CN107292532A - 一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，用于解决目前电力系统传统可靠性评估方法很少同时考虑元件或系统故障率、维修率、转换率以及电网运行方式变化的影响，计算方法适用性、实用性和应用性也难以得到满足的技术问题。本发明实施例方法包括：对工作系统的电源系统为双母线接线、备用系统的备用电源系统为双母线接线的五状态空间的一供一备配电网考虑配电线路和负荷母线故障率、维修率以及备用模型转化率等的影响，构建基于五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估模型，计算涵盖工作系统和备用系统所有电源、线路和负荷母线故障率和维修率影响的一供一备配电网供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法。
背景技术
可靠性评估一直是电力系统主要和重要的工作内容，是电力系统规划设计工作的常规任务。在现代配电网中，供电能力日益增强、复杂性不断增多、需求性逐渐增大，对供电可靠性要求也日益增高。同时，随着配电网容量规模日渐扩大、结构特性日益复杂，不同用户对可靠性需求水平也不相同，因此不同用户的供电网络总会有很大的差异性。不同结构的配电网有不同的元件配置，而且数量不尽相同，因使用年限的不同其故障率、维修率也不尽相同，元件数量影响配电网供电可靠性。由于不同结构特性的配电网运行方式不同，在不同负荷水平、地理环境、气象条件与运行方式下其运行率也有非常大的差异，对供电可靠性有着不同的影响。
1933年Lyman和Dean等人开创电力系统可靠性评估的先例，采用概率方法构建电力系统可靠性模型并提出可靠性评估方法，旨在解决电网元件维修的工作问题。1947年，Calabrese首次提出了供电功率不足概率的概念，在电力系统可靠性中考虑了发电容量的影响。1950年以后，电力系统可靠性的蒙特卡罗方法开始得到应用，其基本原理是采用抽样方法，通过模拟计算获得足够大的样本值，进而采用统计方法计算电力系统可靠性概率指标。1964年，Desieno和stine采用马尔科夫数学方法构建述电力系统可靠性模型，形成了电力系统可靠性评估的马尔科夫方法，使得电力系统可靠性评估从随机变量模型的评估阶段发展到了随机过程模型的评估阶段。1970年以后，我国电力系统可靠性评估开始得到高度重视和关注，取得了丰富的研究成果并在生产系统中获得广泛应用，这些成果中大部分是以经典的蒙特卡罗方法和马尔科夫方法为基础。
传统的配电网供电可靠性评估主要从规划设计角度出发，在假设元件可靠性评估模型和参数固定不变的情况下采用长期统计平均值的方法评估元件可靠性，采用系统的理论计算配电网供电可靠性指标。基于元件故障率的电力系统供电可靠性评估针对的是平稳状态，但是不同供电网络的元件在不同负荷水平、地理环境、气象条件与运行方式下总会处于不同运行状态和方式，元件的这种运行状态和运行方式也总会影响整个电力系统供电可靠性，如果再考虑元件故障率和维修率，供电可靠性评估变得更为复杂。
电力系统传统可靠性评估方法很少同时考虑元件或系统故障率、维修率、转换率以及电网运行方式变化的影响，更少考虑备用元件或系统故障率、维修率、运行率以及电网运行方式变化的影响，计算方法适用性、实用性和应用性也难以得到满足。
发明内容
本发明实施例提供了一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，解决了目前电力系统传统可靠性评估方法很少同时考虑元件或系统故障率、维修率、转换率以及电网运行方式变化的影响，更少考虑备用元件或系统故障率、维修率、运行率以及电网运行方式变化的影响，计算方法适用性、实用性和应用性也难以得到满足的技术问题。
本发明实施例提供的一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，包括：
工作系统、备用系统、备用母线；
工作系统包括有电源系统A、电源母线A、配电线路A、负荷母线A，电源系统包括第一电源系统A1和第二电源系统A2，第一电源系统A1与电源母线A、配电线路A、负荷母线A构成第一工作子系统，第二电源系统A2与电源母线A、配电线路A、负荷母线A构成第二工作子系统，第一工作子系统和第二工作子系统构成工作系统；
备用系统包括有备用电源系统B、电源母线B、配电线路B、负荷母线B，备用电源系统包括第一电源系统B1和第二电源系统B2，第一电源系统B1与电源母线B、配电线路B、负荷母线B构成第一备用子系统，第二电源系统B2与电源母线B、配电线路B、负荷母线B构成第二备用子系统，第一备用子系统和第二备用子系统构成备用系统；
工作系统还包括有工作断路器，备用系统还包括有备用断路器；
工作系统通过工作断路器经备用母线与备用断路器连接；
方法步骤包括：根据工作系统和备用系统的故障数据，分别获取第一电源系统A1的故障率、第二电源系统A2的故障率、配电线路A的故障率、负荷母线A的故障率及第一电源系统B1的故障率、第二电源系统B2的故障率、配电线路B的故障率、负荷母线B的故障率；
根据工作系统和备用系统的维修数据，分别获取第一电源系统A1的维修率、第二电源系统A2的维修率、配电线路A的维修率、负荷母线A的维修率及第一电源系统B1的维修率、第二电源系统B2的维修率、配电线路B的维修率、负荷母线B的维修率；
