CN111143958A - 配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法。所述方法的步骤为：S1、输入配电网物理系统元件参数及拓扑连接关系、输入配电网信息系统元件参数及节点邻接矩阵；S2、利用序贯蒙特卡洛法抽取当前物理系统和信息系统的状态；S3、计算该次故障的故障隔离时间；S4、分析该次故障对负荷点的影响；S5、更新仿真时间，并判断是否达到仿真结束的条件，若达到，则进行步骤S6，否则进行步骤S2；S6、统计各个负荷点的可靠性指标；S7、计算整个配电网信息物理系统的可靠性指标。本发明能更准确、更细致地评估配电自动化条件对配电网信息物理系统可靠性的影响，更适用于存量配电网和智能配电网的可靠性评估及规划。

Description

配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法

技术领域

本发明涉及配电网可靠性分析领域，尤其涉及一种配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法。

背景技术

配电网是连接输电网和用户之间的桥梁，随着国民经济的发展和人民生活水平要求的提升，对配电网的供电可靠性的要求也日益上升，智能配电网应运而生。智能配电网的实现离不开先进的智能设备、通信技术、传感技术、系统分析与计算技术等，其中，配电自动化(Distribution Automation,DA)是重要的技术支撑，智能电网的多种监测与控制功能离不开配电自动化系统及时、准确地传递和处理信息。

配电网自动化系统一般由配电主站、配电子站和配电终端组成，其中，配电终端是配电网自动化系统基本组成单元。不同种类的配电终端由于其功能不一样，对配电网供电可靠性的提高程度也不一样。

馈线自动化作为配电自动化的重要内容，通过在开关设备或环网单元上配置一遥终端、二遥终端、三遥终端，实现对开关设备和环网单元的监测与控制，并减少完成故障定位、故障隔离和转供的时间，提高配电网供电可靠性。

一遥终端，即故障指示器，具有减少工作人员巡线排查线路故障点的时间的作用；二遥终端，具有遥信和遥测功能，能在线路发生故障时测量该开关设备或环网单元的电流、电压系统状态量，并上传至配电子站或配电主站，帮助工作人员远程确定故障点所在的范围；三遥终端，具有遥信、遥测和遥控功能，除了具备二遥终端的作用，三遥终端还能使工作人员远程操控开关。

配电自动化技术的应用使得配电网从设备到系统形成了“电网物理元件-状态监测及其信息传输-计算分析-生成控制决策及其信息传输-物理元件执行控制决策”的控制闭环，配电网的物理系统与信息系统高度融合，配电网已成为典型的信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)。传统的配电网可靠性分析方法已不能准确评估在物理系统与信息系统互相影响的情况下配电网的可靠性，由此产生了配电网信息物理系统可靠性分析方法。

目前已有文献提出的常规的配电网信息物理系统可靠性分析方法是基于所有开关(出线断路器、分段开关和联络开关)都配备三遥终端的假设(计及信息失效影响的主动配电系统可靠性建模与评估[J].电力系统自动化，2019)，因此它不适用于配置多种自动化终端的配电网信息物理系统的计算。然而，目前实际的存量配电网，大多是混合配置了一遥终端、二遥终端、三遥终端的，因此本发明为了满足当前配电网信息物理系统的可靠性分析需求，从故障处理全过程出发，提出了配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，该方法适用于混合配置了一遥终端、二遥终端、三遥终端的配电网。

发明内容

本发明提出了一种配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，从故障处理的全过程出发，分析包含三种自动化终端的配电网信息系统的功能及其故障对配电网信息物理系统的可靠性的影响。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，包括以下步骤：

S1、输入配电网物理系统元件参数及拓扑连接关系、输入配电网信息系统元件参数及节点邻接矩阵；

S2、利用序贯蒙特卡洛法抽取当前物理系统的状态，确定故障元件及其正常工作时间和故障修复时间；利用非序贯蒙特卡洛法抽取当前信息系统的状态，确定自动化终端元件和通信链路元件的状态；

S3、计算该次故障的故障隔离时间，包括故障定位及开关操作的时间；

S4、分析该次故障对负荷点的影响，得到各个负荷点在该次故障中的停电时间及缺供电量；

S5、更新仿真时间，并判断是否达到仿真结束的条件，若达到，则进行步骤S6，否则进行步骤S2；

S6、统计各个负荷点的可靠性指标；

S7、计算整个配电网信息物理系统的可靠性指标，完成对配电网信息物理系统的可靠性分析；

S8、输出配电网信息物理系统的可靠性指标，根据输出的可靠性指标辅助对配电网的规划或改造。

进一步地，步骤S1中，所述配电网物理系统是指配电网的一次系统，配电网物理系统的元件包括线路、开关元件、变压器、负荷，其中，开关元件包括断路器、分段开关、联络开关、熔断器；配电网信息系统是指配电网的二次系统，配电网信息系统的元件包括IED设备、以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路、服务器；

配电网物理系统元件参数包括待分析的配电网物理系统的所有元件的可靠性参数、每段线路的长度、各负荷点的平均负荷、与供电公司故障处理相关的几个时间；所述待分析的配电网物理系统的所有元件的可靠性参数包括元件年故障率、元件平均故障修复时间；所述与供电公司故障处理相关的几个时间包括远程遥控单个三遥开关动作的时间、检修人员到达故障馈线的平均时间、检修人员查看单个故障指示器挂牌情况的时间、检修人员为了确定故障点位置的单位长度线路的巡线时间、检修人员现场操作单个非遥控开关动作的时间；

其中，除了与供电公司故障处理相关的几个时间，其余的配电网物理系统元件的参数和拓扑连接关系都可以统一为一个矩阵branch1；矩阵branch1各行代表配电网物理系统各个元件；第一列和第二列分别为元件的首节点和末节点，表征了配电网物理系统中各元件的连接关系；第三列表征元件的类型，代码1、2、3、4、5、6、7分别表示元件为线路、变压器、熔断器、断路器、分段开关、联络开关、负荷；第四列和第五列分别为元件的年故障率(次/年)和平均故障修复时间(小时/次)；第六列存放线路元件的长度(千米)，若该元件不是线路，则其第六列元素为null；第七列存放负荷点的平均负荷(千瓦)。

进一步地，配电网信息系统元件参数包括待分析的配电网信息系统的所有元件的可靠性参数、每段光纤通信线路的长度、节点设备的通信延时、终端设备的延时阈值；

配电网信息系统元件的参数可以统一为一个矩阵branch2；矩阵branch2各行代表配电网信息系统各个元件；第一列表征元件的类型，代码1、2、3、4、5、6、7、8分别表示元件为一遥终端IED设备、二遥终端IED设备、三遥终端IED设备、以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路、服务器；第二列表征三种终端IED设备感知故障电流的功能的年故障率(次/年)，该故障率囊括了由于三种终端的测量元件的误差或损坏、一遥终端的故障电流整定策略错误的原因导致三种终端漏判或误判故障电流的情况，其中，漏判是指终端对应的开关元件流过了故障电流而终端并没有识别出来，误判是指终端对应的开关元件没有流过故障电流而终端错误地认为对应的开关元件流过了故障电流；第三列表征三种终端IED设备发出或接收信息的功能的年故障率(次/年)，其中，对于不与配电主站通信的一遥终端，该故障率是指一遥终端挂牌表征故障电流的功能的年故障率；第四列表征三遥终端IED设备控制电操的功能的年故障率(次/年)，对于IED设备以外的其他元件，第二、三、四列的值为null；第五列表征IED设备以外的其他元件的年故障率(次/年)，对于IED设备，该列的值为null；第六列表征元件的平均故障修复时间(小时/次)；第七列表征光纤通信线路元件的长度(千米)，对于以太网线路和SDH线路以外的其他元件，该列的值为null；第八列表征节点设备的通信延时(秒)，即信息流过该元件会产生的延时，其中，节点设备是指IED设备、以太网交换机、SDH交换机和服务器，若元件不是节点设备，则该列的值为null；第九列表征IED设备的延时阈值(秒)，即IED设备向主站成功发送信息或成功接收来自主站的信息所允许的最大通信总延时，对于IED设备以外的其他元件，该列的值为null；

配电网信息系统的节点邻接矩阵用来表征信息系统节点设备之间的连接关系，若节点设备x和节点设备y之间通过单个以太网线路元件或单个SDH线路元件直接相连，则节点邻接矩阵A＝[a_xy]_n×n的元素a_xy和a_yx取为1，否则取为0；特别地，节点邻接矩阵的对角线元素取为0。

进一步地，步骤S2中，所述利用序贯蒙特卡洛法抽取当前物理系统的状态，即通过下式计算和模拟配电网物理系统中所有元件的正常工作时间Δt₁(年)：

其中，δ为区间(0,1)内服从均匀分布的随机数，P₀为元件失效状态的概率，λ为元件的年故障率，μ为元件的年修复率(次/年)，r为元件的平均故障修复时间；

然后选出本次模拟中正常工作时间最短的物理系统元件g，定义本次模拟中的故障点为元件g，并通过下式计算和模拟元件g的故障修复时间Δt₂(小时)：

Δt₂＝-r×lnδ

由此得到当前物理系统的状态是所有物理元件在正常工作Δt₁时间后，元件g发生故障，修复元件g的本次故障需要花费时间Δt₂；

利用非序贯蒙特卡洛法抽取当前信息系统的状态，即赋予每个信息系统元件一个随机数，该随机数属于区间(0,1)并服从均匀分布，若该随机数大于或等于该元件的失效状态的概率P₀，则该元件在本次模拟中处于正常工作，若该随机数小于该元件的失效状态的概率，则该元件在本次模拟中处于故障工作；由此得到信息系统所有元件在本次模拟中的状态，即正常或故障；

特别地，对于终端IED设备元件，需要对终端IED设备元件的功能模块分别进行状态抽样，由此得到所有终端IED设备元件各自的功能模块的状态，即正常或故障；一遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即一遥终端IED设备元件的第一功能模块、挂牌表征故障电流的功能模块即一遥终端IED设备元件的第二功能模块；二遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即二遥终端IED设备元件的第一功能模块、发出或接收信息的功能模块即二遥终端IED设备元件的第二功能模块；三遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即三遥终端IED设备元件的第一功能模块、发出或接收信息的功能模块即三遥终端IED设备元件的第二功能模块、控制电操的功能模块即三遥终端IED设备元件的第三功能模块；终端IED设备元件的所有功能模块的年故障率和平均故障修复时间从步骤S1中输入的矩阵branch2的第二、三、四、六列中获取；若出现多于1个终端IED设备元件出现故障的抽样结果，则通过随机数指定保留其中1个终端IED设备元件的故障，使本次模拟更符合实际运行情况；将所有终端IED设备的功能模块的状态记录在矩阵CSIEDR中。

进一步地，获得信息系统所有元件的状态后，需要针对每个终端IED设备元件评估它与服务器之间的通信链路的可靠性，即判断每个终端IED设备元件是否能与服务器成功通信；定义通信链路为通信网中一个节点a到另一个节点b之间的不包含节点a和节点b的通信路径，由以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路组成；通信链路的可靠性包括拓扑可靠性和时延可靠性两个方面，只有当通信链路同时满足拓扑可靠性和时延可靠性，才认为该通信链路可以正常工作；

拓扑可靠性考察节点a到另一个节点b之间的是否存在连通的通信路径；节点a到另一个节点b之间通常存在n条通信链路，n≥1，节点a到另一个节点b之间的拓扑可靠性C_a-b由下式计算：

