CN104504524A - 一种应用于有源配网的负荷削减法及可靠性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于有源配网的负荷削减法及可靠性评估方法，包括：步骤21：确定第一无故障时间；步骤22：根据第一无故障时间确定第一非电源元件，进而确定第一模拟时钟时间和第二模拟时钟时间；步骤23：第一模拟时间作初始时刻，第二模拟时间作终止时刻，利用负荷削减法确定负荷点可靠性参数；确定第一非电源元件的第一无故障时间，执行步骤22，直至达到预设时间点，统计可靠性参数得到可靠性评估结果。本发明根据第一无故障时间及与之对应的第一非电源元件确定模拟时钟时间，采用负荷削减法确定负荷点可靠性参数，负荷削减法通过设置较短的时间间隔确定时间间隔内负荷点的削减状态，实时准确的实现了对于有源配网的可靠性评估。

Description

一种应用于有源配网的负荷削减法及可靠性评估方法

技术领域

本发明涉及配电系统评估技术领域，更具体地说，涉及一种应用于有源配网的负荷削减法及可靠性评估方法。

背景技术

凭借运行方式灵活、环境友好等特点，越来越多的分布式电源被接入到配电系统中，这将改变原有的配电系统可靠性评估方法。

孤岛运行是分布式电源的运行模式之一，在孤岛运行模式下，分布式电源和部分负荷将组成一个自给自足的孤岛，由分布式电源独立向负荷供电。因此，对孤岛区内负荷的供电可靠性评估对孤岛的正常运行有着重要意义，而对孤岛区内负荷的供电可靠性评估需要考虑分布式电源出力的波动性、负荷的不确定性及保护开关的配置等因素。

现有含分布式电源的配电系统可靠性评估方法中，通常以年为单位计算分布式电源的出力期望，根据分布式电源的出力期望计算分布式电源与负荷的功率平衡情况，无法准确表达配电系统中负荷及分布式电源的实时性，进而无法获得准确的评估结果。

综上所述，现有技术含分布式电源的可靠性评估方法中存在因无法准确表达配电系统中负荷及分布式电源的实时性而无法进行准确评估的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于有源配网的负荷削减法及可靠性评估方法，解决了现有技术中因无法准确表达配电系统中负荷及分布式电源的实时性而无法进行准确评估的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用于有源配网的负荷削减法，有源配网处于孤岛区，包括负荷点、分布式电源及蓄电池，该方法包括：

步骤11：设定初始时刻、终止时刻及时间间隔，计算负荷点在其削减状态为1时在时间间隔内的总电量，确定初始时刻为模拟时钟时间；

步骤12：在当前确定的模拟时钟时间，计算孤岛区的第一净交换功率，判断第一净交换功率是否大于0，如果否，则控制分布式电源为蓄电池充电，根据蓄电池的电池参数确定其在时间间隔内的实际吸收功率，根据实际吸收功率计算并更新电池参数，执行步骤13；如果是，则根据电池参数确定蓄电池在时间间隔内的最大放电功率；判断最大放电功率是否满足预设条件，如果是，则计算蓄电池在时间间隔内的实际释放功率，根据实际释放功率计算并更新电池参数，执行步骤13，如果否，则确定总电量最小的负荷点，设定其削减状态为0，执行步骤13；

步骤13：将模拟时钟时间与时间间隔的和作为当前确定的模拟时钟时间，执行步骤12，直至模拟时钟时间与终止时刻相等，统计并记录负荷点的削减状态。

优选的，根据蓄电池的电池参数确定其在时间间隔内的实际吸收功率，包括：

根据电池参数计算蓄电池的最大吸收功率，根据最大吸收功率确定蓄电池对应的第二净交换功率，根据最大吸收功率和第二净交换功率确定蓄电池在时间间隔内的实际吸收功率。

优选的，计算蓄电池在时间间隔内的实际释放功率，包括：

根据最大放电功率确定蓄电池对应的第三净交换功率，根据最大放电功率和第三净交换功率确定蓄电池在时间间隔内的实际释放功率。

一种应用于有源配网的可靠性评估方法，有源配网包括非电源元件和负荷点，该方法包括：

步骤21：生成与非电源元件一一对应的第一随机数，将第一随机数转换为第一无故障时间；

步骤22：确定最小的第一无故障时间为最小无故障时间；确定与最小无故障时间对应的第一非电源元件；生成与第一非电源元件对应的第二随机数，并将其转换为故障修复时间；确定模拟时钟由0经过最小无故障时间后的时间为第一模拟时钟时间，确定模拟时钟由0经过故障修复时间后的时间为第二模拟时钟时间；

