CN108229863A - 一种配电网供电可靠率计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网供电可靠率计算方法。将配电网结构图分为4类区段，分别为所述最小故障分区段、最小故障查找段、最小故障隔离段和健全区段；将故障处理流程划分为5个阶段，分别为所述初步故障隔离阶段、初步故障查找阶段、故障精确隔离阶段、故障修复阶段和恢复故障前运行方式阶段。本发明方法得出所述故障处理流程中5个阶段停电户数之间的关系，减少可靠率计算工作量。

Description

一种配电网供电可靠率计算方法

技术领域

本发明属于配电网供电领域，特别是涉及一种配电网供电可靠率计算方法。

背景技术

配电系统的根本任务就是尽可能经济而可靠的将电力分配给各种用户，而配电自动化是提供安全可靠的电力供应和优质高效的供电服务的有力保障。

近年来，随着我国配电网建设投入的不断加大，配电自动化得到了显著发展。传统的配电系统规划方法是根据相关技术导则来保障系统可靠率维持在较高的水平，但由于存在地区差异，配电自动化带来的效益参差不齐。

当前，根据《配电网规划设计技术导则》DL/T 5729，通过供电可靠计算分析来确定现状和规划期内配电网的可靠性指标，分析影响供电可靠性的薄弱环节，提出改善供电可靠性指标的规划方案。

准确估计系统的实际可靠性是配电网规划的关键，而现有的配电网供电可靠性计算方法存在供电系统基本情况统计工作量大、停电事故分析过程模糊等问题，导致配电网可靠性计算繁琐和不准确。

现有专利1(配电网供电可靠性评估方法，申请号：201510071776.7)，该技术方案对于配电网供电可靠率的计算方案为：

(1)读入原始数据，将原始网络结构进行保存；

(2)对于各电网设备，枚举相应的故障事件并进行存储；

(3)对变压器进行搜索，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；

(4)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求取负荷转移路径；

(5)进行潮流计算，若潮流不过载、负荷转移成功则执行步骤六，否则返回执行步骤四求取新的负荷转移路径；

(6)根据故障后的可恢复供电区域和不可恢复供电区域，计算各负荷点和整个配电网的可靠性指标。

平均供电可靠率计算模型如下：

其中，ASAI为供电可靠率，U_i为负荷点i的平均停电时间，N_i为负荷点i的用户数。

现有专利2(一种基于供电可靠率的配电自动化终端布置方法，申请号：201611071757.5)，该技术方案对于配电网供电可靠率的计算方案为：

将故障处理过程分为3个阶段，分别为故障定位阶段、故障区域隔离阶段和故障恢复阶段。供电可靠率计算模型如下：

R＝R′-T_p/8760

其中，R为用户供电可靠率，R′为只计及故障停电因素的用户供电可靠率，T_p为年户均计划停电时间，n_i为馈线第i分段上的用户数，f_i为馈线第i分段的年故障次数，t₁为定位故障区域所需时间，t₂为在故障定位指引下由人工进行故障区域隔离所需时间，t₃为故障修复所需时间，n_i1为定位故障区域时间内的停电用户数，n_i2为故障区域隔离时间内的停电用户数，n_i3为故障修复时间内的停电用户数。

上述现有专利1中，没有写明具需要读入哪些数据，且仅描述了对故障发生后的导致停电的区域通过负荷转移路径分析与潮流计算进行故障区段恢复供电，没有对发生故障后的故障处理步骤进行详细描述，不利于求得贴近实际的配电网供电可靠率。

上述现有专利2中，仅通过对变压器进行搜索，进而得到由故障引起的停电区域。但是随着配电网配电自动化建设的推进，配电自动化主站系统已经具备故障区段研判功能，对变压器进行搜索仅作为故障区段研判的辅助分析手段。且对故障处理步骤仅分为3个阶段，不能准确反应实际情况。所以上述技术方案不符合现状。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网供电可靠率计算方法，该方法得出所述故障处理流程中5个阶段停电户数之间的关系，减少可靠率计算工作量。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种配电网供电可靠率计算方法，包括如下步骤，

步骤S1、导入基础数据，基础数据来源包括地理信息系统、生产管理系统、数据采集与监控系统和配电自动化系统；

步骤S2、提取配电网络数据、设备参数数据和设备故障信息；并根据配电网络数据和设备参数数据将配电网划分为4类区段，分别为最小故障分区段、最小故障查找段、最小故障隔离段和健全区段；