C_a-b＝h_a-b(1)∪...∪h_a-b(w)∪...∪h_a-b(n)；

其中，h_a-b(w)为节点a到另一个节点b之间的第w条通信链路的拓扑可靠性，1≤w≤n，若该通信链路连通则h_a-b(w)＝1，该通信链路中断则h_a-b(w)＝0；该公式表明，当n条通信链路中有1条或以上的通信链路连通，则节点a与另一个节点b的拓扑可靠性C_a-b为1，即节点a与另一个节点b之间满足拓扑可靠性；

由m个元件组成的节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路的拓扑可靠性h_a-b(w)的计算公式如下：

h_a-b(w)＝s(1)∩...∩s(k)∩...∩s(m)；

其中，s(k)为节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路上的元件k的状态，1≤k≤m，若元件k能正常工作则s(k)＝1，若元件k故障则s(k)＝0；该公式表明，只有当通信链路上的所有元件都正常工作，该通信链路才满足拓扑可靠性；

通过计算信息系统拓扑的可达矩阵，针对每个终端IED设备元件评估它与服务器之间的通信链路的拓扑可靠性；首先，针对本次信息系统元件状态模拟的结果修改节点邻接矩阵：若节点设备x和节点设备y之间的以太网线路或SDH线路为故障状态，则令节点邻接矩阵中对应的元素a_xy和a_yx取为0；若节点设备x对应的以太网交换机或SDH交换机或服务器故障，则令节点邻接矩阵中对应于节点设备x的行和列全为零；然后根据下式计算出当前信息系统的u步可达矩阵R：

R＝(A+I)^u＝I+A+A²+…+A^u；

其中，A为修改后的节点邻接矩阵，它对应于本次模拟的信息系统的状态；I为单位矩阵；u取为信息系统的节点设备数；

判断每一个IED设备与服务器之间的通信链路的拓扑可靠性，记录在矩阵CSTPR中，具体如下：设IED设备对应节点p，服务器对应节点q，若可达矩阵的元素r_pq≥1，则说明该IED设备与服务器之间的通信链路满足拓扑可靠性；若可达矩阵的元素r_pq＝0，则说明该IED设备与服务器之间的通信链路不满足拓扑可靠性；

时延可靠性考察节点a与另一个节点b之间的单次通信能否在规定的延时阈值内完成；节点a与另一个节点b之间的一条通信链路上单次通信的延时包括由通信节点设备转发信息引起的延时、由光纤通信线路引起的延时；用以下公式计算节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路上单次通信的延时：

其中，c为光速，L_w为第w条通信链路所有以太网线路元件和SDH线路元件的长度之和(千米)，从矩阵branch2的第七列中获取，l为该通信链路所有以太网交换机和SDH交换机的个数，τ为以太网交换机或SDH交换机的通信延时，从矩阵branch2的第八列中获取；

针对每一个满足与服务器之间的拓扑可靠性的IED设备，考察IED设备与服务器之间的通信链路的时延可靠性；运用最短路径算法即Dijkstra算法，通过修改后的节点邻接矩阵A和矩阵branch2第七列表征的以太网线路或SDH线路的长度，搜索出每一个IED设备与服务器之间的最短路径，利用通信链路的单次通信的延时计算公式计算其通信延时，与矩阵branch2中对应的IED设备的第九列数据表征的延时阈值进行比较，若通信延时小于或等于延时阈值，则该IED设备满足与服务器之间的时延可靠性；若通信延时大于延时阈值，则该IED设备不满足与服务器之间的时延可靠性；每一个满足与服务器之间的拓扑可靠性的IED设备，与服务器之间的通信链路的时延可靠性，记录在矩阵CSDLR中；

只有既满足与服务器之间的拓扑可靠性，又满足与服务器之间的时延可靠性的IED设备，它与服务器之间的通信链路的可靠性才是满足的；将每个IED设备与服务器之间的通信链路的可靠性记录在矩阵CSR中。

进一步地，根据IED设备的功能模块的状态及其与服务器之间的通信链路的可靠性，可以得到每个IED设备的在故障处理过程中的工作模态；

一遥终端IED设备有三种工作模态：定义能正常表征所在开关是否流过故障电流为一遥终端第一工作模态；定义表征所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反为一遥终端第二工作模态；定义无论所在开关是否流过故障电流都表征为没有流过故障电流为一遥终端第三工作模态；

当一遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常时，一遥终端IED设备处于一遥终端第一工作模态；当一遥终端IED设备的第一功能模块故障、第二功能模块正常时，一遥终端IED设备处于一遥终端第二工作模态。当一遥终端IED设备的第二功能模块故障时，此时无论一遥终端IED设备的第一功能模块正常还是故障，一遥终端IED设备处于一遥终端第三工作模态；

二遥终端IED设备有三种工作模态：定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流为二遥终端第一工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反为二遥终端第二工作模态；定义配电主站工作人员不能获知所在开关的电流、电压状态量为二遥终端第三工作模态。若开关元件配置的二遥终端处于二遥终端第三工作模态，则相当于该开关元件没有配置任何终端，即在后续的分析中就把处于二遥终端第三工作模态的二遥终端的所在开关看作没有配置任何终端；

当二遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，二遥终端IED设备处于二遥终端第一工作模态；当二遥终端IED设备的第一功能模块故障、第二功能模块正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，二遥终端IED设备处于二遥终端第二工作模态；当二遥终端IED设备的第二功能模块故障或者终端和服务器之间的通信链路不满足可靠性时，此时无论二遥终端IED设备的第一功能模块正常还是故障，二遥终端IED设备处于二遥终端第三工作模态；

三遥终端IED设备有五种工作模态：定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流、且能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第一工作模态；定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流、但不能控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第二工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反，但能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第三工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反，且不能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第四工作模态；定义配电主站工作人员不能获知所在开关的电流、电压状态量，且不能控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第五工作模态；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第二工作模态，则相当于该开关元件配置的终端为处于二遥终端第一工作模态的二遥终端；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第四工作模态，则相当于该开关元件配置的终端为处于二遥终端第二工作模态的二遥终端；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第五工作模态，则相当于该开关元件没有配置任何终端；即在后续的分析中，把处于三遥终端第二工作模态的三遥终端的所在开关看作配置了处于二遥终端第一工作模态的二遥终端；把处于三遥终端第四工作模态的三遥终端的所在开关看作配置了处于二遥终端第二工作模态的二遥终端；把处于三遥终端第五工作模态的三遥终端的所在开关看作没有配置任何终端；

当三遥终端IED设备的第一功能模块、第二功能模块、第三功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，三遥终端IED设备处于三遥终端第一工作模态；当三遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性、但第三功能模块故障时，三遥终端IED设备处于三遥终端第二工作模态；当三遥终端IED设备的第一功能模块故障、但第二功能模块和第三功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，三遥终端IED设备处于三遥终端第三工作模态；当三遥终端IED设备的第二功能模块正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性、但第一功能模块和第三功能模块都故障时，三遥终端IED设备处于三遥终端第四工作模态；当三遥终端IED设备的第二功能模块故障或者终端和服务器之间的通信链路不满足可靠性时，此时无论第一功能模块和第三功能模块正常还是故障，三遥终端IED设备处于三遥终端第五工作模态。

进一步地，步骤S3中，故障隔离时间的分析与馈线上的开关元件配置的终端IED设备的类型有关；

定义远程操控配置三遥终端的开关动作的时间为t₁，定义故障隔离时间为t₂，定义故障修复时间为t₃；故障隔离时间t₂包括工作人员到达故障馈线的路程时间t₂₁、故障定位时间t₂₂和现场操作开关时间t₂₃，计算公式如下：

t₂＝t₂₁+t₂₂+t₂₃；

定义正确远程故障定位段为最邻近故障点的上游和下游的不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段，它表征了当馈线上的物理元件发生故障、且信息系统元件都处于正常状态时，配电主站工作人员根据线路上所有具有遥测功能的终端即二遥终端和三遥终端上传的电压、电流状态量数据，能判断故障点所在的最小范围；

定义实际远程故障定位段为馈线上的物理元件发生故障、且信息系统元件也有可能处于故障状态时，配电主站工作人员根据线路上所有具有遥测功能的终端即二遥终端和三遥终端上传的电压、电流状态量数据，能判断故障点所在的最小范围；因该判断过程耗时很短，可以不算入故障隔离时间；

通过各个终端IED设备元件的工作模态可以得出各个终端IED设备元件在本次模拟的故障定位过程中是正常发挥功能还是漏判、误判，由此，可以通过正确远程故障定位段和馈线上所有二遥、三遥终端IED设备元件的工作模态得出实际远程故障定位段，具体包括以下情况：

情况1、若故障点最邻近的上游不低于二遥的终端出现漏判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上故障点最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件与该开关元件的最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点的上游只有一个不低于二遥终端配置的开关元件，那么该终端的漏判是容易被工作人员得知的，因为工作人员将会看见该馈线上所有具有遥测功能的终端都显示所在开关没有流过故障电流而线路却因实际上发生的故障触动继电保护装置而跳闸，在只考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，可以推断出就是线路的第一个不低于二遥的终端出现漏判，所以该终端的漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

情况2、若故障点最邻近的下游不低于二遥的终端出现误判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与该开关元件的最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点的下游只有一个不低于二遥终端配置的开关元件，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与线路最末端所夹馈线段；

情况3、若故障点第二邻近的上游不低于二遥的终端出现漏判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该漏判二遥终端配置的开关元件最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件与故障点最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点上游只有两个不低于二遥的终端，那么故障点第二邻近的上游不低于二遥的终端的漏判是容易被工作人员得知的，因为工作人员将会看见该馈线上只有第二邻近出线端的不低于二遥的终端显示所在开关流过故障电流，只考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，考虑到线路实际上发生了故障触动继电保护装置而跳闸，可以推断出就是馈线上最邻近出线端的不低于二遥的终端漏判，所以该终端的漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

情况4、若第二邻近故障点的下游不低于二遥的终端出现误判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判二遥终端配置的开关元件最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件与故障点最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点的下游只有两个不低于二遥终端配置的开关元件，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与线路最末端所夹馈线段；

情况5、若所有不低于二遥的终端IED设备的功能模块都正常，或者所有不低于二遥的终端IED设备的故障情况在以上四种之外，实际远程故障定位段和正确远程故障定位段一样；所有不低于二遥的终端IED设备的故障情况在以上四种之外时，工作人员将会看见该馈线上出现一个具有遥测功能的终端显示所在开关元件没有流过故障电流，而这个开关元件下游有两个或以上的具有遥测功能的终端显示所在开关元件流过故障电流的情况；或者将会看见该馈线上出现一个具有遥测功能的终端显示所在开关元件流过故障电流，而这个开关元件上游有两个或以上的具有遥测功能的终端显示所在开关元件没有故障电流的情况；考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，容易判断是由哪个不低于二遥的终端IED元件发生误判或漏判造成工作人员看见的情况不符合正常情况，所以该终端的误判或漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

配电主站派出检修人员到达故障馈线，检查实际远程故障定位段内所有一遥终端的挂牌情况，帮助进一步判断故障点所在的最小范围；该检查时间是故障定位时间t₂₂的一部分，定义t₂₂₁为检查实际远程故障定位段内所有“一遥”终端的时间，其计算公式如下：

t₂₂₁＝n_yiyaot_yiyao；

其中，n_yiyao为实际远程故障定位段内所有一遥终端数量，t_yiyao为检查单个一遥终端需要花费的时间；

经过查看实际远程故障定位段内所有一遥终端的挂牌情况后，故障点所在范围缩小为实际巡线段。定义正确巡线段是由最邻近故障点的上游和下游的不低于一遥终端配置的开关元件所夹馈线段；通过正确巡线段和实际远程故障定位段内所有一遥终端IED设备的工作模态，得到实际巡线段，具体包括以下情况：