步骤23：在第一模拟时钟时间至第二模拟时钟时间内，第一模拟时间作为初始时刻，第二模拟时间作为终止时刻，利用负荷削减法确定负荷点的可靠性参数；生成与第一非电源元件对应的第三随机数，并将其转换为第二无故障时间，将第二无故障时间、故障修复时间及第一无故障时间的和作为第一非电源元件对应的第一无故障时间，执行步骤22，直至模拟时钟的时间达到预设时间点，统计可靠性参数得到第一统计结果，将第一统计结果作为可靠性评估结果。

优选的，步骤23中的通过负荷削减法确定配电系统的负荷点的可靠性参数，包括：

步骤231：将第二随机数转换为故障隔离时间，确定模拟时钟由0经过故障隔离时间后的时间为第三模拟时钟时间；在第一模拟时间，通过查询故障影响分类表确定配电系统的故障区、上游隔离区、上游无缝孤岛区、下游无缝孤岛区及下游隔离孤岛区；

步骤232：在第一模拟时钟时间至第三模拟时钟时间内，第一模拟时钟时间作为初始时刻，第三模拟时钟时间作为终止时刻，分别利用负荷削减法确定故障区、上游隔离区、上游无缝孤岛区及下游无缝孤岛区的负荷点的削减状态；在第三模拟时间至第二模拟时间内，下游无缝孤岛区包括第一下游无缝孤岛区和第二下游无缝孤岛区，下游隔离孤岛区包括第一下游隔离孤岛区和第二下游隔离孤岛区，第二下游无缝孤岛区与第一下游隔离孤岛区组成混合孤岛区，第三模拟时钟时间作为初始时刻，第二模拟时钟时间作为终止时刻，分别利用负荷削减法确定第一下游无缝孤岛区和混合孤岛区的负荷点的削减状态；

步骤233：统计配电系统的负荷点的削减状态，得到第二统计结果，根据第二统计结果计算并确定配电系统的负荷点的停电次数、停电时间和缺供电量，确定停电次数、停电时间和缺供电量为可靠性参数。

优选的，将第一随机数转换为第一无故障时间，包括：

根据与第一随机数对应的非电源元件的元件状态模型，将第一随机数转换为第一无故障时间。

优选的，确定最小的第一无故障时间为最小无故障时间，包括：

如果存在至少两个非电源元件对应的第一无故障时间相等，则随机选择其中一个作为最小无故障时间。

优选的，该方法还包括故障影响分类表的建立过程，故障影响分类表的建立过程包括：

输入与配电系统对应的网络结构；

当非电源元件处于故障状态时，根据配电系统的系统元件编码自动遍历配电系统的故障情况，建立故障影响分类表。

本发明提供的一种应用于有源配网的负荷削减法及可靠性评估方法，包括：步骤21：生成与非电源元件一一对应的第一随机数，将第一随机数转换为第一无故障时间；步骤22：确定最小的第一无故障时间为最小无故障时间；确定与最小无故障时间对应的第一非电源元件；生成与第一非电源元件对应的第二随机数，并将其转换为故障修复时间；确定模拟时钟由0经过最小无故障时间后的时间为第一模拟时钟时间，确定模拟时钟由0经过故障修复时间后的时间为第二模拟时钟时间；步骤23：在第一模拟时钟时间至第二模拟时钟时间内，第一模拟时间作为初始时刻，第二模拟时间作为终止时刻，利用负荷削减法确定负荷点的可靠性参数；生成与第一非电源元件对应的第三随机数，并将其转换为第二无故障时间，将第二无故障时间、故障修复时间及第一无故障时间的和作为第一非电源元件对应的第一无故障时间，执行步骤22，直至模拟时钟的时间达到预设时间点，统计可靠性参数得到第一统计结果，将第一统计结果作为可靠性评估结果。与现有技术相比，本发明采用序贯抽样确定第一非电源元件，根据第一非电源元件对应的第一无故障时间确定模拟时钟时间，进而采用负荷削减法确定负荷点的可靠性参数，由此能够快速有效的获取可靠性参数，得到可靠性评估结果；而负荷削减法通过设置较短的时间间隔，确定一定时间段内负荷点的削减状态，从而实时准确的实现了对于配电系统的可靠性评估。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种应用于有源配网的负荷削减法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种应用于有源配网的负荷削减法中光伏阵列的状态抽样示意图；