步骤S3、将第i最小故障分区段设备发生故障后，需进行故障处理的流程分为5个阶段，分别为初步故障隔离阶段、故障查找阶段、故障精确隔离阶段、故障修复阶段、恢复故障前运行方式阶段；

步骤S4、当第i最小故障分区段发生故障后，根据步骤S2的区段划分与步骤S3的故障处理过程，可得：

h_1i＝(h_i+h_i保护)

h_2i＝h_3i＝(h_i+h_{i初步隔离})

h_4i＝h_5i＝(h_i+h_{i精确隔离})

其中，h_i表示第i最小故障分区段内的用户数，h_i保护表示保护动作导致其他健全分区停电总户数；h_{i初步隔离}表示通过系统研判信息，帮助巡查人员初步判断故障区段，对故障进行初步隔离后，无法恢复供电的健全区域停电总户数；h_{i精确隔离}为巡查人员现场确定故障位置后，对故障进行最小停电区段的隔离而无法恢复供电的健全区域停电总户数；h_1i为初步故障隔离阶段停电户数；h_2i为故障查找阶段停电户数h_2i；h_3i为故障精确隔离阶段停电户数；h_4i为故障修复阶段停电户数；h_5i为恢复故障前运行方式停电户数；

若不计系统电源不足限电时，供电可靠率计算模型为：

其中，ASAI-3为不计系统电源不足限电时的平均供电可靠率，n为线路上最小故障分区段的总数，f_i为第i最小故障分区段内设备年故障率，l_i表示各最小故障分区段长度，T_总i为最小故障分区段i发生永久性故障后的停电总户时，T₀表预安排停电时间，H为某回馈线总用户数，T_1i为初步故障隔离停电户时，T_2i为故障查找停电户时，T_3i为故障精确隔离停电户时，T_4i为故障修复停电户时，T_5i为恢复故障前运行方式停电户时，h_ki、t_ki，k＝1，···，5表示第i最小故障分区段发生故障后，5个故障处理阶段内的停电用户数和停电时间；

当i＝n时，根据式(1)求得供电可靠率α。

在本发明一实施例中，所述步骤S2还包括如下步骤，即根据配电终端配置类型、开关类型、设备故障率和导线长度确定初步故障隔离停电时间t_1i、故障查找停电时间t_2i、故障精确隔离停电时间t_3i、故障修复停电时间t_4i、恢复故障前运行方式停电时间t_5i。

在本发明一实施例中，所述步骤S2中，所述最小故障分区段指由开关节点、配电终端和末梢点围成的，其中不再包含开关节点和配电终端的子图；最小故障查找段指由配电自动化终端和末梢点围成的，其中不再包含配电自动化终端的子图；最小故障隔离段指由开关节点和末梢点围成的，其中不再包含开关节点的子图；健全区段指未发生故障的区段。

在本发明一实施例中，所述步骤S3中，故障初步隔离阶段指当停电事故发生触发线路保护动作之后，根据配电自动化系统故障研判信息和用采系统信息确认故障区段，对故障进行初步隔离，并对部分健全区段恢复供电；故障查找阶段指确认故障具体发生位置；故障精确隔离阶段指在确定故障具体位置后，将故障精确隔离在最小故障隔离区域，并恢复剩余健全区域供电；故障修复阶段指对故障进行修复；恢复故障前运行方式阶段指将故障线路修复后恢复故障前运行方式。

在本发明一实施例中，所述步骤S3中，所述初步故障隔离阶段和精确故障隔离阶段包括根据网架结构特征区分可恢复供电和不可恢复供电区域，并结合潮流计算与负荷转移路径分析对可恢复供电区域恢复供电。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法得出所述故障处理流程中5个阶段停电户数之间的关系，减少可靠率计算工作量。

附图说明

图1为本发明方法流程示意图。

图2为10kV架空配电网典型结构示意图。

图3为10kV架空配电网典型结构的具体区段划分。

图4为永久性故障处理流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明的一种配电网供电可靠率计算方法，包括如下步骤，