情况A1、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段不一致，且在判断实际远程故障定位段时，属于情况1～情况4，则实际巡线段的范围如下式：

实际巡线段＝正确巡线段+(实际远程故障定位段-正确远程故障定位段)；

情况A2、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一致，且实际远程故障定位段内的所有一遥终端IED设备都没有出现误判或漏判的情形，则实际巡线段与正确巡线段一样；

情况A3、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一致，但实际远程故障定位段内的一遥终端IED设备存在误判或漏判，则具体如下：

情况A31、若故障点最邻近的上游的一遥终端漏判，则实际巡线段为正确巡线段加上该漏判的一遥终端所在开关元件与其最邻近的上游的有配置终端的开关元件所夹馈线段；

情况A32、若故障点最邻近的下游的一遥终端误判，则实际巡线段为正确巡线段加上该误判的一遥终端所在开关元件与其最邻近的下游的有配置终端的开关元件或线路最末端所夹馈线段；

情况A33、若故障点第二邻近的上游的一遥终端漏判，则实际巡线段为正确巡线段加上该漏判的一遥终端所在开关元件的最邻近的上游的有配置终端的开关元件与故障点最邻近的上游的一遥终端的所在开关元件所夹馈线段；

情况A34、若故障点第二邻近的下游的一遥终端误判，则实际巡线段为正确巡线段加上该误判的一遥终端所在开关元件的最邻近的下游的有配置终端的开关元件或线路最末端与故障点最邻近的下游的一遥终端的所在开关元件所夹馈线段；

情况A35、若故障点第三或以上邻近的上游或下游的一遥终端误判，则实际巡线段和正确巡线段一样；因为巡线人员将会看见该馈线上出现一个一遥终端显示所在开关元件没有流过故障电流，而这个开关元件下游有两个或以上的一遥终端显示所在开关元件流过故障电流的情况；或者将会看见该馈线上出现一个一遥终端显示所在开关元件流过故障电流，而这个开关元件上游有两个或以上的一遥终端显示所在开关元件没有故障电流的情况。考虑只有一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，容易判断是由哪个一遥终端IED元件发生误判或漏判造成工作人员看见的情况不符合正常情况，所以该终端的误判或漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

通过对实际巡线段进行巡线，可将故障点位置缩小到最小范围，定义该范围为故障馈线段，即故障馈线段由最邻近故障点的上游和下游的开关元件所夹馈线段；该巡线时间是故障定位时间t₂₂的一部分，定义t₂₂₂为实际巡线段的巡线时间，其计算公式如下：

t₂₂₂＝l_patrolt_patrol；

其中，l_patrol为实际巡线段的长度，t_patrol为单位长度线路的巡线时间；

综上，故障定位时间t₂₂的计算公式如下：

t₂₂＝t₂₂₁+t₂₂₂；

检修人员完成故障定位后，若故障馈线段的首末开关元件不能被遥控，则需要现场操作故障馈线段的首末开关元件，进行故障隔离；现场操作开关时间t₂₃的计算公式如下：

t₂₃＝n_manualt_manual；

其中，n_mamual为故障馈线段的首末开关元件中不具备遥控条件的开关，t_mamual为现场操作单个开关的时间。

进一步地，步骤S4中，以传统的可靠性分析方法中的故障模式后果分析法为基础，分析本次模拟中的故障对所有负荷点的影响；

定义元件j与电源点之间的最小路上主馈线与分支线的交点节点为元件j的主馈线点，如果元件j是主馈线上的元件，则元件j的主馈线点就是元件j的首节点；定义负荷点i与电源点之间的最小路上主馈线与分支线的交点节点为负荷点i的主馈线点；定义元件j的主馈线点和负荷点i的主馈线点之间所夹的馈线段为元件j与负荷点i之间的关联路径；

元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T与它们之间的关联路径上的开关元件终端配置种类及其工作模态有关，具体情况如下：

情况B1、元件j与电源点的最小路上有熔断器，或元件j处于分支线上且所在分支线的出线端安装了断路器：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i不会因为元件j故障而停电，T＝0；

解释：如果元件j与电源点的最小路上有熔断器，即说明元件j是负荷分支线上的元件，因为熔断器一般安装在负荷分支线出线端。而熔断器在分支线发生故障后会因为过流发热而熔断，切断发生故障的分支线，因此分支线外的负荷不会受到停电影响。或者如果已知元件j处于分支线上且所在分支线的出线端安装了断路器，断路器上的继电保护装置也会在分支线发生故障后迅速切断发生故障的分支线，因此分支线外的负荷不会受到停电影响。

情况B2、元件j处于出线端没有熔断器或断路器、但有分段开关的分支线上，该分段开关配置了三遥终端：此时元件j的故障影响与该三遥终端的工作模态有关，具体如下：

情况B21、该三遥终端处于三遥终端第一工作模态：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i的停电时间T＝t₁；

情况B22、该三遥终端不处于三遥终端第一工作模态：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂；

情况B3、元件j处于出线端没有熔断器、断路器或分段开关的分支线上，或元件j是主馈线上的元件：此时元件j的故障影响视元件j与负荷点i的关联路径而定，具体如下：

情况B31、关联路径上有三遥终端配置的开关：若负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的上游，或者该馈线有备用电源，负荷点i的停电时间T＝t₁；若该馈线没有备用电源，且负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的下游，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；

情况B32、关联路径上没有三遥终端配置的开关，但有其他终端配置或无终端配置的开关：若负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的上游，或者该馈线有备用电源，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂；若该馈线没有备用电源，且负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的下游，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃。

情况B33、关联路径上没有开关：此时元件j与负荷点i同在故障馈线段，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；各个负荷点在本次模拟中的缺供电量的计算公式如下：

其中，ens_i为第i个负荷点在本次故障模拟中的缺供电量，T_i为第i个负荷点在本次故障模拟中的停电时间(h)，P_i为第i个负荷点的平均负荷(kW)。

进一步地，步骤S5中，通过下式更新仿真时间：

t＝t+Δt₁+Δt₂/8760；

若仿真时间t(单位：年)已大于或等于设定的仿真年限，则进行步骤S6，否则重复S2～S4的抽样模拟过程；

步骤S6中，各个负荷点的可靠性指标包括负荷点i的年故障率λ_i(次/年)、负荷点i的平均停电持续时间γ_i(小时/次)、负荷点i的年平均故障停电时间U_i(小时/年)、负荷点i的期望缺供电量ENS_i(千瓦时/年)，具体计算方法如下：

负荷点i的年故障率λ_i为负荷点i在仿真时间内的停电次数除以仿真年限；负荷点i的平均停电持续时间γ_i为负荷点i在仿真时间内多次停电的时间之和除以负荷点i在仿真时间内的停电次数；负荷点i的年平均故障停电时间U_i为负荷点i在仿真时间内多次停电的时间之和除以仿真年限；负荷点i的期望缺供电量ENS_i为负荷点i的年平均故障停电时间乘以的负荷点i平均负荷。

进一步地，步骤S7中，根据供电系统供电可靠性评价规程计算配电网系统可靠性指标，包括系统平均停电时间SAIDI、系统平均停电频率SAIFI、停电用户平均停电时间CAIDI、供电可靠率ASAI、期望缺供电量ENS。

相比于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，弥补了目前常规的配电网信息物理系统可靠性分析方法没有考虑到不同种类的配电自动化终端的影响，同时把不同种类的配电自动化终端拆分成不同的功能模块，提出了多个功能模块的状态组合对应的终端工作模态，并分析了不同工作模态在故障处理全过程的影响和作用，建模过程更加符合配电网信息物理系统的实际运行情况，使得运用该可靠性分析方法能更准确地评估配置了多种配电自动化终端的配电网信息物理系统的可靠性。

附图说明

图1～11为本发明实施例提供的配置了馈线自动化终端的配电网结构示意图。

图1～11所示的配电网中，S₁为出线断路器，S₂～S₇为分段开关，S₈为联络开关，LD1～LD7为负荷点。其中，出线断路器和联络开关默认配置“三遥”终端，分段开关的自动化终端配置情况如各图所示。图中折线箭头符号表示配电网物理系统的故障点所在位置，便以说明故障元件的故障隔离时间计算和故障模式后果分析过程。

图1～图5分别为本发明实施例提供的为了说明通过正确远程故障定位段和馈线上所有二遥、三遥终端IED设备元件的工作模态得出实际远程故障定位段的五种情况的对应例子示意图。其中，漏判或误判的二遥、三遥终端IED设备元件如图中括号注明所示；正确远程故障定位段和实际远程故障定位段的范围如图中标注所示。

图6～图10分别为本发明实施例提供的为了说明在实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一致但实际远程故障定位段内的一遥终端IED设备存在误判或漏判时，实际巡线段的五种情况的对应例子示意图。其中，漏判或误判的一遥终端IED设备元件如图中括号注明所示；正确巡线段和实际巡线段的范围如图中标注所示。

图11为本发明实施例中为了说明配电网元件故障对负荷点的影响的一个简单的配电网结构示意图。其中，故障位置如图中折线箭头符号所示。

图12为本发明实施例中配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法步骤流程图。

具体实施方式

本实施例提供了一种配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，考虑了配电网自动化的功能配置对供电可靠性的影响，同时考虑了配电网信息系统对物理系统供电可靠性的影响，提供了更准确的评估配电网信息物理系统供电可靠性的模型与方法。

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。

实施例：

配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，如图12所示，包括以下步骤：

S1、输入配电网物理系统元件参数及拓扑连接关系、输入配电网信息系统元件参数及节点邻接矩阵；

所述配电网物理系统是指配电网的一次系统，配电网物理系统的元件包括线路、开关元件、变压器、负荷，其中，开关元件包括断路器、分段开关、联络开关、熔断器；配电网信息系统是指配电网的二次系统，配电网信息系统的元件包括IED设备、以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路、服务器；

配电网物理系统元件参数包括待分析的配电网物理系统的所有元件的可靠性参数、每段线路的长度、各负荷点的平均负荷、与供电公司故障处理相关的几个时间；所述待分析的配电网物理系统的所有元件的可靠性参数包括元件年故障率、元件平均故障修复时间；所述与供电公司故障处理相关的几个时间包括远程遥控单个三遥开关动作的时间、检修人员到达故障馈线的平均时间、检修人员查看单个故障指示器挂牌情况的时间、检修人员为了确定故障点位置的单位长度线路的巡线时间、检修人员现场操作单个非遥控开关动作的时间；

其中，除了与供电公司故障处理相关的几个时间，其余的配电网物理系统元件的参数和拓扑连接关系都可以统一为一个矩阵branch1；矩阵branch1各行代表配电网物理系统各个元件；第一列和第二列分别为元件的首节点和末节点，表征了配电网物理系统中各元件的连接关系；第三列表征元件的类型，代码1、2、3、4、5、6、7分别表示元件为线路、变压器、熔断器、断路器、分段开关、联络开关、负荷；第四列和第五列分别为元件的年故障率(次/年)和平均故障修复时间(小时/次)；第六列存放线路元件的长度(千米)，若该元件不是线路，则其第六列元素为null；第七列存放负荷点的平均负荷(千瓦)。

