个辐射状子网络；

步骤S20，枚举第i个子网络的所有故障情况，生成故障集合，分析故障集合中的故障事件，生成相关集合和非相关集合；

步骤S30，用修正方法计算第i个辐射状网络的可靠性指标；

步骤S40，重复步骤S20和步骤S30，直至所有子网的可靠性指标计算完成；将所有可靠性指标分别叠加，形成配电网自动化系统指标；

优选地，所述步骤S10中将未采用配电网自动化技术的配电网拆分成若干个辐射状子网络，根据停电时间改善值，计算配电网自动化工程的可靠性。

优选地，以停电时间的改善量对未采用配电网自动化技术的配电网可靠性评估方法进行修正所得的可靠性指标为参数计算配电网自动化工程的运行情况。

本发明进一步优选地，以电源或变电站为起点，分段开关或者备用电源为终点，以保持负荷均衡为原则，将配电网等效分成若干个辐射状子网计算评估。

优选地，将步骤S20所有枚举的故障事件以是否受到自动化技术影响分别保存在相关集合和非相关集合中。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明可有效地综合评估配电网系统规划工程的可靠性、经济性，使用户停电损失来量化配电网的可靠性指标，可满足不同实际配电网对可靠性的不同要求。

(2)本发明配电网可靠性评估方法，配电网工程自动化可以大大缩短停电时间和提高管理水平，为配电网自动化的成本进行量化分析提供可靠方案

(3)本发明配电网可靠性和评估方法的可靠性和经济性评估方法，还涉及到配电网自动化影响，对进行网络拆分和指标修正，能有效衡量配电网的实施效果，优化配电网络提供经济性和可靠性方案。

(4)本发明通过加入停电时间的改善量，建立配电网自动化工程的评估模型，并将网络结构拆分，筛选出配电网自动化影响的故障事件，计算、叠加得到综合的可靠性、经济性指标，可应用在复杂配电网结构中，并且该计算方法具有普遍适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法的流程图。

图2是本发明一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法的自动化系统可靠性结果示意图。

图3是本发一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法的自动化系统经济性结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1所示，一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法，主要包括如下步骤：

步骤S10，用停电时间的改善量对未采用配电网自动化技术的配电网可靠性评估方法进行修正，并将配电网拆分成若干个辐射状子网络，具体步骤如下：

S101：输入配网自动化改造前后的运行数据和可靠性参数，假设配电网自动化改造前的元件故障率为λ，停电时间为t，实现自动化后，停电时间将获得改善值Δt，即可将未采用配电网自动化技术的配电网可靠性模型中的停电指标修正为t-Δt；

S102：根据停电时间改善值，计算配电网自动化工程的可靠性，以电源或变电站为起点，分段开关或者备用电源为终点，尽可能地保持负荷均衡，配电网可以看成由m个辐射状子网组成。根据修正参数，每一个子网的等值故障率λ_s、每次故障停电时间t_s和年平均停电持续时间U_s分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\λ}}_s=\mathrm{\Σ\λ}\\ t_s=\frac{\mathrm{\Σ\λ}(t-\mathrm{\Δt})}{{\mathrm{\λ}}_s}\\ U_s=\mathrm{\Σ\λ}(t-\mathrm{\Δt})\end{array}\right.---\left(1\right)$

步骤S20，枚举第i个子网络的所有故障情况，生成故障集合，分析故障集合中的故障事件，生成相关集合和非相关集合；具体步骤如下：

S201：对对第i个辐射状子网的元件编号，枚举出所有故障事件，形成故障集合A＝{1,2，……，n_j}，其中n_j表示网络中编号为n_j的故障元件。

S202：对于故障集合内的元件产生的故障事件，筛选出配电网自动化对其有影响的事件，保存在相关集合B中，无影响的事件则保存在非相关集合C中。

步骤S30，用修正方法计算第i个辐射状网络的可靠性指标；

S301：配电网自动化所影响的集合B采用式(1)修正指标计算；非相关集合C内的则采用未采用配电网自动化技术的配电网指标计算；将两者的计算结果叠加，得到该网络的可靠性指标，可靠性综合评价指标(系统平均停电频率SAIFI、系统平均停电持续时间SAIDI、用户平均停电时间CAIDI、平均供电可用率ASAI、系统平均缺供电量AENS)的计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{SAIFI}=\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\λ}}_i/\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\\ \mathrm{SAIDI}=\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{U}_i/\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\\ \mathrm{CAIDI}=\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{U}_i/\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{\mathrm{\λ}}_i\\ \mathrm{ASAI}=(\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}8760N_i-\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{N}_i{U}_i)/\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}8760N_i\\ \mathrm{AENS}=\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{P}_i{U}_i/\underset{i\∈R}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，λ_i指负荷点i的故障率，N_i为负荷点i的用户数，U_i是负荷点i的平均停运时间，P_i为负荷点i的平均负荷；