图3为本发明实施例提供的一种应用于有源配网的可靠性评估方法；

图4为本发明实施例提供的马尔可夫模型示意图；

图5为本发明实施例提供的一种应用于有源配网的可靠性评估方法中通过负荷削减法确定配电系统的负荷点的可靠性参数的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种应用于有源配网的可靠性评估方法中非电源元件的元件状态模型示意图；

图7为本发明实施例提供的IEEE RBTS Bus6经过改造后的系统的示意图；

图8为本发明实施例提供的IEEE RBTS Bus6经过改造后的系统的第一种可靠性指标变化图；

图9为本发明实施例提供的IEEE RBTS Bus6经过改造后的系统的第二种可靠性指标变化图；

图10为本发明实施例提供的IEEE RBTS Bus6经过改造后的系统的第三种可靠性指标变化图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

首先需要说明的是，有源配网即包括分布式电源的配电系统，而配电系统的孤岛区，由于分布式电源的出力和负荷点都是实时变化的，因此需要对孤岛区每一个时刻分布式电源出力和负荷点的关系进行判断，在任一时刻出现分布式电源出力不足的情况，都需要削减负荷。但是由于孤岛区的蓄电池可以储存分布式电源的部分过剩功率，当分布式电源出力不足时进行功率释放，一定程度上起到弥补分布式电源出力不足的作用。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种应用于有源配网的负荷削减法的流程图，上述有源配网处于孤岛区，包括负荷点、分布式电源及蓄电池。该方法可以包括以下步骤：

S11：设定初始时刻、终止时刻及时间间隔，计算负荷点在其削减状态为1时在时间间隔内的总电量，确定初始时刻为模拟时钟时间。

初始时刻、终止时刻及时间间隔均可以人为设定，其中，初始时刻和终止时刻的计量单位可以为年，而时间间隔的计量单位可以为小时。需要说明的是，可以按照下列公式计算负荷点在其削减状态为1时在时间间隔内的总电量：

$W_k=\underset{{t=t}_{\mathrm{st}}}{\overset{t_{\mathrm{end}}}{\mathrm{\Σ}}}{L}_t^k\left(t\right)$

其中，W_k为第k个负荷点削减状态为1时在时间间隔内的总电量，为第k个负荷点的实时电量，t_st为初始时刻，t_end为初始时刻经过时间间隔后的时刻。

S12：在当前确定的模拟时钟时间，计算孤岛区的第一净交换功率，判断第一净交换功率是否大于0，如果否，则执行步骤S13，如果是，则执行步骤S14。

需要说明的是，净交换功率的计算方法为：孤岛区全部负荷点的总电量和线损之和减去同一时刻的分布式电源出力；可以按照下列公式计算：

$P_{\mathrm{ex}}\left(t\right)=\underset{k=1}{\overset{N_L}{\mathrm{\Σ}}}{K}_t^k\left(t\right)X\left(k\right)+S_l\left(t\right)-\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{DG}}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{DG}}^j\left(t\right)$

其中，t为当前确定的模拟时钟时间，P_ex(t)为第一净交换功率，为第k个负荷点的实时电量，X(k)为负荷点的削减状态，N_L为负荷点的数量，S_l(t)为孤岛区有功损耗，为第j个分布式电源的实时出力，N_DG为分布式电源的数量。

当X(k)为0时，说明负荷点被削减，当X(k)等于1时，说明负荷点被保留。如果第一净交换功率大于0，则表示分布式电源出力小于负荷需求，如果第一净交换功率小于0，则表示分布式电源出力大于负荷需求。

S13：控制分布式电源为蓄电池充电，根据蓄电池的电池参数确定其在时间间隔内的实际吸收功率，根据实际吸收功率计算并更新电池参数，执行步骤S17。

分布式电源出力大于负荷需求，则需要利用其过剩功率为蓄电池充电，需要说明的是，本实施例中蓄电池的电池参数包括额定容量、荷电状态和第一池的剩余容量。

S14：根据蓄电池的电池参数确定其在时间间隔内的最大放电功率；判断最大放电功率是否满足预设条件，如果是，则执行步骤S15，如果否，则执行步骤S16。

需要说明的是，预设条件可以利用下列公式进行说明：

$\underset{i=1}{\overset{N_b}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{d\max }^i\left(t\right)+\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{DG}}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{DG}}^j\left(t\right)\≥S_l\left(t\right)+\underset{k=1}{\overset{N_L}{\mathrm{\Σ}}}{L}_t^k\left(t\right)X\left(k\right)$