根据第一电源系统A1的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率构建第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一工作子系统的故障率及维修率；
根据第二电源系统A2的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率构建第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第二工作子系统的故障率及维修率；
根据第一电源系统B1的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率构建第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一备用子系统的故障率及维修率；
根据第二电源系统B2的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率构建第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第二备用子系统的故障率及维修率；
根据第一工作子系统的故障率及维修率、第二工作子系统的故障率及维修率、第一备用子系统的故障率及维修率、第二备用子系统的故障率及维修率构建一供一备配电网可靠性评估的五状态空间模型；
根据一供一备配电网可靠性评估的五状态空间模型计算一供一备配电网的故障率。
可选地，根据工作系统和备用系统的故障数据，分别获取第一电源系统A1的故障率、第二电源系统A2的故障率、配电线路A的故障率、负荷母线A的故障率及备用电源系统的故障率、配电线路B的故障率、负荷母线B的故障率包括：
根据从数据库获取到的第一电源系统A1、第二电源系统A2、配电线路A、负荷母线A、备用电源系统、配电线路B、负荷母线B因接地、短路、雷击或人为因素造成的故障数据，计算第一电源系统A1的故障率、第二电源系统A2的故障率、配电线路A的故障率、负荷母线A的故障率及备用电源系统的故障率、配电线路B的故障率、负荷母线B的故障率。
可选地，根据工作系统和备用系统的维修数据，分别获取第一电源系统A1的维修率、第二电源系统A2的维修率、配电线路A的维修率、负荷母线A的维修率及备用电源系统的维修率、配电线路B的维修率、负荷母线B的维修率包括：
根据从数据库获取到的第一电源系统A1、第二电源系统A2、配电线路A、负荷母线A、备用电源系统、配电线路B、负荷母线B因接地、短路、雷击或人为因素造成的故障数据，计算第一电源系统A1的维修率、第二电源系统A2的维修率、配电线路A的维修率、负荷母线A的维修率及备用电源系统的维修率、配电线路B的维修率、负荷母线B的维修率。
可选地，根据第一电源系统A1的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率构建第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型包括：
根据第一电源系统A1的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率，构建在第一电源系统A1、配电线路A、负荷母线A只发生单一或m重故障的情况下第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型。
可选地，根据第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一工作子系统的故障率及维修率包括：
根据第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一工作系统的故障率及发生单一故障或m重故障的维修率。
可选地，根据第二电源系统A2的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率构建第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型包括：
根据第二电源系统A2的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率，构建在第二电源系统A2、配电线路A、负荷母线A只发生单一或m重故障的情况下第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型。
可选地，根据第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第二工作子系统的故障率及维修率包括：
根据第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算工作系统的故障率及发生单一故障或m重故障的维修率。
可选地，根据第一电源系统B1的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率构建第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型包括：
根据第一电源系统B1的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率，构建在备用电源系统、配电线路B、负荷母线B只发生单一或m重故障的情况下第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型。