S302：如果i<m,令i＝i+1,重复步骤S20和步骤S30，直至得到m组可靠性指标数据；

步骤S40，如果i≥m,将m组数据分别叠加，形成配电网自动化系统指标；

根据配电网可靠性评估方法分析配电网的运行情况，再根据效益成本分析法，量化计算配电网自动化系统的效益和成本，以是否获得净投资利润为标准判断该配电网自动化工程是否值得实施，并求出净投资利润S_profit，若其值大于0，则表明工程有较好的投资前景，否则应该修改方案或者取消方案，其净投资利润的计算公式为

S_profit＝b(R)-c(R)   (3)

其中b(R)为实施配电网自动化后增售电量所获得的经济收益，c(R)为投资成本，包括初期的自动化建设费用和运行费用。

其中，配电网自动化的投资成本S_invest可以由下式计算

$S_{\mathrm{invest}}=(I_1+I_2+I_3+I_4)\frac{a{(1+a)}^n}{{(1+a)}^n-1}\&CenterDot;\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{1}{{(1+a)}^{j-1}}$

式中，I₁、I₂、I₃、I₄分别为初始年配电主站、配电子站、配电终端和通讯系统的投资成本，a为每年的折现率，n为设备寿命，m年的规划年份数。

配电自动化系统在相同时期内总运行成本的现值可用下式计算：

$S_{\mathrm{run}}=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{O_j}{{(1+a)}^{j-1}}$

式中，O_j为第j年的运行费用。

用停电损失指标作为配电网自动化的效益指标，初始投资和运行费用作为投资成本，则：

b(R)＝S_{loss_pre}-S_loss，c(R)＝S_invest+S_run；

式中，S_{loss_pre}是指未进行配电网自动化改造前的停电损失期望值，S_loss是指实施自动化改造后配电网的停电损失期望值，b(R)为在系统可靠性值为R时的经济效益；c(R)为在系统可靠性值为R时的投资成本，包括初期的自动化建设费用和运行费用。

实施例一

本发明所述的一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法，具体步骤如下：

(1)在输入配电网相关的原始运行数据和可靠性统计数据后，根据步骤S10根据停电时间的改善值修正配电网自动化的评估指标，停电时间缩短为2min,根据负荷均衡的原则将复杂的配电网拆分成简单的辐射状子网；

(2)根据步骤S20，采用枚举法列出所有故障事件，并筛选出配电网自动化所影响的故障，将其停电时间改为2min，然后根据步骤S30，计算得到辐射状子网的可靠性指标；

(3)根据步骤S40，对所有子网的可靠性指标进行叠加，得到该配电网自动化系统的可靠性指标，将结果与改造前的可靠性指标相比较，如图2所示；

(4)根据步骤S40，评估分析配电网的运行情况计算配电网自动化系统的经济性评估指标，将结果与改造前的经济性将结果与改造前的可靠性指标相比较，如图3所示，可知可靠性投资的效益为41.0555万元/年，年平均净利润为5.6455万元/年，表明该配电网自动化工程值得投资。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

步骤S10，用停电时间的改善量对未采用配电网自动化技术的配电网可靠性评估方法进行修正，并将配电网拆分成若干个辐射状子网络；

步骤S20，枚举第i个子网络的所有故障情况，生成故障集合，分析故障集合中的故障事件，生成相关集合和非相关集合；

步骤S30，用修正方法计算第i个辐射状网络的可靠性指标；

步骤S40，重复步骤S20和步骤S30，直至所有子网的可靠性指标计算完成；将所有可靠性指标分别叠加，形成配电网自动化系统指标。

2.如权利要求1所述一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤S10中将未采用配电网自动化技术的配电网拆分成若干个辐射状子网络，根据停电时间改善值，计算配电网自动化工程的可靠性。

3.如权利要求2所述一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法，其特征在于：以停电时间的改善量对未采用配电网自动化技术的配电网可靠性评估方法进行修正所得的可靠性指标为参数计算配电网自动化工程的运行情况。

4.如权利要求1或2或3所述一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法，其特征在于：以电源或变电站为起点，分段开关或者备用电源为终点，以保持负荷均衡为原则，将配电网等效分成若干个辐射状子网计算评估。

5.如权利要求1所述一种基于配电网自动化工程的可靠性评估方法，其特征在于：将步骤S20所有枚举的故障事件以是否受到自动化工程的影响分别保存在相关集合和非相关集合中。