配电网信息系统元件参数包括待分析的配电网信息系统的所有元件的可靠性参数、每段光纤通信线路的长度、节点设备的通信延时、终端设备的延时阈值；

配电网信息系统元件的参数可以统一为一个矩阵branch2；矩阵branch2各行代表配电网信息系统各个元件；第一列表征元件的类型，代码1、2、3、4、5、6、7、8分别表示元件为一遥终端IED设备、二遥终端IED设备、三遥终端IED设备、以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路、服务器；第二列表征三种终端IED设备感知故障电流的功能的年故障率(次/年)，该故障率囊括了由于三种终端的测量元件的误差或损坏、一遥终端的故障电流整定策略错误的原因导致三种终端漏判或误判故障电流的情况，其中，漏判是指终端对应的开关元件流过了故障电流而终端并没有识别出来，误判是指终端对应的开关元件没有流过故障电流而终端错误地认为对应的开关元件流过了故障电流；第三列表征三种终端IED设备发出或接收信息的功能的年故障率(次/年)，其中，对于不与配电主站通信的一遥终端，该故障率是指一遥终端挂牌表征故障电流的功能的年故障率；第四列表征三遥终端IED设备控制电操的功能的年故障率(次/年)，对于IED设备以外的其他元件，第二、三、四列的值为null；第五列表征IED设备以外的其他元件的年故障率(次/年)，对于IED设备，该列的值为null；第六列表征元件的平均故障修复时间(小时/次)；第七列表征光纤通信线路元件的长度(千米)，对于以太网线路和SDH线路以外的其他元件，该列的值为null；第八列表征节点设备的通信延时(秒)，即信息流过该元件会产生的延时，其中，节点设备是指IED设备、以太网交换机、SDH交换机和服务器，若元件不是节点设备，则该列的值为null；第九列表征IED设备的延时阈值(秒)，即IED设备向主站成功发送信息或成功接收来自主站的信息所允许的最大通信总延时，对于IED设备以外的其他元件，该列的值为null；

配电网信息系统的节点邻接矩阵用来表征信息系统节点设备之间的连接关系，若节点设备x和节点设备y之间通过单个以太网线路元件或单个SDH线路元件直接相连，则节点邻接矩阵A＝[a_xy]_n×n的元素a_xy和a_yx取为1，否则取为0；特别地，节点邻接矩阵的对角线元素取为0。

S2、利用序贯蒙特卡洛法抽取当前物理系统的状态，确定故障元件及其正常工作时间和故障修复时间；利用非序贯蒙特卡洛法抽取当前信息系统的状态，确定自动化终端元件和通信链路元件的状态；

所述利用序贯蒙特卡洛法抽取当前物理系统的状态，即通过下式计算和模拟配电网物理系统中所有元件的正常工作时间Δt₁(年)：

其中，δ为区间(0,1)内服从均匀分布的随机数，P₀为元件失效状态的概率，λ为元件的年故障率，μ为元件的年修复率(次/年)，r为元件的平均故障修复时间；

然后选出本次模拟中正常工作时间最短的物理系统元件g，定义本次模拟中的故障点为元件g，并通过下式计算和模拟元件g的故障修复时间Δt₂(小时)：

Δt₂＝-r×lnδ

由此得到当前物理系统的状态是所有物理元件在正常工作Δt₁时间后，元件g发生故障，修复元件g的本次故障需要花费时间Δt₂；

利用非序贯蒙特卡洛法抽取当前信息系统的状态，即赋予每个信息系统元件一个随机数，该随机数属于区间(0,1)并服从均匀分布，若该随机数大于或等于该元件的失效状态的概率P₀，则该元件在本次模拟中处于正常工作，若该随机数小于该元件的失效状态的概率，则该元件在本次模拟中处于故障工作；由此得到信息系统所有元件在本次模拟中的状态，即正常或故障；

特别地，对于终端IED设备元件，需要对终端IED设备元件的功能模块分别进行状态抽样，由此得到所有终端IED设备元件各自的功能模块的状态，即正常或故障；一遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即一遥终端IED设备元件的第一功能模块、挂牌表征故障电流的功能模块即一遥终端IED设备元件的第二功能模块；二遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即二遥终端IED设备元件的第一功能模块、发出或接收信息的功能模块即二遥终端IED设备元件的第二功能模块；三遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即三遥终端IED设备元件的第一功能模块、发出或接收信息的功能模块即三遥终端IED设备元件的第二功能模块、控制电操的功能模块即三遥终端IED设备元件的第三功能模块；终端IED设备元件的所有功能模块的年故障率和平均故障修复时间从步骤S1中输入的矩阵branch2的第二、三、四、六列中获取；若出现多于1个终端IED设备元件出现故障的抽样结果，则通过随机数指定保留其中1个终端IED设备元件的故障，使本次模拟更符合实际运行情况；将所有终端IED设备的功能模块的状态记录在矩阵CSIEDR中。

获得信息系统所有元件的状态后，需要针对每个终端IED设备元件评估它与服务器之间的通信链路的可靠性，即判断每个终端IED设备元件是否能与服务器成功通信；定义通信链路为通信网中一个节点a到另一个节点b之间的不包含节点a和节点b的通信路径，由以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路组成；通信链路的可靠性包括拓扑可靠性和时延可靠性两个方面，只有当通信链路同时满足拓扑可靠性和时延可靠性，才认为该通信链路可以正常工作；

拓扑可靠性考察节点a到另一个节点b之间的是否存在连通的通信路径；节点a到另一个节点b之间通常存在n条通信链路，n≥1，节点a到另一个节点b之间的拓扑可靠性C_a-b由下式计算：

C_a-b＝h_a-b(1)∪…∪h_a-b(w)∪…∪h_a-b(n)；

其中，h_a-b(w)为节点a到另一个节点b之间的第w条通信链路的拓扑可靠性，1≤w≤n，若该通信链路连通则h_a-b(w)＝1，该通信链路中断则h_a-b(w)＝0；该公式表明，当n条通信链路中有1条或以上的通信链路连通，则节点a与另一个节点b的拓扑可靠性C_a-b为1，即节点a与另一个节点b之间满足拓扑可靠性；

由m个元件组成的节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路的拓扑可靠性h_a-b(w)的计算公式如下：

h_a-b(w)＝s(1)∩…∩s(k)∩…∩s(m)；

其中，s(k)为节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路上的元件k的状态，1≤k≤m，若元件k能正常工作则s(k)＝1，若元件k故障则s(k)＝0；该公式表明，只有当通信链路上的所有元件都正常工作，该通信链路才满足拓扑可靠性；

通过计算信息系统拓扑的可达矩阵，针对每个终端IED设备元件评估它与服务器之间的通信链路的拓扑可靠性；首先，针对本次信息系统元件状态模拟的结果修改节点邻接矩阵：若节点设备x和节点设备y之间的以太网线路或SDH线路为故障状态，则令节点邻接矩阵中对应的元素a_xy和a_yx取为0；若节点设备x对应的以太网交换机或SDH交换机或服务器故障，则令节点邻接矩阵中对应于节点设备x的行和列全为零；然后根据下式计算出当前信息系统的u步可达矩阵R：

R＝(A+I)^u＝I+A+A²+…+A^u；

其中，A为修改后的节点邻接矩阵，它对应于本次模拟的信息系统的状态；I为单位矩阵；u取为信息系统的节点设备数(同上，前述有“n条通信链路”，请用不同的符号进行区分)；

判断每一个IED设备与服务器之间的通信链路的拓扑可靠性，记录在矩阵CSTPR中，具体如下：设IED设备对应节点p，服务器对应节点q，若可达矩阵的元素r_pq≥1，则说明该IED设备与服务器之间的通信链路满足拓扑可靠性；若可达矩阵的元素r_pq＝0，则说明该IED设备与服务器之间的通信链路不满足拓扑可靠性；

时延可靠性考察节点a与另一个节点b之间的单次通信能否在规定的延时阈值内完成；节点a与另一个节点b之间的一条通信链路上单次通信的延时包括由通信节点设备转发信息引起的延时、由光纤通信线路引起的延时；用以下公式计算节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路上单次通信的延时：

其中，c为光速，L_w为第w条通信链路所有以太网线路元件和SDH线路元件的长度之和(千米)，从矩阵branch2的第七列中获取，l为该通信链路所有以太网交换机和SDH交换机的个数，τ为以太网交换机或SDH交换机的通信延时，从矩阵branch2的第八列中获取；

针对每一个满足与服务器之间的拓扑可靠性的IED设备，考察IED设备与服务器之间的通信链路的时延可靠性；运用最短路径算法即Dijkstra算法，通过修改后的节点邻接矩阵A和矩阵branch2第七列表征的以太网线路或SDH线路的长度，搜索出每一个IED设备与服务器之间的最短路径，利用通信链路的单次通信的延时计算公式计算其通信延时，与矩阵branch2中对应的IED设备的第九列数据表征的延时阈值进行比较，若通信延时小于或等于延时阈值，则该IED设备满足与服务器之间的时延可靠性；若通信延时大于延时阈值，则该IED设备不满足与服务器之间的时延可靠性；每一个满足与服务器之间的拓扑可靠性的IED设备，与服务器之间的通信链路的时延可靠性，记录在矩阵CSDLR中；

只有既满足与服务器之间的拓扑可靠性，又满足与服务器之间的时延可靠性的IED设备，它与服务器之间的通信链路的可靠性才是满足的；将每个IED设备与服务器之间的通信链路的可靠性记录在矩阵CSR中。

根据IED设备的功能模块的状态及其与服务器之间的通信链路的可靠性，可以得到每个IED设备的在故障处理过程中的工作模态；

一遥终端IED设备有三种工作模态：定义能正常表征所在开关是否流过故障电流为一遥终端第一工作模态；定义表征所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反为一遥终端第二工作模态；定义无论所在开关是否流过故障电流都表征为没有流过故障电流为一遥终端第三工作模态；

当一遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常时，一遥终端IED设备处于一遥终端第一工作模态；当一遥终端IED设备的第一功能模块故障、第二功能模块正常时，一遥终端IED设备处于一遥终端第二工作模态。当一遥终端IED设备的第二功能模块故障时，此时无论一遥终端IED设备的第一功能模块正常还是故障，一遥终端IED设备处于一遥终端第三工作模态；

二遥终端IED设备有三种工作模态：定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流为二遥终端第一工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反为二遥终端第二工作模态；定义配电主站工作人员不能获知所在开关的电流、电压状态量为二遥终端第三工作模态。若开关元件配置的二遥终端处于二遥终端第三工作模态，则相当于该开关元件没有配置任何终端，即在后续的分析中就把处于二遥终端第三工作模态的二遥终端的所在开关看作没有配置任何终端；

当二遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，二遥终端IED设备处于二遥终端第一工作模态；当二遥终端IED设备的第一功能模块故障、第二功能模块正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，二遥终端IED设备处于二遥终端第二工作模态；当二遥终端IED设备的第二功能模块故障或者终端和服务器之间的通信链路不满足可靠性时，此时无论二遥终端IED设备的第一功能模块正常还是故障，二遥终端IED设备处于二遥终端第三工作模态；

三遥终端IED设备有五种工作模态：定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流、且能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第一工作模态；定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流、但不能控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第二工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反，但能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第三工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反，且不能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第四工作模态；定义配电主站工作人员不能获知所在开关的电流、电压状态量，且不能控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第五工作模态；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第二工作模态，则相当于该开关元件配置的终端为处于二遥终端第一工作模态的二遥终端；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第四工作模态，则相当于该开关元件配置的终端为处于二遥终端第二工作模态的二遥终端；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第五工作模态，则相当于该开关元件没有配置任何终端；即在后续的分析中，把处于三遥终端第二工作模态的三遥终端的所在开关看作配置了处于二遥终端第一工作模态的二遥终端；把处于三遥终端第四工作模态的三遥终端的所在开关看作配置了处于二遥终端第二工作模态的二遥终端；把处于三遥终端第五工作模态的三遥终端的所在开关看作没有配置任何终端；