步骤S1、导入基础数据，基础数据来源包括地理信息系统、生产管理系统、数据采集与监控系统和配电自动化系统；

步骤S2、提取配电网络数据、设备参数数据和设备故障信息；并根据配电网络数据和设备参数数据将配电网划分为4类区段，分别为最小故障分区段、最小故障查找段、最小故障隔离段和健全区段；

步骤S3、将第i最小故障分区段设备发生故障后，需进行故障处理的流程分为5个阶段，分别为初步故障隔离阶段、故障查找阶段、故障精确隔离阶段、故障修复阶段、恢复故障前运行方式阶段；

步骤S4、当第i最小故障分区段发生故障后，根据步骤S2的区段划分与步骤S3的故障处理过程，可得：

h_1i＝(h_i+h_i保护)

h_2i＝h_3i＝(h_i+h_{i初步隔离})

h_4i＝h_5i＝(h_i+h_{i精确隔离})

其中，h_i表示第i最小故障分区段内的用户数，h_i保护表示保护动作导致其他健全分区停电总户数；h_{i初步隔离}表示通过系统研判信息，帮助巡查人员初步判断故障区段，对故障进行初步隔离后，无法恢复供电的健全区域停电总户数；h_{i精确隔离}为巡查人员现场确定故障位置后，对故障进行最小停电区段的隔离而无法恢复供电的健全区域停电总户数；h_1i为初步故障隔离阶段停电户数；h_2i为故障查找阶段停电户数h_2i；h_3i为故障精确隔离阶段停电户数；h_4i为故障修复阶段停电户数；h_5i为恢复故障前运行方式停电户数；

若不计系统电源不足限电时，供电可靠率计算模型为：

其中，ASAI-3为不计系统电源不足限电时的平均供电可靠率，n为线路上最小故障分区段的总数，f_i为第i最小故障分区段内设备年故障率，l_i表示各最小故障分区段长度，T_总i为最小故障分区段i发生永久性故障后的停电总户时，T₀为预安排停电时间，H为某回馈线总用户数，T_1i为初步故障隔离停电户时，T_2i为故障查找停电户时，T_3i为故障精确隔离停电户时，T_4i为故障修复停电户时，T_5i为恢复故障前运行方式停电户时，h_ki、t_ki，k＝1，···，5表示第i最小故障分区段发生故障后，5个故障处理阶段内的停电用户数和停电时间；

当i＝n时，根据式(1)求得供电可靠率α。

所述步骤S2还包括如下步骤，即根据配电终端配置类型、开关类型、设备故障率和导线长度确定初步故障隔离停电时间t_1i、故障查找停电时间t_2i、故障精确隔离停电时间t_3i、故障修复停电时间t_4i、恢复故障前运行方式停电时间t_5i。

所述步骤S2中，所述最小故障分区段指由开关节点、配电终端和末梢点围成的，其中不再包含开关节点和配电终端的子图；最小故障查找段指由配电自动化终端和末梢点围成的，其中不再包含配电自动化终端的子图；最小故障隔离段指由开关节点和末梢点围成的，其中不再包含开关节点的子图；健全区段指未发生故障的区段。

所述步骤S3中，故障初步隔离阶段指当停电事故发生触发线路保护动作之后，根据配电自动化系统故障研判信息和用采系统信息确认故障区段，对故障进行初步隔离，并对部分健全区段恢复供电；故障查找阶段指确认故障具体发生位置；故障精确隔离阶段指在确定故障具体位置后，将故障精确隔离在最小故障隔离区域，并恢复剩余健全区域供电；故障修复阶段指对故障进行修复；恢复故障前运行方式阶段指将故障线路修复后恢复故障前运行方式。

所述步骤S3中，所述初步故障隔离阶段和精确故障隔离阶段包括根据网架结构特征区分可恢复供电和不可恢复供电区域，并结合潮流计算与负荷转移路径分析对可恢复供电区域恢复供电。

以下为本发明的具体实施过程。

如图1所示，本发明的一种配电网供电可靠率计算方法，包括如下步骤，

步骤一、导入基础数据，基础数据来源包括地理信息系统(GIS)、生产管理系统(PMS)、数据采集与监控系统(SCADA)和配电自动化系统(DAS)。

步骤二、提取配电网络数据(地理接线图、单线图等)、设备参数数据(导线长度、变压器数量、容量、开关型号、配电终端类型等)和设备故障信息(导线故障率、开关故障率和配电变压器故障率)。并根据配电网络数据和设备参数数据将配电网划分为4类区段，分别为最小故障分区段、最小故障查找段、最小故障隔离段和健全区段。