其中，t为当前确定的模拟时钟时间，为第i个蓄电池在时间间隔内能够对外提供的最大功率，即最大放电功率，N_b为蓄电池的数量；为第j个分布式电源的实时出力，N_DG为分布式电源的数量；为第k个负荷点的实时负荷，N_L为负荷点的数量；S_l(t)为孤岛区的有功损耗，可以取全部负荷点的实时负荷总数的5％；t_st为初始时刻，t_end为初始时刻经过时间间隔后的时刻，时间间隔可以为1小时。X(k)为第k个负荷点的削减状态。上式成立，则说明满足预设条件。

S15：计算蓄电池在时间间隔内的实际释放功率，根据实际释放功率计算并更新蓄电池的电池参数，执行步骤17。

S16：确定总电量最小的负荷点，设定其削减状态为0，执行步骤S17。

S17：将模拟时钟时间与时间间隔的和作为当前确定的模拟时钟时间，执行步骤S12，直至模拟时钟时间与终止时刻相等，记录负荷点的削减状态。

本发明提供的一种应用于有源配网的负荷削减法，首先设置初始时刻、终止时刻和较短的时间间隔，且时间间隔可以以小时为单位，从初始时刻开始，在每个时间间隔内执行相关步骤，以确定负荷点的削减状态，直至达到终止时刻，由此，能够表现出负荷点在不同时刻的削减状态，具有实时性，使得记录负荷点削减状态所得的记录结果更准确。

需要说明的是，在上述过程中，由于孤岛区包含多个蓄电池，每个蓄电池的额定容量和在同一时刻的荷电状态可能有所不同，为了平衡各个蓄电池之间的充放电情况，在孤岛运行的每一时刻，每个蓄电池需要释放的功率按照其最大放电功率的大小成比例分配，需要吸收的功率则按其最大吸收功率的大小成比例分配。

另外，为保证上述过程的顺利实现，需要对分布式电源的状态进行抽样，主要包括：

对于风机的状态抽样：分布式电源中的风机通常采用两状态马尔可夫模型，对于由m台风机组成的风电机组，其抽样方法为：首先，产生m个[0,1]间的随机数代表其抽样状态，根据产生的随机数确定其是否处于工作状态，统计处于工作状态的风机个数，即可得到整个风电机组在时间间隔内的实时出力。

光伏阵列的状态抽样：分布式电源中的光伏装置通常由诸多光伏面板串并联连接而成，因此可以用一个光伏阵列代表串并联的光伏面板。其采用在两状态马尔可夫模型的基础上增加降额运行状态的混合模型。首先产生一个[0,1]间的随机数R，将所有状态的概率在数轴[0,1]内累加排列，产生的随机数所落在的区间即代表光伏阵列所处状态。例如在图2中，P_u为正常状态的概率，P_e为降额状态的概率，P_d为故障状态的概率，若随机数R为P_u<R<P_u+P_e，说明光伏阵列处于降额运行状态。

蓄电池组的状态抽样：将含分布式电源的配电系统整体当成一个分布式发电系统，不考虑配电系统的具体网络结构，进行一次发电系统可靠性模拟后，可获得配电系统内蓄电池的荷电状态分布情况。

上述实施例提供的一种负荷削减法中，根据蓄电池的电池参数确定其在时间间隔内的实际吸收功率，可以包括：

根据电池参数计算蓄电池的最大吸收功率，根据最大吸收功率确定蓄电池对应的第二净交换功率，根据最大吸收功率和第二净交换功率确定蓄电池在时间间隔内的实际吸收功率。

本实施例中的电池参数包括额电容量、荷电状态及第一池的剩余容量，由此，可根据当前确定的模拟时钟时间蓄电池的额定容量、荷电状态及第一池的剩余容量，计算蓄电池在时间间隔内最大可接受的持续充电功率，即最大吸收功率；根据最大吸收功率确定与蓄电池对应的第二净交换功率；根据额定容量、最大吸收功率和第二净交换功率计算时间间隔内蓄电池的实际吸收功率。其中，可以按照下列公式计算与第二净交换功率：

$P_{\mathrm{ex}}^i\left(t\right)=\frac{P_{c\max }^i\left(t\right)\&times;Q_{\max ,i}}{\underset{i=1}{\overset{N_b}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{c\max }^i\left(t\right)\&times;Q_{\max ,i}}$