当三遥终端IED设备的第一功能模块、第二功能模块、第三功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，三遥终端IED设备处于三遥终端第一工作模态；当三遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性、但第三功能模块故障时，三遥终端IED设备处于三遥终端第二工作模态；当三遥终端IED设备的第一功能模块故障、但第二功能模块和第三功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，三遥终端IED设备处于三遥终端第三工作模态；当三遥终端IED设备的第二功能模块正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性、但第一功能模块和第三功能模块都故障时，三遥终端IED设备处于三遥终端第四工作模态；当三遥终端IED设备的第二功能模块故障或者终端和服务器之间的通信链路不满足可靠性时，此时无论第一功能模块和第三功能模块正常还是故障，三遥终端IED设备处于三遥终端第五工作模态。

S3、计算该次故障的故障隔离时间，包括故障定位及开关操作的时间；

故障隔离时间的分析与馈线上的开关元件配置的终端IED设备的类型有关，在分析元件故障引起的故障隔离时间之前，考虑馈线的出线断路器、联络开关、分支线的出线断路器或出线分段开关上都配置三遥终端的情况，该情况符合目前大多数配电网馈线的情况，因为这些开关元件在馈线中出于重要地位，对馈线的可靠性有较大影响；再考虑一条馈线的联络开关只有一个且该联络开关在该馈线的主馈线末端的情况，该情况也符合目前大多数配电网馈线的情况，除了接线模式为多分段多联络的馈线之外，其他典型接线模式的馈线都符合该情况。

定义远程操控配置三遥终端的开关动作的时间为t₁，定义故障隔离时间为t₂，定义故障修复时间为t₃；故障隔离时间t₂包括工作人员到达故障馈线的路程时间t₂₁、故障定位时间t₂₂和现场操作开关时间t₂₃，计算公式如下：

t₂＝t₂₁+t₂₂+t₂₃；

定义正确远程故障定位段为最邻近故障点的上游和下游的不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段，它表征了当馈线上的物理元件发生故障、且信息系统元件都处于正常状态时，配电主站工作人员根据线路上所有具有遥测功能的终端即二遥终端和三遥终端上传的电压、电流状态量数据，能判断故障点所在的最小范围；

定义实际远程故障定位段为馈线上的物理元件发生故障、且信息系统元件也有可能处于故障状态时，配电主站工作人员根据线路上所有具有遥测功能的终端即二遥终端和三遥终端上传的电压、电流状态量数据，能判断故障点所在的最小范围；因该判断过程耗时很短，可以不算入故障隔离时间；

通过各个终端IED设备元件的工作模态可以得出各个终端IED设备元件在本次模拟的故障定位过程中是正常发挥功能还是漏判、误判，由此，可以通过正确远程故障定位段和馈线上所有二遥、三遥终端IED设备元件的工作模态得出实际远程故障定位段，具体包括以下情况：

情况1、若故障点最邻近的上游不低于二遥的终端出现漏判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上故障点最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件与该开关元件的最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；如图1所示，故障点在EF段内，开关S4的终端漏判，显示开关S4没有流过故障电流，其余终端正常工作。配电主站工作人员根据终端的显示情况首先判断故障点在BD段内，然后派出工作人员对BD段内的一遥终端进行查看和巡线后得知故障点不在BD段内且开关S4配置的终端故障，于是重新判断故障点在DG段内，因此实际远程故障定位段为BG段。

若故障点的上游只有一个不低于二遥终端配置的开关元件，那么该终端的漏判是容易被工作人员得知的，因为工作人员将会看见该馈线上所有具有遥测功能的终端都显示所在开关没有流过故障电流而线路却因实际上发生的故障触动继电保护装置而跳闸，在只考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，可以推断出就是线路的第一个不低于二遥的终端出现漏判，所以该终端的漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

情况2、若故障点最邻近的下游不低于二遥的终端出现误判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与该开关元件的最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点的下游只有一个不低于二遥终端配置的开关元件，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与线路最末端所夹馈线段；如图2所示，故障点在CD段内，开关S6的终端误判，显示开关S6流过故障电流，其余终端正常工作。配电主站工作人员根据终端的显示情况首先判断故障点在FG段内，然后派出工作人员对FG段进行巡线后得知故障点不在FG段内且开关S6配置的终端故障，于是重新判断故障点在CF段内，因此实际远程故障定位段为CG段。

情况3、若故障点第二邻近的上游不低于二遥的终端出现漏判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该漏判二遥终端配置的开关元件最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件与故障点最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；如图3所示，故障点在EF段内，开关S4的终端漏判，显示开关S4没有流过故障电流，其余终端正常工作。配电主站工作人员将会看见异常的显示情况：S4开关没有流过故障电流而下游的S5开关却流过故障电流，这对配电网物理系统的单次故障来说是不合常理的，由此推断是终端发生了故障。在考虑只有一个终端发生故障的情况下，可能是开关S4的终端漏判或是开关S5的终端误判，这两种情况分别对应故障点发生在EG段、故障点发生在BD段。在对故障线路的一遥终端进行查看和巡线之前，配电主站工作人员只能判断故障点所在的最小范围是BG段，即实际远程故障定位段为BG段。

若故障点上游只有两个不低于二遥的终端，那么故障点第二邻近的上游不低于二遥的终端的漏判是容易被工作人员得知的，因为工作人员将会看见该馈线上只有第二邻近出线端的不低于二遥的终端显示所在开关流过故障电流，只考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，考虑到线路实际上发生了故障触动继电保护装置而跳闸，可以推断出就是馈线上最邻近出线端的不低于二遥的终端漏判，所以该终端的漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

情况4、若第二邻近故障点的下游不低于二遥的终端出现误判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判二遥终端配置的开关元件最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件与故障点最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点的下游只有两个不低于二遥终端配置的开关元件，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与线路最末端所夹馈线段；如图4所示，故障点在CD段内，开关S6的终端误判，显示开关S6流过故障电流，其余终端正常工作。配电主站工作人员将会看见异常的显示情况：S5开关没有流过故障电流而下游的S6开关却流过故障电流，这对配电网物理系统的单次故障来说是不合常理的，由此推断是终端发生了故障。在考虑只有一个终端发生故障的情况下，可能是开关S5的终端漏判或是开关S6的终端误判，这两种情况分别对应故障点发生在FG段、故障点发生在BE段。在对故障线路的一遥终端进行查看和巡线之前，配电主站工作人员只能判断故障点所在的最小范围是BG段，即实际远程故障定位段为BG段。

情况5、若所有不低于二遥的终端IED设备的功能模块都正常，或者所有不低于二遥的终端IED设备的故障情况在以上四种之外，实际远程故障定位段和正确远程故障定位段一样；所有不低于二遥的终端IED设备的故障情况在以上四种之外时，工作人员将会看见该馈线上出现一个具有遥测功能的终端显示所在开关元件没有流过故障电流，而这个开关元件下游有两个或以上的具有遥测功能的终端显示所在开关元件流过故障电流的情况；或者将会看见该馈线上出现一个具有遥测功能的终端显示所在开关元件流过故障电流，而这个开关元件上游有两个或以上的具有遥测功能的终端显示所在开关元件没有故障电流的情况；考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，容易判断是由哪个不低于二遥的终端IED元件发生误判或漏判造成工作人员看见的情况不符合正常情况，所以该终端的误判或漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

如图5所示，故障点在EF段内，开关S3的终端漏判，显示开关S3没有流过故障电流，其余终端正常工作。配电主站工作人员将会看见异常的显示情况：S3开关没有流过故障电流而下游的S4和S5开关却流过故障电流，这对配电网物理系统的单次故障来说是不合常理的，由此推断是终端发生了故障。在考虑只有一个终端发生故障的情况下，容易判断是开关S3的终端发生漏判，由此进一步判断出故障点所在的最小范围为EG段，即实际远程故障定位段为EG段。

配电主站派出检修人员到达故障馈线，检查实际远程故障定位段内所有一遥终端的挂牌情况，帮助进一步判断故障点所在的最小范围；该检查时间是故障定位时间t₂₂的一部分，定义t₂₂₁为检查实际远程故障定位段内所有“一遥”终端的时间，其计算公式如下：

t₂₂₁＝n_yiyaot_yiyao；

其中，n_yiyao为实际远程故障定位段内所有一遥终端数量，t_yiyao为检查单个一遥终端需要花费的时间；

经过查看实际远程故障定位段内所有一遥终端的挂牌情况后，故障点所在范围缩小为实际巡线段。定义正确巡线段是由最邻近故障点的上游和下游的不低于一遥终端配置的开关元件所夹馈线段；通过正确巡线段和实际远程故障定位段内所有一遥终端IED设备的工作模态，得到实际巡线段，具体包括以下情况：

情况A1、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段不一致，且在判断实际远程故障定位段时，属于情况1～情况4，则实际巡线段的范围如下式：

实际巡线段＝正确巡线段+(实际远程故障定位段-正确远程故障定位段)；

例如，本实施例中，对于图1，实际巡线段为EG段+BD段；对于图2，实际巡线段为CE段+FG段；对于图3，实际巡线段为EF段+BE段；对于图4，实际巡线段为BD段+EG段。

情况A2、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一致，且实际远程故障定位段内的所有一遥终端IED设备都没有出现误判或漏判的情形，则实际巡线段与正确巡线段一样；

情况A3、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一致，但实际远程故障定位段内的一遥终端IED设备存在误判或漏判，则具体如下：

情况A31、若故障点最邻近的上游的一遥终端漏判，则实际巡线段为正确巡线段加上该漏判的一遥终端所在开关元件与其最邻近的上游的有配置终端的开关元件所夹馈线段；如图6所示，故障点在EF段内，开关S5的终端漏判，显示开关S5没有流过故障电流，其余终端正常工作。现场检修人员根据一遥终端的显示情况首先判断故障点在CE段内并对CE段进行巡线，然后得知故障点不在CE段内且开关S5配置的终端故障，于是重新判断故障点在EF段内并对EF段进行巡线，因此实际巡线段为CF段。

情况A32、若故障点最邻近的下游的一遥终端误判，则实际巡线段为正确巡线段加上该误判的一遥终端所在开关元件与其最邻近的下游的有配置终端的开关元件或线路最末端所夹馈线段；如图7所示，故障点在EF段内，开关S6的终端误判，显示开关S6流过故障电流，其余终端正常工作。现场检修人员根据一遥终端的显示情况首先判断故障点在FG段内并对FG段进行巡线，然后得知故障点不在FG段内且开关S6配置的终端故障，于是重新判断故障点在EF段内并对EF段进行巡线，因此实际巡线段为EG段。

情况A33、若故障点第二邻近的上游的一遥终端漏判，则实际巡线段为正确巡线段加上该漏判的一遥终端所在开关元件的最邻近的上游的有配置终端的开关元件与故障点最邻近的上游的一遥终端的所在开关元件所夹馈线段；如图8所示，故障点在EF段内，开关S4的终端漏判，显示开关S4没有流过故障电流，其余终端正常工作。现场检修人员将会看见异常的显示情况：S4开关没有流过故障电流而下游的S5开关却流过故障电流，这对配电网物理系统的单次故障来说是不合常理的，由此推断是终端发生了故障。在考虑只有一个终端发生故障的情况下，可能是开关S4的终端漏判或是开关S5的终端误判，这两种情况分别对应故障点发生在CD段、故障点发生在EF段。在实际中，一遥终端的故障率较高，为了防止由于两个一遥终端的故障导致的终端异常显示情况，检修人员将对CF段进行巡线。