下面以10kV架空配电网为例对所述区段划分进行说明，如图2、3所示为10kV架空配电网典型结构示意图和具体区段划分；

步骤三、当第i最小故障分区段设备发生永久性故障后，故障处理流程可分为5个阶段，分别为初步故障隔离阶段、故障查找阶段、故障精确隔离阶段、故障修复阶段、恢复故障前运行方式阶段，永久性故障处理流程示意图如图4所示：

步骤四、当第i最小故障分区段发生故障后，根据所述区段划分与故障处理过程，可得：

h_1i＝(h_i+h_i保护)

h_2i＝h_3i＝(h_i+h_{i初步隔离})

h_4i＝h_5i＝(h_i+h_{i精确隔离})

其中，h_i表示第i最小故障分区段内的用户数，h_i保护表示保护动作导致其他健全分区停电总户数；h_{i初步隔离}表示通过系统研判信息，帮助巡查人员初步判断故障区段，对故障进行初步隔离后，无法恢复供电的健全区域停电总户数；h_{i精确隔离}为巡查人员现场确定故障位置后，对故障进行最小停电区段的隔离而无法恢复供电的健全区域停电总户数；初步故障隔离阶段停电户数h_1i等于第i最小故障分区段户数h_i加上保护动作导致的其他健全分区停电总户数h_i保护；故障查找阶段停电户数h_2i等于第i最小故障分区段户数h_i加上通过系统研判信息，帮助巡查人员初步判断故障区段，对故障进行初步隔离后，无法恢复供电的健全区域停电总户数h_{i初步隔离}；故障精确隔离阶段停电户数h_3i等于故障查找阶段停电户数h_2i；故障修复阶段停电户数h_4i等于第i最小故障分区段户数h_i加上巡查人员现场确定故障位置后，对故障进行最小停电区段的隔离而无法恢复供电的健全区域停电总户数h_{i精确隔离}；恢复故障前运行方式停电户数h_5i等于故障修复阶段停电户数h_4i。

若不计系统电源不足限电时，所述网架供电可靠率计算模型为：

其中，ASAI-3为不计系统电源不足限电时的平均供电可靠率，n为线路上最小故障分区段的总数，f_i为第i最小故障分区段内设备年故障率，l_i表示各最小故障分区段长度，T_总i为最小故障分区段i发生永久性故障后的停电总户时，T₀表预安排停电时间，H为某回馈线总用户数，T_1i为初步故障隔离停电户时，T_2i为故障查找停电户时，T_3i为故障精确隔离停电户时，T_4i为故障修复停电户时，T_5i为恢复故障前运行方式停电户时，h_ki、t_ki，k＝1，···，5表示第i最小故障分区段发生故障后，5个故障处理阶段内的停电用户数和停电时间；

当i＝n时，根据式(1)求得所述网架供电可靠率α。

进一步的，步骤二还包括以下步骤：根据配电终端配置类型(二遥终端、三遥终端等)、开关类型(断路器、负荷开关和熔断器等)、设备故障率和导线长度等确定初步故障隔离停电时间t_1i、故障查找停电时间t_2i、故障精确隔离停电时间t_3i、故障修复停电时间t_4i、恢复故障前运行方式停电时间t_5i。

步骤二所述最小故障分区段指由开关节点、配电终端和末梢点围成的，其中不再包含开关节点和配电终端的子图；最小故障查找段指由配电自动化终端和末梢点围成的，其中不再包含配电自动化终端的子图；最小故障隔离段指由开关节点和末梢点围成的，其中不再包含开关节点的子图；健全区段指未发生故障的区段。

步骤三所述故障初步隔离阶段指当停电事故发生触发线路保护动作之后，根据配电自动化系统故障研判信息和用采系统信息确认故障区段，对故障进行初步隔离，并对部分健全区段恢复供电；故障查找阶段指确认故障具体发生位置；故障精确隔离阶段指在确定故障具体位置后，将故障精确隔离在最小故障隔离区域，并恢复剩余健全区域供电；故障修复阶段指对故障进行修复；恢复故障前运行方式阶段指将故障线路修复后恢复故障前运行方式。