其中，t为当前确定的模拟时钟时间，为第二净交换功率，为最大吸收功率，Q_max,i为蓄电池在当前确定的模拟时钟时间的额定容量。

可以按照下列公式计算蓄电池实际吸收功率：

$P_{\mathrm{in}}^i\left(t\right)=\max (P_{c\max }^i\left(t\right),P_{\mathrm{ex}}^i\left(t\right)){\mathrm{\&eta;}}_c$

其中，为蓄电池实际吸收功率，η_c为充电效率，即外界为蓄电池进行充电后蓄电池的电量增长与外界充电电量的比值。

上述实施例提供的一种负荷削减法中，计算蓄电池在时间间隔内的实际释放功率，包括：

根据最大放电功率确定蓄电池对应的第三净交换功率，根据最大放电功率和第三净交换功率确定蓄电池在时间间隔内的实际释放功率。

其中，可以按照下列公式计算蓄电池对应的第三净交换功率；

$P_{\mathrm{ex}}^i\left(t\right)=\frac{P_{d\max }^i\left(t\right)\&times;Q_{\max ,i}}{\underset{i=1}{\overset{N_b}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{d\max }^i\left(t\right)\&times;Q_{\max ,i}}$

其中，t为当前确定的模拟时钟时间，为第三净交换功率，为最大放电功率，Q_max,i为蓄电池在当前确定的模拟时钟时间的额定容量，N_b为蓄电池的数量。

可以按照下列公式计算蓄电池的实际释放功率：

$P_{\mathrm{out}}^i\left(t\right)=\min (P_{d\max }^i\left(t\right),P_{\mathrm{ex}}^i\left(t\right)){/\mathrm{\&eta;}}_d$

其中，为实际释放功率，η_d为放电效率，即蓄电池进行放电后外界获得的电量与蓄电池电量减少值的比值。

请参阅图3，其示出了本发明实施例提供的一种应用于有源配网的可靠性评估方法的流程图，上述有源配网包括非电源元件和负荷点，该方法可以包括：

S21：生成与非电源元件一一对应的第一随机数，将第一随机数转换为第一无故障时间。

需要说明的是，非电源元件的模型采用两状态马尔可夫模型，如图4所示。其中，故障转移率为λ，修复转移率为μ，故障状态概率为P_d＝λ/(λ+μ)，正常状态概率为P_u＝μ/(λ+μ)。第一无故障时间可以按照下列公式计算：

$\mathrm{TTF}=-\frac{1}{\mathrm{\&lambda;}}\ln R_1$

其中，TTF为第一无故障时间，R₁为第一随机数，λ为故障转移率。

S22：确定最小的第一无故障时间为最小无故障时间；确定与最小无故障时间对应的第一非电源元件。

S23：生成与第一非电源元件对应的第二随机数，并将其转换为故障修复时间。

需要说明的是，可以按照下列公式计算故障修复时间：

$\mathrm{TTR}=-\frac{1}{\mathrm{\&mu;}}{\ln R}_2$

其中，TTR为故障修复时间，R₂为第二随机数，μ为修复转移率。

S24：确定模拟时钟由0经过最小无故障时间后的时间为第一模拟时钟时间，确定模拟时钟由0经过故障修复时间后的时间为第二模拟时钟时间。

S25：在第一模拟时钟时间至第二模拟时钟时间内，第一模拟时间作为初始时刻，第二模拟时间作为终止时刻，利用负荷削减法确定负荷点的可靠性参数。

S26：生成与第一非电源元件对应的第三随机数，并将其转换为第二无故障时间。

需要说明的是，可以按照下列公式计算第二无故障时间：

$\mathrm{TTF}=-\frac{1}{\mathrm{\&lambda;}}\ln R_3$

其中,TTF为第二无故障时间，R₃为第三随机数，λ为故障转移率。

需要说明的是，第一随机数、第二随机数和第三随机数均为0到1之间的数。

S27：将第二无故障时间、故障修复时间及第一无故障时间的和作为第一非电源元件对应的第一无故障时间，执行步骤S22，直至模拟时钟的时间达到预设时间点，执行步骤S28。

S28：统计可靠性参数得到第二统计结果，将第二统计结果作为可靠性评估结果。

需要说明的是，本实施例中的可靠性参数包括负荷点的停电次数，停电时间和缺供电量。常用的负荷点可靠性指标主要包括负荷点平均故障率、负荷点年平均停电时间和负荷点每次故障平均停电持续时间，其具体含义为：