情况A34、若故障点第二邻近的下游的一遥终端误判，则实际巡线段为正确巡线段加上该误判的一遥终端所在开关元件的最邻近的下游的有配置终端的开关元件或线路最末端与故障点最邻近的下游的一遥终端的所在开关元件所夹馈线段；如图9所示，故障点在DE段内，开关S6的终端误判，显示开关S6流过故障电流，其余终端正常工作。现场检修人员将会看见异常的显示情况：S5开关没有流过故障电流而下游的S6开关却流过故障电流，这对配电网物理系统的单次故障来说是不合常理的，由此推断是终端发生了故障。在考虑只有一个终端发生故障的情况下，可能是开关S5的终端漏判或是开关S6的终端误判，这两种情况分别对应故障点发生在FG段、故障点发生在DE段。在实际中，一遥终端的故障率较高，为了防止由于两个一遥终端的故障导致的终端异常显示情况，检修人员将对DG段进行巡线。

情况A35、若故障点第三或以上邻近的上游或下游的一遥终端误判，则实际巡线段和正确巡线段一样；因为巡线人员将会看见该馈线上出现一个一遥终端显示所在开关元件没有流过故障电流，而这个开关元件下游有两个或以上的一遥终端显示所在开关元件流过故障电流的情况；或者将会看见该馈线上出现一个一遥终端显示所在开关元件流过故障电流，而这个开关元件上游有两个或以上的一遥终端显示所在开关元件没有故障电流的情况。考虑只有一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，容易判断是由哪个一遥终端IED元件发生误判或漏判造成工作人员看见的情况不符合正常情况，所以该终端的误判或漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

如图10所示，故障点在EF段内，开关S3的终端漏判，显示开关S3没有流过故障电流，其余终端正常工作。现场检修人员将会看见异常的显示情况：S3开关没有流过故障电流而下游的S4和S5开关却流过故障电流，这对配电网物理系统的单次故障来说是不合常理的，由此推断是终端发生了故障。在考虑只有一个终端发生故障的情况下，容易判断是开关S3的终端发生漏判，由此进一步判断出故障点所在的最小范围为EF段，即实际巡线段为EF段。

通过对实际巡线段进行巡线，可将故障点位置缩小到最小范围，定义该范围为故障馈线段，即故障馈线段由最邻近故障点的上游和下游的开关元件所夹馈线段；该巡线时间是故障定位时间t₂₂的一部分，定义t₂₂₂为实际巡线段的巡线时间，其计算公式如下：

t₂₂₂＝l_patrolt_patrol；

其中，l_patrol为实际巡线段的长度，t_patrol为单位长度线路的巡线时间；

综上，故障定位时间t₂₂的计算公式如下：

t₂₂＝t₂₂₁+t₂₂₂；

检修人员完成故障定位后，若故障馈线段的首末开关元件不能被遥控，则需要现场操作故障馈线段的首末开关元件，进行故障隔离；现场操作开关时间t₂₃的计算公式如下：

t₂₃＝n_manualt_manual；

其中，n_mamual为故障馈线段的首末开关元件中不具备遥控条件的开关，t_mamual为现场操作单个开关的时间。

S4、分析该次故障对负荷点的影响，得到各个负荷点在该次故障中的停电时间及缺供电量；

以传统的可靠性分析方法中的故障模式后果分析法为基础，分析本次模拟中的故障对所有负荷点的影响；

定义元件j与电源点之间的最小路上主馈线与分支线的交点节点为元件j的主馈线点，如果元件j是主馈线上的元件，则元件j的主馈线点就是元件j的首节点；定义负荷点i与电源点之间的最小路上主馈线与分支线的交点节点为负荷点i的主馈线点；定义元件j的主馈线点和负荷点i的主馈线点之间所夹的馈线段为元件j与负荷点i之间的关联路径；

元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T与它们之间的关联路径上的开关元件终端配置种类及其工作模态有关，具体情况如下：

情况B1、元件j与电源点的最小路上有熔断器，或元件j处于分支线上且所在分支线的出线端安装了断路器：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i不会因为元件j故障而停电，T＝0；

解释：如果元件j与电源点的最小路上有熔断器，即说明元件j是负荷分支线上的元件，因为熔断器一般安装在负荷分支线出线端。而熔断器在分支线发生故障后会因为过流发热而熔断，切断发生故障的分支线，因此分支线外的负荷不会受到停电影响。或者如果已知元件j处于分支线上且所在分支线的出线端安装了断路器，断路器上的继电保护装置也会在分支线发生故障后迅速切断发生故障的分支线，因此分支线外的负荷不会受到停电影响。

情况B2、元件j处于出线端没有熔断器或断路器、但有分段开关的分支线上，该分段开关配置了三遥终端：此时元件j的故障影响与该三遥终端的工作模态有关，具体如下：

情况B21、该三遥终端处于三遥终端第一工作模态：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i的停电时间T＝t₁；

情况B22、该三遥终端不处于三遥终端第一工作模态：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂；

情况B3、元件j处于出线端没有熔断器、断路器或分段开关的分支线上，或元件j是主馈线上的元件：此时元件j的故障影响视元件j与负荷点i的关联路径而定，具体如下：

情况B31、关联路径上有三遥终端配置的开关：若负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的上游，或者该馈线有备用电源，负荷点i的停电时间T＝t₁，如图11中的负荷点LD1和LD7；若该馈线没有备用电源，且负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的下游，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；

情况B32、关联路径上没有三遥终端配置的开关，但有其他终端配置或无终端配置的开关：若负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的上游，或者该馈线有备用电源，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂，如图11中的LD2～LD4和LD6；若该馈线没有备用电源，且负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的下游，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃。

情况B33、关联路径上没有开关：此时元件j与负荷点i同在故障馈线段，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃，如图11中的LD5；各个负荷点在本次模拟中的缺供电量的计算公式如下：

其中，ens_i为第i个负荷点在本次故障模拟中的缺供电量，T_i为第i个负荷点在本次故障模拟中的停电时间(h)，P_i为第i个负荷点的平均负荷(kW)。

S5、通过下式更新仿真时间：

t＝t+Δt₁+Δt₂/8760；

若仿真时间t(单位：年)已大于或等于设定的仿真年限，则进行步骤S6，否则重复S2～S4的抽样模拟过程；

S6、统计各个负荷点的可靠性指标；

各个负荷点的可靠性指标包括负荷点i的年故障率λ_i(次/年)、负荷点i的平均停电持续时间γ_i(小时/次)、负荷点i的年平均故障停电时间U_i(小时/年)、负荷点i的期望缺供电量ENS_i(千瓦时/年)，具体计算方法如下：

负荷点i的年故障率λ_i为负荷点i在仿真时间内的停电次数除以仿真年限；负荷点i的平均停电持续时间γ_i为负荷点i在仿真时间内多次停电的时间之和除以负荷点i在仿真时间内的停电次数；负荷点i的年平均故障停电时间U_i为负荷点i在仿真时间内多次停电的时间之和除以仿真年限；负荷点i的期望缺供电量ENS_i为负荷点i的年平均故障停电时间乘以的负荷点i平均负荷。

S7、计算整个配电网信息物理系统的可靠性指标，完成对配电网信息物理系统的可靠性分析；根据供电系统供电可靠性评价规程计算配电网系统可靠性指标，包括系统平均停电时间SAIDI、系统平均停电频率SAIFI、停电用户平均停电时间CAIDI、供电可靠率ASAI、期望缺供电量ENS。

S8、输出配电网信息物理系统的可靠性指标，根据输出的可靠性指标辅助对配电网的规划或改造。

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.配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、输入配电网物理系统元件参数及拓扑连接关系、输入配电网信息系统元件参数及节点邻接矩阵；

S2、利用序贯蒙特卡洛法抽取当前物理系统的状态，确定故障元件及其正常工作时间和故障修复时间；利用非序贯蒙特卡洛法抽取当前信息系统的状态，确定自动化终端元件和通信链路元件的状态；

S3、计算该次故障的故障隔离时间，包括故障定位及开关操作的时间；

S4、分析该次故障对负荷点的影响，得到各个负荷点在该次故障中的停电时间及缺供电量；

S5、更新仿真时间，并判断是否达到仿真结束的条件，若达到，则进行步骤S6，否则进行步骤S2；

S6、统计各个负荷点的可靠性指标；

S7、计算整个配电网信息物理系统的可靠性指标，完成对配电网信息物理系统的可靠性分析；

S8、输出配电网信息物理系统的可靠性指标，根据输出的可靠性指标辅助对配电网的规划或改造。

2.根据权利要求1所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，步骤S1中，所述配电网物理系统是指配电网的一次系统，配电网物理系统的元件包括线路、开关元件、变压器、负荷，其中，开关元件包括断路器、分段开关、联络开关、熔断器；配电网信息系统是指配电网的二次系统，配电网信息系统的元件包括IED设备、以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路、服务器；

配电网物理系统元件参数包括待分析的配电网物理系统的所有元件的可靠性参数、每段线路的长度、各负荷点的平均负荷、与供电公司故障处理相关的几个时间；所述待分析的配电网物理系统的所有元件的可靠性参数包括元件年故障率、元件平均故障修复时间；所述与供电公司故障处理相关的几个时间包括远程遥控单个三遥开关动作的时间、检修人员到达故障馈线的平均时间、检修人员查看单个故障指示器挂牌情况的时间、检修人员为了确定故障点位置的单位长度线路的巡线时间、检修人员现场操作单个非遥控开关动作的时间；

其中，除了与供电公司故障处理相关的几个时间，其余的配电网物理系统元件的参数和拓扑连接关系都统一为一个矩阵branch1；矩阵branch1各行代表配电网物理系统各个元件；第一列和第二列分别为元件的首节点和末节点，表征了配电网物理系统中各元件的连接关系；第三列表征元件的类型，代码1、2、3、4、5、6、7分别表示元件为线路、变压器、熔断器、断路器、分段开关、联络开关、负荷；第四列和第五列分别为元件的年故障率和平均故障修复时间；第六列存放线路元件的长度，若该元件不是线路，则其第六列元素为null；第七列存放负荷点的平均负荷。

3.根据权利要求2所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，配电网信息系统元件参数包括待分析的配电网信息系统的所有元件的可靠性参数、每段光纤通信线路的长度、节点设备的通信延时、终端设备的延时阈值；

配电网信息系统元件的参数可以统一为一个矩阵branch2；矩阵branch2各行代表配电网信息系统各个元件；第一列表征元件的类型，代码1、2、3、4、5、6、7、8分别表示元件为一遥终端IED设备、二遥终端IED设备、三遥终端IED设备、以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路、服务器；第二列表征三种终端IED设备感知故障电流的功能的年故障率，该故障率囊括了由于三种终端的测量元件的误差或损坏、一遥终端的故障电流整定策略错误的原因导致三种终端漏判或误判故障电流的情况，其中，漏判是指终端对应的开关元件流过了故障电流而终端并没有识别出来，误判是指终端对应的开关元件没有流过故障电流而终端错误地认为对应的开关元件流过了故障电流；第三列表征三种终端IED设备发出或接收信息的功能的年故障率，其中，对于不与配电主站通信的一遥终端，该故障率是指一遥终端挂牌表征故障电流的功能的年故障率；第四列表征三遥终端IED设备控制电操的功能的年故障率，对于IED设备以外的其他元件，第二、三、四列的值为null；第五列表征IED设备以外的其他元件的年故障率，对于IED设备，该列的值为null；第六列表征元件的平均故障修复时间；第七列表征光纤通信线路元件的长度，对于以太网线路和SDH线路以外的其他元件，该列的值为null；第八列表征节点设备的通信延时，即信息流过该元件会产生的延时，其中，节点设备是指IED设备、以太网交换机、SDH交换机和服务器，若元件不是节点设备，则该列的值为null；第九列表征IED设备的延时阈值，即IED设备向主站成功发送信息或成功接收来自主站的信息所允许的最大通信总延时，对于IED设备以外的其他元件，该列的值为null；

