CN105470949B - 考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法，属于电力系统可靠性分析技术领域。该方法首先计算每个等效节点在系统中的可转供概率和本身的物理故障率，在此基础上得到该等效节点在系统中的不可靠性；接着枚举系统中等效故障节点，根据故障位置，将受影响用户分为两类节点；最后在前两步基础上得到反映配电网可靠性的指标。该方法以概率学和简化后的配电网拓扑图为基础，不仅考虑到配电网中复杂转供约束的影响，而且将等效节点能否转供视为不确定事件，适合评估实际情况下的配电网可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法。
背景技术
随着近几年科学技术的发展，电力系统网架越来越完善并且结构也越来越复杂，虽然设备出现故障后仍能保证为大部分用户持续供电，但用户对电力系统供电可靠性的要求也越来越高。之前人们更多地关注输电网可靠性，然而造成用户停电的往往是配电系统故障，据统计，由配电网故障引起的停电占所有停电的绝大部分。因此，有必要评估配电网可靠性，以保证电力系统的安全可靠运行。
配电网可靠性分析方法主要为解析法和模拟法，但随着配电网络的扩大，该类算法的计算量急剧上升，并且该类算法大多未计及故障后的负荷转移或者未考虑负荷转移时的波动性，难以满足可靠性精确性的要求，所以开发一种算法简单并且考虑负荷转移波动性的配电网可靠性算法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法，该方法以简化后的配电网为基础，有效减少计算规模，同时考虑等效节点可转供的不确定性，使之更加符合实际配电网运行情况，计算出的配电网可靠性指标具有参考意义。
本发明的技术解决方案是该考虑复杂转供的配电网可靠性评估方便包含以下步骤：
步骤S1：计算每个等效节点在该系统中的不可靠性；每个等效节点在系统中的不可靠性由两部分组成：一是该等效节点本身的物理故障率λs，它是由元件的制造工艺和元件之间的连接关系决定的，与整个系统关系微小；二是该等效节点在系统中的可转供概率Pi，它是与整个配电网的拓扑结构有关；每个等效节点由一个或多个配电网元件组成，根据历史数据或元件出厂参数得到每个元件的故障修复时间ti和故障率λi，再由元件之间的拓扑结构求出等效节点故障修复时间Ts和故障率λs，同时由历史数据得到等效节点故障隔离时间Tg，对于等效节点的故障率λs和故障修复时间Ts如下列所示：
其中λ1至λm是拓扑关系为串联元件的故障率，λm+1至λn-1是拓扑关系为并联元件的故障率，p为一些保护元件的熔断器可靠率；相应的ti为对应元件的故障修复时间，Ta为并联元件的平均修复时间；
每个等效节点负荷是波动的，服从正态分布：
其中μ为数学期望，σ2为方差；由于负荷是波动的，所以每个节点能否转供是个概率性事件，记每个等效节点的可转供概率为Pi，则每个等效节点在系统中的不可靠性为：
步骤S2：枚举故障节点/预安排停电节点；对于随机性的故障配电网可靠性分析，遍历系统中所有等效节点；对于预安排停电系统可靠性分析，对特定等效节点单独分析；
步骤S3：等效节点归类；将受影响的用户分为两类，一类节点为停电一次，停电时间为故障隔离时间；另一类节点为停电一次，停电时间为故障修复时间；
步骤S4：可靠性计算；计算配电网可靠性以系统用户平均故障停电次数FAIFI、系统用户平均故障停电时间TAIDI为指标，可靠性指标计算公式如下式所示：
其中n为系统节点总数，N1i、N2i为节点i发生故障时系统中1、2类节点的用户数，Ni为系统总的用户数。
本发明的优点是：该方法以概率学和简化后的配电网拓扑图为基础，不仅考虑到配电网中复杂转供约束的影响，而且将等效节点能否转供视为不确定事件，适合评估实际情况下的配电网可靠性。
附图说明
图1为本发明考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法算法流程图；
图2为本发明考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法转供概率算法流程示意图；
图3为本发明考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法单个节点j发生故障时节点i(i≠j)可转供概率Pji算法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明，具体的配电网可靠性评估方法算法流程如图1所示。
考虑复杂转供的配电网可靠性分析包括以下步骤：
步骤S1：计算每个等效节点在该系统中的不可靠性；每个等效节点在系统中的不可靠性由两部分组成：一是该等效节点本身的物理故障率λs，它是由元件的制造工艺和元件之间的连接关系决定的，与整个系统关系微小；二是该等效节点可转供概率Pi，它是与整个配电网的拓扑结构有关；
每个等效节点由一个或多个配电网元件组成，根据历史数据或元件出厂参数得到每个元件的故障修复时间Ti和故障率λi，再由元件之间的拓扑结构求出等效节点故障修复时间Ts和故障率λs，同时由历史数据经验得到节点故障隔离时间Tg，对于等效节点的故障率λs和故障修复时间Ts如下列所示：
其中λ1至λm是拓扑关系为串联元件的故障率，λm+1至λn-1是拓扑关系为并联元件的故障率，p为一些保护元件的熔断器可靠率；相应的ti为对应元件的故障修复时间，Ta为并联元件的平均修复时间，
每个等效节点负荷是波动的，服从正态分布：