负荷点平均故障率：负荷点平均故障率是统计指定时间内(通常为一年内)负荷点停电次数的期望值，单位一般为次/年。

负荷点年平均停电时间：负荷点年平均停电时间是指统计指定时间内(通常为一年内)负荷点停电时间的期望值，单位一般为小时/年。

负荷点每次故障平均停电持续时间：负荷点每次故障平均停电持续时间可通过下列公式计算得到：

$r=\frac{U}{\mathrm{\&lambda;}}$

其中，λ为负荷点平均故障率，U为负荷点年平均停电时间,r为负荷点每次故障平均停电持续时间，其单位一般为小时/次。

常用的系统可靠性指标主要包括系统平均停电频率指标、用户平均停电频率指标等，其具体含义为：

系统平均停电频率指标：停电次数除以用户总数的商。

用户平均停电频率指标：停电次数除以停电总用户数的商。

本实施例提供的一种应用于有源配网可靠性评估方法，与现有技术相比，本发明采用序贯抽样确定第一非电源元件，根据第一非电源元件对应的第一无故障时间确定模拟时钟时间，进而采用负荷削减法确定负荷点的可靠性参数，由此能够快速有效的获取可靠性参数，得到可靠性评估结果。

请参阅图5，其示出了上述实施例提供的一种可靠性评估方法中通过负荷削减法确定配电系统的负荷点的可靠性参数的流程图，可以包括以下步骤：

S251：将第二随机数转换为故障隔离时间，确定模拟时钟由0经过故障隔离时间后的时间为第三模拟时钟时间。

S252：在第一模拟时间，通过查询故障影响分类表确定配电系统的故障区、上游隔离区、上游无缝孤岛区、下游无缝孤岛区及下游隔离孤岛区。

S253：在第一模拟时钟时间至第三模拟时钟时间内，第一模拟时钟时间作为初始时刻，第三模拟时钟时间作为终止时刻，分别利用负荷削减法确定故障区、上游隔离区、上游无缝孤岛区及下游无缝孤岛区的负荷点的削减状态。

需要说明的是，故障区中负荷点的停电时间为故障修复时间；无影响区中的负荷点不停电；上游隔离区中负荷点的停电时间为故障隔离时间。

S254：在第三模拟时间至第二模拟时间内，下游无缝孤岛区包括第一下游无缝孤岛区和第二下游无缝孤岛区，下游隔离孤岛区包括第一下游隔离孤岛区和第二下游隔离孤岛区，第二下游无缝孤岛区与第一下游隔离孤岛区组成混合孤岛区，第三模拟时钟时间作为初始时刻，第二模拟时钟时间作为终止时刻，分别利用负荷削减法确定第一下游无缝孤岛区和混合孤岛区的负荷点的削减状态。

需要说明的是，下游隔离孤岛区和下游无缝孤岛区均为故障位置下游的区域，故障隔离前，即第一模拟时间至第三模拟时间内，下游无缝孤岛区运行于孤岛方式，而下游隔离孤岛区无法运行于孤岛方式，所有负荷点失电；故障隔离后，即第三模拟时间至第二模拟时间内，下游无缝孤岛区分为两部分，其中，第一下游无缝孤岛区仍运行于孤岛方式，而第二无缝孤岛区与下游隔离孤岛区的部分区域，即第一下游隔离孤岛区，形成一个大孤岛，即混合孤岛。

步骤255：统计配电系统的负荷点的削减状态，得到第一统计结果，根据第一统计结果计算并确定配电系统的负荷点的停电次数、停电时间和缺供电量，确定停电次数、停电时间和缺供电量为可靠性参数。

上述实施例提供的一种可靠性评估方法中，将第一随机数转换为第一无故障时间，可以包括：

根据与第一随机数对应的非电源元件的元件状态模型，其中元件状态模型如图6所示，将第一随机数转换为第一无故障时间。

上述实施例提供的一种可靠性评估方法中，确定最小的第一无故障时间为最小无故障时间，包括：

如果存在至少两个非电源元件对应的第一无故障时间相等，则随机选择其中一个作为最小无故障时间。

另外，上述实施例提供的一种可靠性评估方法中，还包括故障影响分类表的建立过程，故障影响分类表的建立过程包括：

输入与配电系统对应的网络结构；

当非电源元件处于故障状态时，根据配电系统的系统元件编码自动遍历配电系统的故障情况，建立故障影响分类表。

需要说明的是，计算机对于配电系统网架结构的拓扑情况是通过元件编码识别的，对元件进行编码后可方便快捷的遍历非电源元件的故障，由此，保证上述步骤的顺利实现。

利用MATLAB以IEEE RBTS配电网标准算例为基础对上述实施例提供的一种应用于有源配网的可靠性评估方法的应用效果进行测试验证，需要说明的是，MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，是一个可用于算法开发、数据可视化、数据分析及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。上述测试验证包括：