配电网信息系统的节点邻接矩阵用来表征信息系统节点设备之间的连接关系，若节点设备x和节点设备y之间通过单个以太网线路元件或单个SDH线路元件直接相连，则节点邻接矩阵A＝[a_xy]_n×n的元素a_xy和a_yx取为1，否则取为0；特别地，节点邻接矩阵的对角线元素取为0。

4.根据权利要求1所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，步骤S2中，所述利用序贯蒙特卡洛法抽取当前物理系统的状态，即通过下式计算和模拟配电网物理系统中所有元件的正常工作时间Δt₁：

其中，δ为区间(0,1)内服从均匀分布的随机数，P₀为元件失效状态的概率，λ为元件的年故障率，μ为元件的年修复率，r为元件的平均故障修复时间；

然后选出本次模拟中正常工作时间最短的物理系统元件g，定义本次模拟中的故障点为元件g，并通过下式计算和模拟元件g的故障修复时间Δt₂：

Δt₂＝-r×lnδ

由此得到当前物理系统的状态是所有物理元件在正常工作Δt₁时间后，元件g发生故障，修复元件g的本次故障需要花费时间Δt₂；

利用非序贯蒙特卡洛法抽取当前信息系统的状态，即赋予每个信息系统元件一个随机数，该随机数属于区间(0,1)并服从均匀分布，若该随机数大于或等于该元件的失效状态的概率P₀，则该元件在本次模拟中处于正常工作，若该随机数小于该元件的失效状态的概率，则该元件在本次模拟中处于故障工作；由此得到信息系统所有元件在本次模拟中的状态，即正常或故障；

特别地，对于终端IED设备元件，需要对终端IED设备元件的功能模块分别进行状态抽样，由此得到所有终端IED设备元件各自的功能模块的状态，即正常或故障；一遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即一遥终端IED设备元件的第一功能模块、挂牌表征故障电流的功能模块即一遥终端IED设备元件的第二功能模块；二遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即二遥终端IED设备元件的第一功能模块、发出或接收信息的功能模块即二遥终端IED设备元件的第二功能模块；三遥终端IED设备元件的功能模块包括感知故障电流的功能模块即三遥终端IED设备元件的第一功能模块、发出或接收信息的功能模块即三遥终端IED设备元件的第二功能模块、控制电操的功能模块即三遥终端IED设备元件的第三功能模块；终端IED设备元件的所有功能模块的年故障率和平均故障修复时间从步骤S1中输入的矩阵branch2的第二、三、四、六列中获取；若出现多于1个终端IED设备元件出现故障的抽样结果，则通过随机数指定保留其中1个终端IED设备元件的故障，使本次模拟更符合实际运行情况；将所有终端IED设备的功能模块的状态记录在矩阵CSIEDR中。

5.根据权利要求4所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，获得信息系统所有元件的状态后，需要针对每个终端IED设备元件评估它与服务器之间的通信链路的可靠性，即判断每个终端IED设备元件是否能与服务器成功通信；定义通信链路为通信网中一个节点a到另一个节点b之间的不包含节点a和节点b的通信路径，由以太网交换机、以太网线路、SDH交换机、SDH线路组成；通信链路的可靠性包括拓扑可靠性和时延可靠性两个方面，只有当通信链路同时满足拓扑可靠性和时延可靠性，才认为该通信链路可以正常工作；

拓扑可靠性考察节点a到另一个节点b之间的是否存在连通的通信路径；节点a到另一个节点b之间通常存在n条通信链路，n≥1，节点a到另一个节点b之间的拓扑可靠性C_a-b由下式计算：

C_a-b＝h_a-b(1)∪...∪h_a-b(w)∪...∪h_a-b(n)；

其中，h_a-b(w)为节点a到另一个节点b之间的第w条通信链路的拓扑可靠性，1≤w≤n，若该通信链路连通则h_a-b(w)＝1，该通信链路中断则h_a-b(w)＝0；该公式表明，当n条通信链路中有1条或以上的通信链路连通，则节点a与另一个节点b的拓扑可靠性C_a-b为1，即节点a与另一个节点b之间满足拓扑可靠性；

由m个元件组成的节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路的拓扑可靠性h_a-b(w)的计算公式如下：

h_a-b(w)＝s(1)∩...∩s(k)∩...∩s(m)；

其中，s(k)为节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路上的元件k的状态，1≤k≤m，若元件k能正常工作则s(k)＝1，若元件k故障则s(k)＝0；该公式表明，只有当通信链路上的所有元件都正常工作，该通信链路才满足拓扑可靠性；

通过计算信息系统拓扑的可达矩阵，针对每个终端IED设备元件评估它与服务器之间的通信链路的拓扑可靠性；首先，针对本次信息系统元件状态模拟的结果修改节点邻接矩阵：若节点设备x和节点设备y之间的以太网线路或SDH线路为故障状态，则令节点邻接矩阵中对应的元素a_xy和a_yx取为0；若节点设备x对应的以太网交换机或SDH交换机或服务器故障，则令节点邻接矩阵中对应于节点设备x的行和列全为零；然后根据下式计算出当前信息系统的u步可达矩阵R：

R＝(A+I)^u＝I+A+A²+...+A^u；

其中，A为修改后的节点邻接矩阵，它对应于本次模拟的信息系统的状态；I为单位矩阵；u取为信息系统的节点设备数；

判断每一个IED设备与服务器之间的通信链路的拓扑可靠性，记录在矩阵CSTPR中，具体如下：设IED设备对应节点p，服务器对应节点q，若可达矩阵的元素r_pq≥1，则说明该IED设备与服务器之间的通信链路满足拓扑可靠性；若可达矩阵的元素r_pq＝0，则说明该IED设备与服务器之间的通信链路不满足拓扑可靠性；

时延可靠性考察节点a与另一个节点b之间的单次通信能否在规定的延时阈值内完成；节点a与另一个节点b之间的一条通信链路上单次通信的延时包括由通信节点设备转发信息引起的延时、由光纤通信线路引起的延时；用以下公式计算节点a与另一个节点b之间的第w条通信链路上单次通信的延时：

其中，c为光速，L_w为第w条通信链路所有以太网线路元件和SDH线路元件的长度之和，从矩阵branch2的第七列中获取，l为该通信链路所有以太网交换机和SDH交换机的个数，τ为以太网交换机或SDH交换机的通信延时，从矩阵branch2的第八列中获取；

针对每一个满足与服务器之间的拓扑可靠性的IED设备，考察IED设备与服务器之间的通信链路的时延可靠性；运用最短路径算法即Dijkstra算法，通过修改后的节点邻接矩阵A和矩阵branch2第七列表征的以太网线路或SDH线路的长度，搜索出每一个IED设备与服务器之间的最短路径，利用通信链路的单次通信的延时计算公式计算其通信延时，与矩阵branch2中对应的IED设备的第九列数据表征的延时阈值进行比较，若通信延时小于或等于延时阈值，则该IED设备满足与服务器之间的时延可靠性；若通信延时大于延时阈值，则该IED设备不满足与服务器之间的时延可靠性；每一个满足与服务器之间的拓扑可靠性的IED设备，与服务器之间的通信链路的时延可靠性，记录在矩阵CSDLR中；

只有既满足与服务器之间的拓扑可靠性，又满足与服务器之间的时延可靠性的IED设备，它与服务器之间的通信链路的可靠性才是满足的；将每个IED设备与服务器之间的通信链路的可靠性记录在矩阵CSR中。

6.根据权利要求5所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，根据IED设备的功能模块的状态及其与服务器之间的通信链路的可靠性，得到每个IED设备的在故障处理过程中的工作模态；

一遥终端IED设备有三种工作模态：定义能正常表征所在开关是否流过故障电流为一遥终端第一工作模态；定义表征所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反为一遥终端第二工作模态；定义无论所在开关是否流过故障电流都表征为没有流过故障电流为一遥终端第三工作模态；

当一遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常时，一遥终端IED设备处于一遥终端第一工作模态；当一遥终端IED设备的第一功能模块故障、第二功能模块正常时，一遥终端IED设备处于一遥终端第二工作模态；当一遥终端IED设备的第二功能模块故障时，此时无论一遥终端IED设备的第一功能模块正常还是故障，一遥终端IED设备处于一遥终端第三工作模态；

二遥终端IED设备有三种工作模态：定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流为二遥终端第一工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反为二遥终端第二工作模态；定义配电主站工作人员不能获知所在开关的电流、电压状态量为二遥终端第三工作模态；若开关元件配置的二遥终端处于二遥终端第三工作模态，则相当于该开关元件没有配置任何终端，即处于二遥终端第三工作模态的二遥终端的所在开关看作没有配置任何终端；

当二遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，二遥终端IED设备处于二遥终端第一工作模态；当二遥终端IED设备的第一功能模块故障、第二功能模块正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，二遥终端IED设备处于二遥终端第二工作模态；当二遥终端IED设备的第二功能模块故障或者终端和服务器之间的通信链路不满足可靠性时，此时无论二遥终端IED设备的第一功能模块正常还是故障，二遥终端IED设备处于二遥终端第三工作模态；

三遥终端IED设备有五种工作模态：定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流、且能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第一工作模态；定义配电主站工作人员能正常获知所在开关是否流过故障电流、但不能控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第二工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反，但能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第三工作模态；定义配电主站工作人员获知所在开关是否流过故障电流的结果与实际相反，且不能正常控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第四工作模态；定义配电主站工作人员不能获知所在开关的电流、电压状态量，且不能控制所在开关闭合或跳开，为三遥终端第五工作模态；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第二工作模态，则相当于该开关元件配置的终端为处于二遥终端第一工作模态的二遥终端；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第四工作模态，则相当于该开关元件配置的终端为处于二遥终端第二工作模态的二遥终端；若开关元件配置的三遥终端处于三遥终端第五工作模态，则相当于该开关元件没有配置任何终端；即处于三遥终端第二工作模态的三遥终端的所在开关看作配置了处于二遥终端第一工作模态的二遥终端；把处于三遥终端第四工作模态的三遥终端的所在开关看作配置了处于二遥终端第二工作模态的二遥终端；把处于三遥终端第五工作模态的三遥终端的所在开关看作没有配置任何终端；

当三遥终端IED设备的第一功能模块、第二功能模块、第三功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，三遥终端IED设备处于三遥终端第一工作模态；当三遥终端IED设备的第一功能模块和第二功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性、但第三功能模块故障时，三遥终端IED设备处于三遥终端第二工作模态；当三遥终端IED设备的第一功能模块故障、但第二功能模块和第三功能模块都正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性时，三遥终端IED设备处于三遥终端第三工作模态；当三遥终端IED设备的第二功能模块正常且终端和服务器之间的通信链路满足可靠性、但第一功能模块和第三功能模块都故障时，三遥终端IED设备处于三遥终端第四工作模态；当三遥终端IED设备的第二功能模块故障或者终端和服务器之间的通信链路不满足可靠性时，此时无论第一功能模块和第三功能模块正常还是故障，三遥终端IED设备处于三遥终端第五工作模态。