可选地，根据第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一备用子系统的故障率及维修率包括：
根据第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一备用子系统的故障率及发生单一故障或m重故障的维修率。
可选地，根据第二电源系统B2的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率构建第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型包括：
根据第二电源系统B2的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率，构建在备用电源系统、配电线路B、负荷母线B只发生单一或m重故障的情况下第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供了一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，对工作系统的电源系统为双母线接线、备用系统的备用电源系统为双母线接线的五状态空间的一供一备配电网考虑配电线路和负荷母线故障率、维修率以及备用模型转化率等的影响，构建基于五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估模型，可以计算涵盖工作系统和备用系统所有电源、线路和负荷母线故障率和维修率影响的一供一备配电网供电可靠性水平，反映了工作系统和备用系统线路和负荷母线等元件数量随负荷母线供电可靠性的变化情况，反映了工作系统和备用系统元件故障状态和检修状态对任意负荷母线供电可靠性的影响机理，反映了工作系统和备用系统互为备用运行并提高供电可靠性水平的机理，为配电网供电可靠性提供理论指导，为配电网可持续性运行提供必要的技术支撑，解决了目前电力系统传统可靠性评估方法很少同时考虑元件或系统故障率、维修率、转换率以及电网运行方式变化的影响，更少考虑备用元件或系统故障率、维修率、运行率以及电网运行方式变化的影响，计算方法适用性、实用性和应用性也难以得到满足的技术问题。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种一供一备配电系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一供一备配电系统的五状态空间示意图；
图3为本发明实施例提供的一供一备配电系统供电可靠性评估的五状态空间示意图；
图4为本发明实施例提供的一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，用于解决目前电力系统传统可靠性评估方法很少同时考虑元件或系统故障率、维修率、转换率以及电网运行方式变化的影响，更少考虑备用元件或系统故障率、维修率、运行率以及电网运行方式变化的影响，计算方法适用性、实用性和应用性也难以得到满足的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于理解，首先对本发明实施例中提供的一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法所针对的一供一备配电系统进行详细的描述。
请参阅图1，一供一备配电系统包括：工作系统、备用系统、备用母线；
工作系统包括有电源系统A、电源母线A(图中Am2)、配电线路A(图中2a)、负荷母线A(图中3a)，电源系统包括第一电源系统A1(图中Am1a)和第二电源系统A2(图中Am1b)，第一电源系统A1与电源母线A、配电线路A、负荷母线A构成第一工作子系统，第二电源系统A2与电源母线A、配电线路A、负荷母线A构成第二工作子系统，第一工作子系统和第二工作子系统构成工作系统；
备用系统包括有备用电源系统B、电源母线B(图中Bm2)、配电线路B(图中2b)、负荷母线B(图中3b)，备用电源系统包括第一电源系统B1(图中Bm1a)和第二电源系统B2(图中B2)，第一电源系统B1与电源母线B、配电线路B、负荷母线B构成第一备用子系统，第二电源系统B2与电源母线B、配电线路B、负荷母线B构成第二备用子系统，第一备用子系统和第二备用子系统构成备用系统；
其中，图中的A1、A2、A3、…、分别为负荷母线A1、负荷母线A2、负荷母线A3、…、负荷母线ANA；B1、B2、B3、…、分别为负荷母线B1、负荷母线B2、负荷母线B3、…、负荷母线
工作系统还包括有工作断路器5，备用系统还包括有备用断路器6；
工作系统通过工作断路器5经备用母线4与备用断路器6连接；
工作系统和备用系统电源均采用双母线接线时一供一备配电网有五个状态，其一是工作系统1、工作系统2、备用系统1、备用系统2均处于正常状态(为便于叙述，将第一工作子系统、第二工作子系统、第一备用子系统、第二备用子系统分别简称为工作系统1、工作系统2、备用系统1、备用系统2)；其二是工作系统1处于故障状态，而工作系统2、备用系统1、备用系统2处于正常状态；其三是工作系统1和工作系统2均处于故障状态，而备用系统1和备用系统2处于正常状态；其四是工作系统1、工作系统2和备用系统1均处于故障状态，而备用系统2处于正常状态；其五是工作系统1、工作系统2、备用系统1、备用系统2均处于故障状态，称为五状态空间，如图2所示。工作系统和备用系统电源均采用双母线接线时一供一备配电网供电可靠性评估的五状态空间如图3所示。