以改造的IEEE RBTS Bus6中的多分支馈线作为算例进行分析，其中改造后的系统结构示意图如图7所示，包括1段母线、30条馈线段、26个节点、23个配变、23个负荷点(LP1至LP23)、5个分布式电源、若干断路器和隔离开关。每个分布式电源包括同型号风机若干、1个光伏阵列和1个蓄电池组，具体参数如下：

风机：单台风机额定功率335kW；切入风速2.5m/s；额定风速12.5m/s；切出风速25m/s；拟合参数A、B、C分别为-39.58、6.37、2.02；平均风速为19.56m/s，风速分布标准差为10.06m/s；

光伏阵列：参数R_c和G_std分别为0.15kW/m²和1kW/m²；

蓄电池：每块蓄电池额定容量3000Ah，额定电压2V(6kWh)；参数c＝0.317，α＝1，k＝1.22，η_c＝η_d＝0.927，I_max＝610A；

元件故障率：馈线故障率为0.065次/年×km，配变故障率为0.015次/年，开关故障率为0.006次/年，平均修复时间均为5h，服从指数分布。故障隔离与负荷转带时间取恒定值1h。各馈线段长度和各负荷数据分别如表1和表2所示，每个负荷点的用户数均为1户。单台风机故障状态概率P_d＝7.3％；光伏阵列与蓄电池组的状态模型参数相同，故障状态概率P_d＝3.2％，降额状态概率P_e＝5％。

表1馈线段长度

长度(km)	馈线段序号
		0.6	7,13
0.75	9,27
		0.8	21
0.9	4,10
		1.6	3,5,8,15,20,28
2.5	2,6,18,23,26
		2.8	1,12,16,22,25,30
3.2	11,17,19,24,29
		3.5	14

表2负荷数据

负荷点序号	负荷峰值(kW)	负荷点序号	负荷峰值(kW)
				1,6	360.1	7,23	796.2
2	380.6	8,11,14,19	337.6
				3,13,17	653.4	9,21	737.4
4,18	686.4	10,12,16,22	340.9
				5	434.7	15,20	501.8

在所有分布式电源中蓄电池组额定容量均为0的情况下，该系统的可靠性指标随风机和光伏阵列容量的变化情况如图8～图10所示。图中横坐标代表每个分布式电源中风机与光伏阵列的额定容量，所有分布式电源中风机与光伏阵列的容量相同且同步变化。其中“风机+光伏”表示风机和光伏阵列的容量均为横坐标轴所对应的值。可以看出，风机、光伏等间歇性分布式电源的加入可以提高系统的可靠性水平，特别是在其容量增加的初始阶段。但是，当分布式电源的容量继续增加到一定程度后，其对可靠性的提升效果趋于饱和。在本算例的风速和光强数据下，风机对系统可靠性的提升效果优于光伏阵列

可见，本发明实施例提供的一种应用于有源配网的可靠性评估方法能够准确快速的获取评估结果，达到评估目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种应用于有源配网的负荷削减法，其特征在于，所述有源配网处于孤岛区，包括负荷点、分布式电源及蓄电池，所述方法包括：

步骤11：设定初始时刻、终止时刻及时间间隔，计算所述负荷点在其削减状态为1时在所述时间间隔内的总电量，确定所述初始时刻为模拟时钟时间；

步骤12：在当前确定的所述模拟时钟时间，计算所述孤岛区的第一净交换功率，判断所述第一净交换功率是否大于0，如果否，则控制所述分布式电源为所述蓄电池充电，根据所述蓄电池的电池参数确定其在所述时间间隔内的实际吸收功率，根据所述实际吸收功率计算并更新所述电池参数，执行步骤13；如果是，则根据所述电池参数确定所述蓄电池在所述时间间隔内的最大放电功率；判断所述最大放电功率是否满足预设条件，如果是，则计算所述蓄电池在所述时间间隔内的实际释放功率，根据所述实际释放功率计算并更新所述电池参数，执行步骤13，如果否，则确定所述总电量最小的负荷点，设定其削减状态为0，执行步骤13；