7.根据权利要求1所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，步骤S3中，定义远程操控配置三遥终端的开关动作的时间为t₁，定义故障隔离时间为t₂，定义故障修复时间为t₃；故障隔离时间t₂包括工作人员到达故障馈线的路程时间t₂₁、故障定位时间t₂₂和现场操作开关时间t₂₃，计算公式如下：

t₂＝t₂₁+t₂₂+t₂₃；

定义正确远程故障定位段为最邻近故障点的上游和下游的不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段，它表征了当馈线上的物理元件发生故障、且信息系统元件都处于正常状态时，配电主站工作人员根据线路上所有具有遥测功能的终端即二遥终端和三遥终端上传的电压、电流状态量数据，能判断故障点所在的最小范围；

定义实际远程故障定位段为馈线上的物理元件发生故障、且信息系统元件也有可能处于故障状态时，配电主站工作人员根据线路上所有具有遥测功能的终端即二遥终端和三遥终端上传的电压、电流状态量数据，能判断故障点所在的最小范围；因该判断过程耗时很短，不算入故障隔离时间；

通过各个终端IED设备元件的工作模态得出各个终端IED设备元件在本次模拟的故障定位过程中是正常发挥功能还是漏判、误判，由此，通过正确远程故障定位段和馈线上所有二遥、三遥终端IED设备元件的工作模态得出实际远程故障定位段，具体包括以下情况：

情况1、若故障点最邻近的上游不低于二遥的终端出现漏判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上故障点最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件与该开关元件的最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点的上游只有一个不低于二遥终端配置的开关元件，那么该终端的漏判是容易被工作人员得知的，因为工作人员将会看见该馈线上所有具有遥测功能的终端都显示所在开关没有流过故障电流而线路却因实际上发生的故障触动继电保护装置而跳闸，在只考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，可以推断出就是线路的第一个不低于二遥的终端出现漏判，所以该终端的漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

情况2、若故障点最邻近的下游不低于二遥的终端出现误判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与该开关元件的最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点的下游只有一个不低于二遥终端配置的开关元件，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与线路最末端所夹馈线段；

情况3、若故障点第二邻近的上游不低于二遥的终端出现漏判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该漏判二遥终端配置的开关元件最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件与故障点最邻近的上游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点上游只有两个不低于二遥的终端，那么故障点第二邻近的上游不低于二遥的终端的漏判是容易被工作人员得知的，因为工作人员将会看见该馈线上只有第二邻近出线端的不低于二遥的终端显示所在开关流过故障电流，只考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，考虑到线路实际上发生了故障触动继电保护装置而跳闸，可以推断出就是馈线上最邻近出线端的不低于二遥的终端漏判，所以该终端的漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

情况4、若第二邻近故障点的下游不低于二遥的终端出现误判，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判二遥终端配置的开关元件最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件与故障点最邻近的下游不低于二遥终端配置的开关元件所夹馈线段；若故障点的下游只有两个不低于二遥终端配置的开关元件，则实际远程故障定位段为正确远程故障定位段加上该误判终端所在的开关元件与线路最末端所夹馈线段；

情况5、若所有不低于二遥的终端IED设备的功能模块都正常，或者所有不低于二遥的终端IED设备的故障情况在以上四种之外，实际远程故障定位段和正确远程故障定位段一样；所有不低于二遥的终端IED设备的故障情况在以上四种之外时，工作人员将会看见该馈线上出现一个具有遥测功能的终端显示所在开关元件没有流过故障电流，而这个开关元件下游有两个或以上的具有遥测功能的终端显示所在开关元件流过故障电流的情况；或者将会看见该馈线上出现一个具有遥测功能的终端显示所在开关元件流过故障电流，而这个开关元件上游有两个或以上的具有遥测功能的终端显示所在开关元件没有故障电流的情况；考虑一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，容易判断是由哪个不低于二遥的终端IED元件发生误判或漏判造成工作人员看见的情况不符合正常情况，所以该终端的误判或漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

配电主站派出检修人员到达故障馈线，检查实际远程故障定位段内所有一遥终端的挂牌情况，帮助进一步判断故障点所在的最小范围；该检查时间是故障定位时间t₂₂的一部分，定义t₂₂₁为检查实际远程故障定位段内所有“一遥”终端的时间，其计算公式如下：

t₂₂₁＝n_yiyaot_yiyao；

其中，n_yiyao为实际远程故障定位段内所有一遥终端数量，t_yiyao为检查单个一遥终端需要花费的时间；

经过查看实际远程故障定位段内所有一遥终端的挂牌情况后，故障点所在范围缩小为实际巡线段；定义正确巡线段是由最邻近故障点的上游和下游的不低于一遥终端配置的开关元件所夹馈线段；通过正确巡线段和实际远程故障定位段内所有一遥终端IED设备的工作模态，得到实际巡线段，具体包括以下情况：

情况A1、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段不一致，且在判断实际远程故障定位段时，属于情况1～情况4，则实际巡线段的范围如下式：

实际巡线段＝正确巡线段+(实际远程故障定位段-正确远程故障定位段)；

情况A2、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一致，且实际远程故障定位段内的所有一遥终端IED设备都没有出现误判或漏判的情形，则实际巡线段与正确巡线段一样；

情况A3、若实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一致，但实际远程故障定位段内的一遥终端IED设备存在误判或漏判，则具体如下：

情况A31、若故障点最邻近的上游的一遥终端漏判，则实际巡线段为正确巡线段加上该漏判的一遥终端所在开关元件与其最邻近的上游的有配置终端的开关元件所夹馈线段；

情况A32、若故障点最邻近的下游的一遥终端误判，则实际巡线段为正确巡线段加上该误判的一遥终端所在开关元件与其最邻近的下游的有配置终端的开关元件或线路最末端所夹馈线段；

情况A33、若故障点第二邻近的上游的一遥终端漏判，则实际巡线段为正确巡线段加上该漏判的一遥终端所在开关元件的最邻近的上游的有配置终端的开关元件与故障点最邻近的上游的一遥终端的所在开关元件所夹馈线段；

情况A34、若故障点第二邻近的下游的一遥终端误判，则实际巡线段为正确巡线段加上该误判的一遥终端所在开关元件的最邻近的下游的有配置终端的开关元件或线路最末端与故障点最邻近的下游的一遥终端的所在开关元件所夹馈线段；

情况A35、若故障点第三或以上邻近的上游或下游的一遥终端误判，则实际巡线段和正确巡线段一样；因为巡线人员将会看见该馈线上出现一个一遥终端显示所在开关元件没有流过故障电流，而这个开关元件下游有两个或以上的一遥终端显示所在开关元件流过故障电流的情况；或者将会看见该馈线上出现一个一遥终端显示所在开关元件流过故障电流，而这个开关元件上游有两个或以上的一遥终端显示所在开关元件没有故障电流的情况；考虑只有一个终端IED元件发生误判或漏判的情况下，容易判断是由哪个一遥终端IED元件发生误判或漏判造成工作人员看见的情况不符合正常情况，所以该终端的误判或漏判不影响工作人员的判断，实际远程故障定位段与正确远程故障定位段一样；

通过对实际巡线段进行巡线，将故障点位置缩小到最小范围，定义该范围为故障馈线段，即故障馈线段由最邻近故障点的上游和下游的开关元件所夹馈线段；该巡线时间是故障定位时间t₂₂的一部分，定义t₂₂₂为实际巡线段的巡线时间，其计算公式如下：

t₂₂₂＝l_patrolt_patrol；

其中，l_patrol为实际巡线段的长度，t_patrol为单位长度线路的巡线时间；

综上，故障定位时间t₂₂的计算公式如下：

t₂₂＝t₂₂₁+t₂₂₂；

检修人员完成故障定位后，若故障馈线段的首末开关元件不能被遥控，则需要现场操作故障馈线段的首末开关元件，进行故障隔离；现场操作开关时间t₂₃的计算公式如下：

t₂₃＝n_manualt_manual；

其中，n_mamual为故障馈线段的首末开关元件中不具备遥控条件的开关，t_mamual为现场操作单个开关的时间。

8.根据权利要求1所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，步骤S4中，以传统的可靠性分析方法中的故障模式后果分析法为基础，分析本次模拟中的故障对所有负荷点的影响；

定义元件j与电源点之间的最小路上主馈线与分支线的交点节点为元件j的主馈线点，如果元件j是主馈线上的元件，则元件j的主馈线点就是元件j的首节点；定义负荷点i与电源点之间的最小路上主馈线与分支线的交点节点为负荷点i的主馈线点；定义元件j的主馈线点和负荷点i的主馈线点之间所夹的馈线段为元件j与负荷点i之间的关联路径；

元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T与它们之间的关联路径上的开关元件终端配置种类及其工作模态有关，具体情况如下：

情况B1、元件j与电源点的最小路上有熔断器，或元件j处于分支线上且所在分支线的出线端安装了断路器：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i不会因为元件j故障而停电，T＝0；

情况B2、元件j处于出线端没有熔断器或断路器、但有分段开关的分支线上，该分段开关配置了三遥终端：此时元件j的故障影响与该三遥终端的工作模态有关，具体如下：

情况B21、该三遥终端处于三遥终端第一工作模态：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i的停电时间T＝t₁；

情况B22、该三遥终端不处于三遥终端第一工作模态：若元件j与负荷点i在同一条分支线上，则元件j发生故障导致负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；若元件j与负荷点i在不同一条分支线上，则负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂；

情况B3、元件j处于出线端没有熔断器、断路器或分段开关的分支线上，或元件j是主馈线上的元件：此时元件j的故障影响视元件j与负荷点i的关联路径而定，具体如下：

情况B31、关联路径上有三遥终端配置的开关：若负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的上游，或者该馈线有备用电源，负荷点i的停电时间T＝t₁；若该馈线没有备用电源，且负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的下游，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；

情况B32、关联路径上没有三遥终端配置的开关，但有其他终端配置或无终端配置的开关：若负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的上游，或者该馈线有备用电源，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂；若该馈线没有备用电源，且负荷点i的主馈线点在元件j的主馈线点的下游，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；

情况B33、关联路径上没有开关：此时元件j与负荷点i同在故障馈线段，负荷点i的停电时间T＝t₁+t₂+t₃；

各个负荷点在本次模拟中的缺供电量的计算公式如下：

其中，ens_i为第i个负荷点在本次故障模拟中的缺供电量，T_i为第i个负荷点在本次故障模拟中的停电时间，P_i为第i个负荷点的平均负荷。

9.根据权利要求1所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，步骤S5中，通过下式更新仿真时间：

t＝t+Δt₁+Δt₂/8760；

若仿真时间t已大于或等于设定的仿真年限，则进行步骤S6，否则重复S2～S4的抽样模拟过程；

步骤S6中，各个负荷点的可靠性指标包括负荷点i的年故障率λ_i、负荷点i的平均停电持续时间γ_i、负荷点i的年平均故障停电时间U_i、负荷点i的期望缺供电量ENS_i具体计算方法如下：

负荷点i的年故障率λ_i为负荷点i在仿真时间内的停电次数除以仿真年限；

负荷点i的平均停电持续时间γ_i为负荷点i在仿真时间内多次停电的时间之和除以负荷点i在仿真时间内的停电次数；

负荷点i的年平均故障停电时间U_i为负荷点i在仿真时间内多次停电的时间之和除以仿真年限；

负荷点i的期望缺供电量ENS_i为负荷点i的年平均故障停电时间乘以的负荷点i平均负荷。

10.根据权利要求1所述的配电自动化条件下配电网信息物理系统可靠性分析方法，其特征在于，步骤S7中，根据供电系统供电可靠性评价规程计算配电网系统可靠性指标，包括系统平均停电时间SAIDI、系统平均停电频率SAIFI、停电用户平均停电时间CAIDI、供电可靠率ASAI、期望缺供电量ENS。

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