基于五状态空间的工作系统和备用系统电源均采用双母线接线时一供一备配电网供电可靠性评估的基本原理是由第一电源系统A1以及NA条配电线路A和NA条负荷母线A组成的第一工作子系统形成一个串联系统，由第二电源系统A2以及NA条配电线路A和NA条负荷母线A组成的第二工作子系统形成一个串联系统，由第一电源系统B1以及NB条配电线路A和NB条负荷母线A组成的备用系统形成一个串联系统，由第二电源系统B2以及NB条配电线路A和NB条负荷母线A组成的备用系统形成一个串联系统，四个串联系统形成一个互为备用的供电系统，利用五状态空间的可靠性分析方法并考虑配电线路A和负荷母线A故障率、维修率以及备用模型转化率等影响，构建基于五状态空间的工作系统和备用系统电源均采用双母线接线时一供一备配电网供电可靠性评估模型，利用备用系统可靠性原理提出工作系统和备用系统电源均采用双母线接线时一供一备配电网供电可靠性的两元件(全元件)的五状态空间评估方法。
本发明所构建的工作系统和备用系统电源均采用双母线接线时一供一备配电网系统借助多次电路转换过程和环节来提高不同负荷点的供电可靠性水平：1)在第一电源系统A1故障时由备用断路器闭合将负荷转由第二电源系统A2供电；或2)在第二电源系统A2故障时由工作断路器闭合将负荷转由第一电源系统A1供电；或3)在第一电源系统A1和第二电源系统A2均故障时由备用母线上备用断路器闭合将负荷转由第一电源系统B1或第二电源系统B2供电。
请参阅图4，本发明实施例提供了一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法的一个实施例，包括：
101、根据工作系统和备用系统的故障数据，分别获取第一电源系统A1的故障率、第二电源系统A2的故障率、配电线路A的故障率、负荷母线A的故障率及第一电源系统B1的故障率、第二电源系统B2的故障率、配电线路B的故障率、负荷母线B的故障率；
102、根据工作系统和备用系统的维修数据，分别获取第一电源系统A1的维修率、第二电源系统A2的维修率、配电线路A的维修率、负荷母线A的维修率及第一电源系统B1的维修率、第二电源系统B2的维修率、配电线路B的维修率、负荷母线B的维修率；
103、根据第一电源系统A1的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率构建第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
104、根据第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一工作子系统的故障率及维修率；
105、根据第二电源系统A2的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率构建第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
106、根据第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第二工作子系统的故障率及维修率；
107、根据第一电源系统B1的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率构建第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
108、根据第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一备用子系统的故障率及维修率；
109、根据第二电源系统B2的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率构建第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
1010、根据第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第二备用子系统的故障率及维修率；
1011、根据第一工作子系统的故障率及维修率、第二工作子系统的故障率及维修率、第一备用子系统的故障率及维修率、第二备用子系统的故障率及维修率构建一供一备配电网可靠性评估的五状态空间模型；
1012、根据一供一备配电网可靠性评估的五状态空间模型计算一供一备配电网的故障率。
本发明实施例提供了一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，对工作系统的电源系统为双母线接线、备用系统的备用电源系统为双母线接线的五状态空间的一供一备配电网考虑配电线路和负荷母线故障率、维修率以及备用模型转化率等的影响，构建基于五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估模型，可以计算涵盖工作系统和备用系统所有电源、线路和负荷母线故障率和维修率影响的一供一备配电网供电可靠性水平，反映了工作系统和备用系统线路和负荷母线等元件数量随负荷母线供电可靠性的变化情况，反映了工作系统和备用系统元件故障状态和检修状态对任意负荷母线供电可靠性的影响机理，反映了工作系统和备用系统互为备用运行并提高供电可靠性水平的机理，为配电网供电可靠性提供理论指导，为配电网可持续性运行提供必要的技术支撑，解决了目前电力系统传统可靠性评估方法很少同时考虑元件或系统故障率、维修率、转换率以及电网运行方式变化的影响，更少考虑备用元件或系统故障率、维修率、运行率以及电网运行方式变化的影响，计算方法适用性、实用性和应用性也难以得到满足的技术问题。
