CN110942230A - 一种微网年停电时间评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微网年停电时间评估方法，先将微电源简化为两状态模型；然后根据微电源简化得到的两状态模型，得到其状态停留概率及状态转移频率计算推导公式；接着找出负荷点l的充裕功率及对应的微电源可靠功率概率；利用全概率公式，通过将所有ρ_l,k与对应的微电源可靠功率概率加权求和得到计及负荷点l所有充裕功率状态的两状态微电源模型参数；最后计算得出只含有DG的微网年停电时间。本发明评估得出的微网年停电时间具有较高准确率。

Description

一种微网年停电时间评估方法

技术领域

本发明涉及电网的技术领域，尤其涉及到一种微网年停电时间评估方法。

背景技术

配电网中的负荷可以根据重要性分为不同等级：诸如医院、重要的企业、大型的钢厂、一类建筑高层消防用电等一级负荷对供电可靠性的要求最高，必须保证不中断的供电；诸如大型影剧院、体育馆、重点企业或重要公共场所等断电会引发群众秩序混乱的二级负荷点也要尽可能的保证连续供电；诸如农村用电或者一般乡镇企业等三级负荷对供电连续性则没有特别的要求。同时，在同一级负荷中也会根据负荷点对供电可靠性的要求进行优先排序。当优先度高的负荷点先保证供电后，其次再考虑优先度较低的负荷点的供电需求。因此，对微网年停电时间进行评估显得非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种准确率高的微网年停电时间评估方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种微网年停电时间评估方法，包括以下步骤：

S1.将微电源简化为两状态模型；

S2.根据微电源简化得到的两状态模型，得到其状态停留概率及状态转移频率计算推导公式；

S3.找出负荷点l的充裕功率及对应的微电源可靠功率概率；

S4.利用全概率公式，通过将所有ρ_l,k与对应的微电源可靠功率概率加权求和得到计及负荷点l所有充裕功率状态的两状态微电源模型参数；

S5.计算只含有DG的微网年停电时间。

进一步地，所述步骤S1具体为：

将负荷点l的充裕功率值作为分界线，将DG输出功率划分为负荷点l的供电可靠状态集合C_q及供电不可靠状态集合C_w，有C_q＝{P_j|j＝1,2,…,k}和C_w＝{P_i|i＝(k+1),…,N}，其中P_k满足P_k＜P_ml≤P_k+1。

进一步地，所述步骤S2得到的状态停留概率及状态转移频率的计算推导公式如下：

式中，ρ_q,lk和ρ_w,lk分别代表DG输出功率对于负荷点l分别停留在不可靠状态和可靠状态的概率；f_q,lk和f_w,lk分别代表DG输出功率发生在不可靠状态和可靠状态的频率，λ_qw,lk代表不可靠状态向可靠状态转移的概率；t_q,lk代表DG输出功率在不可靠状态平均停留的时间。

进一步地，所述步骤S3中负荷点l的充裕功率满足(P_k＜P_ml＜P_k+1)的集合为ρ_l,k，公式表达如下：

进一步地，所述步骤S4的具体计算如下：

其中，f_q,l和f_w,l分别代表计及所有充裕功率状态下的DG输出功率发生在不可靠状态和可靠状态的频率，ρ_q,l和ρ_w,l分别代表计及所有充裕功率状态下DG输出功率对于负荷点l分别停留在不可靠状态和可靠状态的概率，λ_qw,l代表不可靠状态向可靠状态转移的概率，t_q,l代表DG输出功率在不可靠状态平均停留的时间。

进一步地，所述步骤S4计算只含有DG的微网年停电时间的具体公式如下：

U_1,l＝λ_1,lt_1,l；

其中，λ_1,l，t_1,l和U_1,l分别代表微网中只含有DG时负荷点l由主电源和DG引起的年停电故障率，平均停电时间以及年停电时间，λ_out和t_out分别代表微网及主配电网连接点等效年停电故障率及等效平均时间。

与现有技术相比，本方案原理及优点如下：

本方案先将微电源简化为两状态模型；然后根据微电源简化得到的两状态模型，得到其状态停留概率及状态转移频率计算推导公式；接着根据每个DG输出功率状态依次将负荷点l的充裕功率划分为不同的等级；利用全概率公式，通过将所有ρ_l,k与对应的微电源可靠功率概率加权求和得到计及负荷点l所有充裕功率状态的两状态微电源模型参数；最后计算得出只含有DG的微网年停电时间。本方案评估得出的微网年停电时间具有较高准确率。

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服务作简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种微网年停电时间评估方法的原理流程图。

具体实施方式

下面结合如图1所示的具体实施例对本发明作进一步说明：

如果上游的配电网发生故障，配电网中包含DG的微网可能形成孤岛运行。假设孤岛中某个负荷点l的负荷功率为P_l，而大于等于此负荷点重要等级的负荷功率总量为P_ml。在实际情况中，只有微电源的输出功率不少于P_ml时才能保证负荷点l的供电充裕状态，否则，负荷点l可能会因为处于最低重要等级的负荷而被切除导致供电中断。在这里将P_ml称为负荷点l的充裕功率：

其中，J为微网中重要等级大于等于负荷点l的负荷点的集合，P_ml代表集合J中所有负荷点的总功率，P_o代表负荷点o的负荷大小。

微网中的DG输出功率可聚类为N种状态，每一种状态对应着不同的输出功率，将DG的N级输出功率按照大小排序并与负荷点的功率需求相对比，当DG的输出功率不低于某负荷点的充裕功率，该负荷点才能正常运行。