其中μ为数学期望，σ2为方差；
由于负荷是波动的，所以每个节点能否转供是个概率性事件，记每个等效节点的可转供概率为Pi，则每个等效节点在系统中的不可靠性：
每个等效节点在系统中可转供概率算法步骤如下：
1.在计算机中建立该配电网模型；
2.输入每个等效节点正态分布参数：数学期望μi和方差σ2 i，则每个等效节点负荷功率按照各自的正态分布参数随机波动；
3.对某特定联络馈线、特定故障节点j，在馈线输入指定转供功率时，可模拟出在满足一定转供次数时，要求可转供概率节点i的转供次数，即得到Pji；
4.在3的基础上对某特定联络馈线l，枚举所有可能故障节点j(j≠i)，得到被求等效节点i的可转供概率Pli；
5.在4的基础上对所有联络线分析，得到被求等效节点i的总可转供概率Pi；
6.依次对每个等效节点重复3、4、5步骤，得到每个节点的可转供概率；
步骤S2：枚举故障节点/计划预停电节点；对于随机性的故障配电网可靠性分析，遍历系统中所有等效节点；对于预安排停电系统可靠性分析，对特定等效节点单独分析；
步骤S3：等效节点归类；将受影响的用户分为两类：一类节点为停电一次，停电时间为故障隔离时间；另一类节点为停电一次，停电时间为故障修复时间；
步骤S4：可靠性计算；计算配电网可靠性以系统用户平均故障停电次数FAIFI、系统用户平均故障停电时间TAIDI为指标，可靠性指标计算公式如下式所示：
其中n为系统节点总数，N1i、N2i为节点i发生故障时系统中1、2类节点的用户数，Ni为系统总的用户数。
Claims (5)
1.考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法，其特征在于：它包含以下步骤：
步骤S1：计算每个等效节点在系统中的不可靠性；每个等效节点在系统中的不可靠性由两部分组成：一是该等效节点本身的物理故障率λs，它是由元件的制造工艺和元件之间的连接关系决定的，与整个系统关系微小；二是该等效节点可转供概率Pi，它是与整个配电网的拓扑结构有关；综合考虑这两种参数，得到每个等效节点在系统中的不可靠性；每个等效节点由一个或多个配电网元件组成，根据历史数据或元件出厂参数得到每个元件的故障修复时间Ti和故障率λi，再由元件之间的拓扑结构求出等效节点故障修复时间Ts和故障率λs，同时由历史数据经验得到节点故障隔离时间Tg，对于等效节点的故障率λs和故障修复时间Ts如下列所示：
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其中λ1至λm是拓扑关系为串联元件的故障率，λm+1至λn-1是拓扑关系为并联元件的故障率，p为一些保护元件的熔断器可靠率；相应的ti为对应元件的故障修复时间，Ta为并联元件的平均修复时间；
每个等效节点在系统中可转供概率算法步骤如下：
1)在计算机中建立该配电网模型；
2)输入每个等效节点正态分布参数：数学期望μi和方差σ2 i，则每个等效节点负荷功率按照各自的正态分布参数随机波动；
3)对某特定联络馈线、特定故障节点j，在馈线输入指定转供功率时，可模拟出在满足一定转供次数时，要求可转供概率节点i的转供次数，即得到Pji；
4)在3)的基础上对某特定联络馈线l，枚举所有可能故障节点j(j≠i)，得到被求等效节点i的可转供概率Pli；
5)在4)的基础上对所有联络线分析，得到被求等效节点i的总可转供概率Pi；
依次对每个等效节点重复3)、4)、5)步骤，得到每个节点的可转供概率；
步骤S2：枚举故障节点/预安排停电节点；对于随机性的故障配电网可靠性分析，遍历系统中所有等效节点；对于预安排停电系统可靠性分析，对特定等效节点单独分析；
步骤S3：等效节点归类；根据等效节点故障位置实现系统所有节点分类；
步骤S4：可靠性计算；在步骤S1得到所有节点在系统中的不可靠性和步骤S3所有节点分类的基础上，计算系统可靠性指标。
2.根据权利要求1所述的考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法，其特征在于：每个等效节点在系统中的不可靠性由该等效节点在系统中的可转供概率和本身的物理故障率组成：
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由此将含有复杂转供网络的配电网转化为只含有单一电源的简单网络。
3.根据权利要求2所述的考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法，其特征在于：每个节点的可转供的概率Pi由总的转供馈线条数决定的，计算公式为：
Pi＝1-(1-P1i)(1-P2i)…(1-Pni) (2)
其中Pli为每个联络馈线l对节点i可转供的概率。
4.根据权利要求3所述的考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法，其特征在于：每个联络馈线对节点i可转供的概率Pli是受故障节点j(j≠i)影响的，计算公式为：
其中Pji定义为对于某一特定联络馈线，当节点j出现故障时节点i能被转供的概率。
5.根据权利要求4所述的考虑复杂转供的配电网可靠性评估方法，其特征在于：Pji由计算机算法求得，在计算机中建立该配电网模型，在某特定联络馈线输入固定功率时，输入各个节点的正态分布参数，当节点j出现故障时，得到在总次数中节点i(j≠i)可转供的次数，即得到Pji。
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