以上为对本发明实施例提供的一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法的一个实施例详细描述，以下将对本发明实施例提供的一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法的另一个实施例进行详细描述。
本发明实施例提供了一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法的一个实施例，包括：
201、根据工作系统和备用系统的故障数据，分别获取第一电源系统A1的故障率λSAm1、第二电源系统A2的故障率λSAm2、配电线路A的故障率λSALi，i＝1,2,...,NA、负荷母线AλSABi，i＝1,2,...,NA的故障率及第一电源系统B1的故障率λSBm1、第二电源系统B2的故障率λSBm2、配电线路B的故障率λSBLi，i＝1,2,...,NB、负荷母线BλSBBi，i＝1,2,...,NB的故障率；
202、根据工作系统和备用系统的维修数据，分别获取第一电源系统A1的维修率μSAm1、第二电源系统A2的维修率μSAm2、配电线路A的维修率μSALi，i＝1,2,...,NA、负荷母线A的维修率μSABi，i＝1,2,...,NA及第一电源系统B1的维修率μSBm1、第二电源系统B2的维修率μSBm2、配电线路B的维修率μSBi，i＝1,2,...,NB、负荷母线B的维修率μSBBi，i＝1,2,...,NB；
203、根据第一电源系统A1的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率构建第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据第一工作子系统与第一电源系统A1的连接关系以及配电线路A和负荷母线A的故障率和维修率特征，针对不同负荷母线A在电源母线A与备用母线之间的相对关系，考虑第一电源系统A1、配电线路A和负荷母线A等三种元件只发生单一或m重故障的情况，构建第一工作子系统第k(k＝1,2,...,NA)条负荷母线A可靠性的二状态空间模型：
式中，仅在第一工作子系统配电线路A上发生m重故障时：
仅在第一工作子系统负荷母线A上发生m重故障时：
在第一电源系统A1及其配电线路A上发生m重故障时：
在第一电源系统A1及其负荷母线A上发生m重故障时：
在第一工作子系统的配电线路A和负荷母线A上发生m重故障时：
在第一工作子系统的第一电源系统A1、配电线路A和负荷母线A上发生m重故障时：
式中，kSA1ma为第一电源系统A1故障状态，当故障时kSA1ma＝1，当未故障时kSA1ma＝0；kSALi为第一工作子系统第i条配电线路A故障状态，当故障时kSALi＝1，当未故障时NFAL为第一工作子系统配电线路A发生故障的数量；kSABi为第一工作子系统第i条负荷母线A故障状态，当故障时kSABi＝1，当未故障时kSABi＝0，
204、根据第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一工作子系统的故障率及维修率；
利用[PA1 PA2]·A＝[PA1 PA2]及PA1+PA2＝1，计算第一工作子系统故障率λA1＝PA2，发生单一或m重故障的维修率为μA1＝b21。
205、根据第二电源系统A2的故障率和维修率、配电线路A的故障率和维修率、负荷母线A的故障率和维修率构建第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据第二工作子系统与第二电源系统A2的连接关系以及配电线路A和负荷母线A的故障率和维修率特征，针对不同负荷母线A在电源母线A与备用母线之间的相对关系，考虑第二电源系统A2、配电线路A和负荷母线A等三种元件只发生单一或m重故障的情况，构建第二工作子系统第k(k＝1,2,...,NA)条负荷母线A可靠性的二状态空间模型：
式中，仅在第二工作子系统配电线路A上发生m重故障时：
仅在第二工作子系统负荷母线A上发生m重故障时：
在第二电源系统A2及其配电线路A上发生m重故障时：
在第二电源系统A2及其负荷母线A上发生m重故障时：
在第二工作子系统配电线路A和负荷母线A上发生m重故障时：
在第二工作子系统的第二电源系统A2、配电线路A和负荷母线A上发生m重故障时：
式中，kSAm1b为第二电源系统A2故障状态，当故障时kSAm1b＝1，当未故障时kSAm1b＝0；kSALi为第二工作子系统第i条配电线路A故障状态，当故障时kSALi＝1，当未故障时kSALi＝0，NFAL为第一工作子系统配电线路A发生故障的数量；kSABi为第二工作子系统第i条负荷母线A故障状态，当故障时kSABi＝1，当未故障时kSABi＝0，
206、根据第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第二工作子系统的故障率及维修率；