步骤三所述初步故障隔离阶段和精确故障隔离阶段包括根据网架结构特征区分可恢复供电和不可恢复供电区域，并结合潮流计算与负荷转移路径分析对可恢复供电区域恢复供电。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种配电网供电可靠率计算方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤S1、导入基础数据，基础数据来源包括地理信息系统、生产管理系统、数据采集与监控系统和配电自动化系统；

步骤S2、提取配电网络数据、设备参数数据和设备故障信息；并根据配电网络数据和设备参数数据将配电网划分为4类区段，分别为最小故障分区段、最小故障查找段、最小故障隔离段和健全区段；

步骤S3、将第i最小故障分区段设备发生故障后，需进行故障处理的流程分为5个阶段，分别为初步故障隔离阶段、故障查找阶段、故障精确隔离阶段、故障修复阶段、恢复故障前运行方式阶段；

步骤S4、当第i最小故障分区段发生故障后，根据步骤S2的区段划分与步骤S3的故障处理过程，可得：

h_1i＝(h_i+h_i保护)

h_2i＝h_3i＝(h_i+h_{i初步隔离})

h_4i＝h_5i＝(h_i+h_{i精确隔离})

其中，h_i表示第i最小故障分区段内的用户数，h_i保护表示保护动作导致其他健全分区停电总户数；h_{i初步隔离}表示通过系统研判信息，帮助巡查人员初步判断故障区段，对故障进行初步隔离后，无法恢复供电的健全区域停电总户数；h_{i精确隔离}为巡查人员现场确定故障位置后，对故障进行最小停电区段的隔离而无法恢复供电的健全区域停电总户数；h_1i为初步故障隔离阶段停电户数；h_2i为故障查找阶段停电户数h_2i；h_3i为故障精确隔离阶段停电户数；h_4i为故障修复阶段停电户数；h_5i为恢复故障前运行方式停电户数；

若不计系统电源不足限电时，供电可靠率计算模型为：

其中，ASAI-3为不计系统电源不足限电时的平均供电可靠率，n为线路上最小故障分区段的总数，f_i为第i最小故障分区段内设备年故障率，l_i表示各最小故障分区段长度，T_总i为最小故障分区段i发生永久性故障后的停电总户时，T₀表预安排停电时间，H为某回馈线总用户数，T_1i为初步故障隔离停电户时，T_2i为故障查找停电户时，T_3i为故障精确隔离停电户时，T_4i为故障修复停电户时，T_5i为恢复故障前运行方式停电户时，h_ki、t_ki，k＝1，···，5表示第i最小故障分区段发生故障后，5个故障处理阶段内的停电用户数和停电时间；

当i＝n时，根据式(1)求得供电可靠率α。

2.根据权利要求1所述的一种配电网供电可靠率计算方法，其特征在于，所述步骤S2还包括如下步骤，即根据配电终端配置类型、开关类型、设备故障率和导线长度确定初步故障隔离停电时间t_1i、故障查找停电时间t_2i、故障精确隔离停电时间t_3i、故障修复停电时间t_4i、恢复故障前运行方式停电时间t_5i。

3.根据权利要求1所述的一种配电网供电可靠率计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述最小故障分区段指由开关节点、配电终端和末梢点围成的，其中不再包含开关节点和配电终端的子图；最小故障查找段指由配电自动化终端和末梢点围成的，其中不再包含配电自动化终端的子图；最小故障隔离段指由开关节点和末梢点围成的，其中不再包含开关节点的子图；健全区段指未发生故障的区段。

4.根据权利要求1所述的一种配电网供电可靠率计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，故障初步隔离阶段指当停电事故发生触发线路保护动作之后，根据配电自动化系统故障研判信息和用采系统信息确认故障区段，对故障进行初步隔离，并对部分健全区段恢复供电；故障查找阶段指确认故障具体发生位置；故障精确隔离阶段指在确定故障具体位置后，将故障精确隔离在最小故障隔离区域，并恢复剩余健全区域供电；故障修复阶段指对故障进行修复；恢复故障前运行方式阶段指将故障线路修复后恢复故障前运行方式。

5.根据权利要求1或4所述的一种配电网供电可靠率计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述初步故障隔离阶段和精确故障隔离阶段包括根据网架结构特征区分可恢复供电和不可恢复供电区域，并结合潮流计算与负荷转移路径分析对可恢复供电区域恢复供电。