步骤13：将所述模拟时钟时间与所述时间间隔的和作为当前确定的模拟时钟时间，执行步骤12，直至所述模拟时钟时间与所述终止时刻相等，统计并记录所述负荷点的削减状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述蓄电池的电池参数确定其在所述时间间隔内的实际吸收功率，包括：

根据所述电池参数计算所述蓄电池的最大吸收功率，根据所述最大吸收功率确定所述蓄电池对应的第二净交换功率，根据所述最大吸收功率和所述第二净交换功率确定所述蓄电池在所述时间间隔内的实际吸收功率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述蓄电池在所述时间间隔内的实际释放功率，包括：

根据所述最大放电功率确定所述蓄电池对应的第三净交换功率，根据所述最大放电功率和所述第三净交换功率确定所述蓄电池在所述时间间隔内的实际释放功率。

4.一种应用于有源配网的可靠性评估方法，其特征在于，所述有源配网包括非电源元件和负荷点，所述方法包括：

步骤21：生成与所述非电源元件一一对应的第一随机数，将所述第一随机数转换为第一无故障时间；

步骤22：确定最小的所述第一无故障时间为最小无故障时间；确定与所述最小无故障时间对应的第一非电源元件；生成与所述第一非电源元件对应的第二随机数，并将其转换为故障修复时间；确定模拟时钟由0经过所述最小无故障时间后的时间为第一模拟时钟时间，确定所述模拟时钟由0经过所述故障修复时间后的时间为第二模拟时钟时间；

步骤23：在所述第一模拟时钟时间至所述第二模拟时钟时间内，所述第一模拟时间作为初始时刻，所述第二模拟时间作为终止时刻，利用如权利要求1至3任一项所述的负荷削减法确定所述负荷点的可靠性参数；生成与所述第一非电源元件对应的第三随机数，并将其转换为第二无故障时间，将所述第二无故障时间、所述故障修复时间及所述第一无故障时间的和作为所述第一非电源元件对应的第一无故障时间，执行步骤22，直至所述模拟时钟的时间达到预设时间点，统计所述可靠性参数得到第一统计结果，将所述第一统计结果作为可靠性评估结果。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤23中的通过负荷削减法确定所述配电系统的负荷点的可靠性参数，包括：

步骤231：将所述第二随机数转换为故障隔离时间，确定所述模拟时钟由0经过所述故障隔离时间后的时间为第三模拟时钟时间；在所述第一模拟时间，通过查询故障影响分类表确定所述配电系统的故障区、上游隔离区、上游无缝孤岛区、下游无缝孤岛区及下游隔离孤岛区；

步骤232：在所述第一模拟时钟时间至所述第三模拟时钟时间内，所述第一模拟时钟时间作为所述初始时刻，所述第三模拟时钟时间作为所述终止时刻，分别利用所述负荷削减法确定所述故障区、所述上游隔离区、所述上游无缝孤岛区及所述下游无缝孤岛区的负荷点的削减状态；在所述第三模拟时间至所述第二模拟时间内，所述下游无缝孤岛区包括第一下游无缝孤岛区和第二下游无缝孤岛区，所述下游隔离孤岛区包括第一下游隔离孤岛区和第二下游隔离孤岛区，所述第二下游无缝孤岛区与所述第一下游隔离孤岛区组成混合孤岛区，所述第三模拟时钟时间作为所述初始时刻，所述第二模拟时钟时间作为所述终止时刻，分别利用所述负荷削减法确定所述第一下游无缝孤岛区和所述混合孤岛区的负荷点的削减状态；

步骤233：统计所述配电系统的负荷点的削减状态，得到第二统计结果，根据所述第二统计结果计算并确定所述配电系统的负荷点的停电次数、停电时间和缺供电量，确定所述停电次数、所述停电时间和所述缺供电量为所述可靠性参数。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述第一随机数转换为第一无故障时间，包括：

根据与所述第一随机数对应的所述非电源元件的元件状态模型，将所述第一随机数转换为所述第一无故障时间。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定最小的所述第一无故障时间为最小无故障时间，包括：

如果存在至少两个所述非电源元件对应的所述第一无故障时间相等，则随机选择其中一个作为最小无故障时间。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述故障影响分类表的建立过程，所述故障影响分类表的建立过程包括：

输入与所述配电系统对应的网络结构；

当所述非电源元件处于故障状态时，根据所述配电系统的系统元件编码自动遍历所述配电系统的故障情况，建立故障影响分类表。