利用[PA1 PA2]·A＝[PA1 PA2]及PA1+PA2＝1，计算第二工作子系统故障率λA2＝PA2，发生单一或m重故障的维修率为μA2＝b21。
207、根据第一电源系统B1的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率构建第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
构建从工作系统的负荷侧电源母线A第k(k＝1,2,...,NA)条负荷母线A至第一电源系统B1之间的扩大备用系统B-1可靠性的二状态空间模型：
式中，仅在扩大备用系统B-1配电线路B上发生m重故障时：
仅在扩大备用系统B-1负荷母线B上发生m重故障时：
在扩大备用系统B-1的第一电源系统B1和配电线路B上发生m重故障时：
在扩大备用系统B-1的第一电源系统B1和负荷母线B上发生m重故障时：
在扩大备用系统B-1的配电线路B和负荷母线B上发生m重故障时：
在扩大备用系统B-1的第一电源系统B1、配电线路B和负荷母线B上发生m重故障时：
式中，kSBm1a为扩大备用系统B-1的第一电源系统B1故障状态，当故障时kSBm1a＝1，当未故障时kSBm1a＝0；kSBLi为从备用母线至第一电源系统B1之间的备用系统B第i条配电线路A故障状态，当故障时kSBLi＝1，当未故障时kSBLi＝0，NFBL为从备用母线至第一电源系统B1之间的备用系统配电线路A发生故障的数量；kSBBi为从备用母线至第一电源系统B1之间的备用系统第i条负荷母线A故障状态，当故障时kSBBi＝1，当未故障时kSBBi＝0，NFBB为从备用母线至第一电源系统B1之间的备用系统的负荷母线B发生故障的数量；kSA-BLi为从工作系统第k负荷母线A至备用母线系统之间的剩余工作系统第i条配电线路A故障状态，当故障时kSA-BLi＝1，当未故障时kSA-BLi＝0，NFB-AL为从工作系统第k负荷母线A至备用母线系统之间的剩余工作系统配电线路A发生故障的数量；kSA-BBi为从工作系统第k负荷母线A至备用母线系统之间的剩余工作系统第i条负荷母线A故障状态，当故障时kSA-BBi＝1，当未故障时kSA-BBi＝0，NFB-AB为从工作系统第k负荷母线A至备用母线系统之间的剩余工作系统负荷母线B发生故障的数量；NFBL+NFBB+NFB-AL+NFB-AB＝m。
208、根据第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第一备用子系统的故障率及维修率；
利用[PB1 PB2]·B＝[PB1 PB2]及PB1+PB2＝1，计算扩大备用系统B-1故障率λB1＝PB2，发生单一或m重故障的维修率为μB1＝b21。
209、根据第二电源系统B2的故障率和维修率、配电线路B的故障率和维修率、负荷母线B的故障率和维修率构建第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
构建从工作系统的负荷侧电源母线A第k(k＝1,2,...,NA)条负荷母线A至电源系统之间的扩大备用系统B-2可靠性的二状态空间模型：
式中，仅在扩大备用系统B-2配电线路B上发生m重故障时：
仅在扩大备用系统B-2负荷母线B上发生m重故障时：
在扩大备用系统B-2的第二电源系统B2和配电线路B上发生m重故障时：
在扩大备用系统B-2的第二电源系统B2和负荷母线B上发生m重故障时：
在扩大备用系统B-2的配电线路B和负荷母线B上发生m重故障时：
在扩大备用系统B-2的第二电源系统B2、配电线路B和负荷母线B上发生m重故障时：
式中，kSBm1b为扩大备用系统B-2的第二电源系统B2故障状态，当故障时kSBm1b＝1，当未故障时kSBm1b＝0。
2010、根据第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算第二备用子系统的故障率及维修率；
利用[PB1 PB2]·B＝[PB1 PB2]及PB1+PB2＝1，计算扩大备用系统B-2故障率λB2＝PB2，发生单一或m重故障的维修率为μB2＝b21。
2011、根据第一工作子系统的故障率及维修率、第二工作子系统的故障率及维修率、第一备用子系统的故障率及维修率、第二备用子系统的故障率及维修率构建一供一备配电网可靠性评估的五状态空间模型；
构建工作系统和备用系统电源均采用双母线接线时一供一备配电网供电可靠性评估的五状态空间：
式中，c11＝1-λA1-λA2-λB1-λB2，c22＝1-λA2-μA1，c33＝1-λB1-μA2,c44＝1-λB2-μB1,c55＝1-μB2。
2012、根据一供一备配电网可靠性评估的五状态空间模型计算一供一备配电网的故障率。
利用[PC1 PC2 PC3 PC4 PC5]·C＝[PC1 PC2 PC3 PC4 PC5]及PC1+PC2+PC3+PC4+PC5＝1，计算工作系统和备用系统电源均采用双母线接线时一供一备配电网故障率λ＝PC5。