因此可根据负荷点l的充裕功率值作为分界线将DG输出功率划分为负荷点l的供电可靠状态集合C_q及供电不可靠状态集合C_w，则有C_q＝{P_j|j＝1,2,…,k}和C_w＝{P_i|i＝(k+1),…,N}，其中P_k满足P_k＜P_ml≤P_k+1。

将微电源简化为两状态模型之后，得到其状态停留概率及状态转移频率计算推导公式：

式中，ρ_q,lk和ρ_w,lk分别代表DG输出功率对于负荷点l分别停留在不可靠状态和可靠状态的概率；f_q,lk和f_w,lk分别代表DG输出功率发生在不可靠状态和可靠状态的频率，λ_qw,lk代表不可靠状态向可靠状态转移的概率；t_q,lk代表DG输出功率在不可靠状态平均停留的时间。

微网中每个负荷点的功率也处于一个波动的变化中，假设每一个负荷点的功率服从正态分布，根据正态分布的累加性，负荷点l的充裕功率P_ml也服从服从期望值为μ_ml，均方差为δ_ml的正态分布。当P_ml对应任意一个功率值时，都有一个满足P_k＜P_ml≤P_k+1条件的微电源输出功率状态P_k与之对应。也就是说，在P_k和P_k+1区间内所有充裕负荷功率都对应着相同的供电可靠度。根据每个DG输出功率状态依次将负荷点l的充裕功率划分为不同的等级。

其中，ρ_l,k代表负荷点l的充裕功率满足(P_k＜P_ml＜P_k+1)的集合。

利用全概率公式，通过将所有ρ_l,k与对应的微电源可靠功率概率加权求和可以得到计及负荷点l所有充裕功率状态的两状态微电源模型参数：

其中，f_q,l和f_w,l分别代表计及所有充裕功率状态下的DG输出功率发生在不可靠状态和可靠状态的频率，ρ_q,l和ρ_w,l分别代表计及所有充裕功率状态下DG输出功率对于负荷点l分别停留在不可靠状态和可靠状态的概率，λ_qw,l代表不可靠状态向可靠状态转移的概率，t_q,l代表DG输出功率在不可靠状态平均停留的时间。

最后，计算只含有DG的微网年停电时间：

U_1,l＝λ_1,lt_1,l；

其中，λ_1,l，t_1,l和U_1,l分别代表微网中只含有DG时负荷点l由主电源和DG引起的年停电故障率，平均停电时间以及年停电时间，λ_out和t_out分别代表微网及主配电网连接点等效年停电故障率及等效平均时间。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种微网年停电时间评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将微电源简化为两状态模型；

S2.根据微电源简化得到的两状态模型，得到其状态停留概率及状态转移频率计算推导公式；

S3.找出负荷点l的充裕功率及对应的微电源可靠功率概率；

S4.利用全概率公式，通过将所有ρ_l,k与对应的微电源可靠功率概率加权求和得到计及负荷点l所有充裕功率状态的两状态微电源模型参数；

S5.计算只含有DG的微网年停电时间。

2.根据权利要求1所述的一种微网年停电时间评估方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

将负荷点l的充裕功率值作为分界线，将DG输出功率划分为负荷点l的供电可靠状态集合C_q及供电不可靠状态集合C_w，有C_q＝{P_j|j＝1,2,…,k}和C_w＝{P_i|i＝(k+1),…,N}，其中P_k满足P_k＜P_ml≤P_k+1。

3.根据权利要求2所述的一种微网年停电时间评估方法，其特征在于，所述步骤S2得到的状态停留概率及状态转移频率的计算推导公式如下：

式中，ρ_q,lk和ρ_w,lk分别代表DG输出功率对于负荷点l分别停留在不可靠状态和可靠状态的概率；f_q,lk和f_w,lk分别代表DG输出功率发生在不可靠状态和可靠状态的频率，λ_qw,lk代表不可靠状态向可靠状态转移的概率；t_q,lk代表DG输出功率在不可靠状态平均停留的时间。

4.根据权利要求3所述的一种微网年停电时间评估方法，其特征在于，所述步骤S3中负荷点l的充裕功率满足(P_k＜P_ml＜P_k+1)的集合为ρ_l,k，公式表达如下：

5.根据权利要求4所述的一种微网年停电时间评估方法，其特征在于，所述步骤S4的具体计算如下：

其中，f_q,l和f_w,l分别代表计及所有充裕功率状态下的DG输出功率发生在不可靠状态和可靠状态的频率，ρ_q,l和ρ_w,l分别代表计及所有充裕功率状态下DG输出功率对于负荷点l分别停留在不可靠状态和可靠状态的概率，λ_qw,l代表不可靠状态向可靠状态转移的概率，t_q,l代表DG输出功率在不可靠状态平均停留的时间。

6.根据权利要求5所述的一种微网年停电时间评估方法，其特征在于，所述步骤S4计算只含有DG的微网年停电时间的具体公式如下：

U_1,l＝λ_1,lt_1,l；

其中，λ_1,l，t_1,l和U_1,l分别代表微网中只含有DG时负荷点l由主电源和DG引起的年停电故障率，平均停电时间以及年停电时间，λ_out和t_out分别代表微网及主配电网连接点等效年停电故障率及等效平均时间。

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