本发明实施例提供了一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，对工作系统的电源系统为双母线接线、备用系统的备用电源系统为双母线接线的五状态空间的一供一备配电网考虑配电线路A和负荷母线A故障率、维修率以及备用模型转化率等的影响，构建基于五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估模型，可以计算涵盖工作系统和备用系统所有电源、线路和负荷母线A故障率和维修率影响的一供一备配电网供电可靠性水平，反映了工作系统和备用系统线路和负荷母线A等元件数量随负荷母线A供电可靠性的变化情况，反映了工作系统和备用系统元件故障状态和检修状态对任意负荷母线A供电可靠性的影响机理，反映了工作系统和备用系统互为备用运行并提高供电可靠性水平的机理，为配电网供电可靠性提供理论指导，为配电网可持续性运行提供必要的技术支撑，解决了目前电力系统传统可靠性评估方法很少同时考虑元件或系统故障率、维修率、转换率以及电网运行方式变化的影响，更少考虑备用元件或系统故障率、维修率、运行率以及电网运行方式变化的影响，计算方法适用性、实用性和应用性也难以得到满足的技术问题。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，包括：
工作系统、备用系统、备用母线；
所述工作系统包括有电源系统A、电源母线A、配电线路A、负荷母线A，所述电源系统包括第一电源系统A1和第二电源系统A2，所述第一电源系统A1与所述电源母线A、所述配电线路A、所述负荷母线A构成第一工作子系统，所述第二电源系统A2与所述电源母线A、所述配电线路A、所述负荷母线A构成第二工作子系统，所述第一工作子系统和所述第二工作子系统构成所述工作系统；
所述备用系统包括有备用电源系统、电源母线B、配电线路B、负荷母线B，所述备用电源系统包括第一电源系统B1和第二电源系统B2，所述第一电源系统B1与所述电源母线B、所述配电线路B、所述负荷母线B构成第一备用子系统，所述第二电源系统B2与所述电源母线B、所述配电线路B、所述负荷母线B构成第二备用子系统，所述第一备用子系统和所述第二备用子系统构成所述备用系统；
所述工作系统还包括有工作断路器，所述备用系统还包括有备用断路器；
所述工作系统通过所述工作断路器经所述备用母线与所述备用断路器连接；
方法步骤包括：根据所述工作系统和所述备用系统的故障数据，分别获取所述第一电源系统A1的故障率、所述第二电源系统A2的故障率、所述配电线路A的故障率、所述负荷母线A的故障率及所述第一电源系统B1的故障率、所述第二电源系统B2的故障率、所述配电线路B的故障率、所述负荷母线B的故障率；
根据所述工作系统和所述备用系统的维修数据，分别获取所述第一电源系统A1的维修率、所述第二电源系统A2的维修率、所述配电线路A的维修率、所述负荷母线A的维修率及所述第一电源系统B1的维修率、所述第二电源系统B2的维修率、所述配电线路B的维修率、所述负荷母线B的维修率；
根据所述第一电源系统A1的故障率和维修率、所述配电线路A的故障率和维修率、所述负荷母线A的故障率和维修率构建所述第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据所述第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第一工作子系统的故障率及维修率；
根据所述第二电源系统A2的故障率和维修率、所述配电线路A的故障率和维修率、所述负荷母线A的故障率和维修率构建所述第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据所述第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第二工作子系统的故障率及维修率；
根据所述第一电源系统B1的故障率和维修率、所述配电线路B的故障率和维修率、所述负荷母线B的故障率和维修率构建所述第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据所述第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第一备用子系统的故障率及维修率；
根据所述第二电源系统B2的故障率和维修率、所述配电线路B的故障率和维修率、所述负荷母线B的故障率和维修率构建所述第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型；
根据所述第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第二备用子系统的故障率及维修率；
根据所述第一工作子系统的故障率及维修率、所述第二工作子系统的故障率及维修率、所述第一备用子系统的故障率及维修率、所述第二备用子系统的故障率及维修率构建一供一备配电网可靠性评估的五状态空间模型；
根据所述一供一备配电网可靠性评估的五状态空间模型计算所述一供一备配电网的故障率。
2.根据权利要求1所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述工作系统和所述备用系统的故障数据，分别获取所述第一电源系统A1的故障率、所述第二电源系统A2的故障率、所述配电线路A的故障率、所述负荷母线A的故障率及所述备用电源系统的故障率、所述配电线路B的故障率、所述负荷母线B的故障率包括：
根据从数据库获取到的所述第一电源系统A1、所述第二电源系统A2、所述配电线路A、所述负荷母线A、所述备用电源系统、所述配电线路B、所述负荷母线B因接地、短路、雷击或人为因素造成的故障数据，计算所述第一电源系统A1的故障率、所述第二电源系统A2的故障率、所述配电线路A的故障率、所述负荷母线A的故障率及所述备用电源系统的故障率、所述配电线路B的故障率、所述负荷母线B的故障率。
3.根据权利要求1所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述工作系统和所述备用系统的维修数据，分别获取所述第一电源系统A1的维修率、所述第二电源系统A2的维修率、所述配电线路A的维修率、所述负荷母线A的维修率及所述备用电源系统的维修率、所述配电线路B的维修率、所述负荷母线B的维修率包括：
根据从数据库获取到的所述第一电源系统A1、所述第二电源系统A2、所述配电线路A、所述负荷母线A、所述备用电源系统、所述配电线路B、所述负荷母线B因接地、短路、雷击或人为因素造成的故障数据，计算所述第一电源系统A1的维修率、所述第二电源系统A2的维修率、所述配电线路A的维修率、所述负荷母线A的维修率及所述备用电源系统的维修率、所述配电线路B的维修率、所述负荷母线B的维修率。
4.根据权利要求1所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述第一电源系统A1的故障率和维修率、所述配电线路A的故障率和维修率、所述负荷母线A的故障率和维修率构建所述第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型包括：
根据所述第一电源系统A1的故障率和维修率、所述配电线路A的故障率和维修率、所述负荷母线A的故障率和维修率，构建在所述第一电源系统A1、所述配电线路A、所述负荷母线A只发生单一或m重故障的情况下所述第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型。
5.根据权利要求4所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第一工作子系统的故障率及维修率包括：
根据所述第一工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第一工作系统的故障率及发生单一故障或m重故障的维修率。
6.根据权利要求1所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述第二电源系统A2的故障率和维修率、所述配电线路A的故障率和维修率、所述负荷母线A的故障率和维修率构建所述第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型包括：
根据所述第二电源系统A2的故障率和维修率、所述配电线路A的故障率和维修率、所述负荷母线A的故障率和维修率，构建在所述第二电源系统A2、所述配电线路A、所述负荷母线A只发生单一或m重故障的情况下所述第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型。
7.根据权利要求6所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第二工作子系统的故障率及维修率包括：
根据所述第二工作子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述工作系统的故障率及发生单一故障或m重故障的维修率。
8.根据权利要求1所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述第一电源系统B1的故障率和维修率、所述配电线路B的故障率和维修率、所述负荷母线B的故障率和维修率构建所述第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型包括：
根据所述第一电源系统B1的故障率和维修率、所述配电线路B的故障率和维修率、所述负荷母线B的故障率和维修率，构建在所述备用电源系统、所述配电线路B、所述负荷母线B只发生单一或m重故障的情况下所述第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型。
9.根据权利要求8所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第一备用子系统的故障率及维修率包括：
根据所述第一备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型计算所述第一备用子系统的故障率及发生单一故障或m重故障的维修率。
10.根据权利要求1所述的五状态空间的一供一备配电网供电可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述第二电源系统B2的故障率和维修率、所述配电线路B的故障率和维修率、所述负荷母线B的故障率和维修率构建所述第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型包括：
根据所述第二电源系统B2的故障率和维修率、所述配电线路B的故障率和维修率、所述负荷母线B的故障率和维修率，构建在所述备用电源系统、所述配电线路B、所述负荷母线B只发生单一或m重故障的情况下所述第二备用子系统的负荷母线A可靠性的二状态空间模型。
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