CN117932982A - 基于电力仿真软件的配电网可靠性分析、提升方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析、提升方法及系统，S1构建配电网负载和系统的可靠性指标模型；S2根据历史运行数据；S3将S2中各元件的平均故障率和平均故障时间作为输入参数；S4对当前系统的可靠性指标进行评估；当可靠性指标不满足要求时，通过S5分析可靠性指标数据特征，明确系统可靠性提升所需装置；S6在电力系统仿真软件中原有的仿真程序中不同位置处添加可靠性提升装置，并完成可靠性提升装置在不同位置系统的可靠性指标计算；S7结合系统可靠性指标要求，选择最优的可靠性提升方案。本设计不仅可以对复杂程度较高的配电网进行可靠性分析，而且可以快速得到配电网可靠性提升方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电网可靠性分析方法，尤其涉及一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法、提升方法及系统。
背景技术
配电网是连接中间站与负荷的电力系统的组成部分，配电网的任务是在允许范围内以可靠性和质量向负载供电，其可靠性被认为是电力系统最值得关注的问题。因此，提出一种可应用于实际工程的配电网可靠性分析和提升方法，对于提升电力系统稳定性、指导电力系统建设和提高用户高质量用电体验具有重要意义。
体量庞大和结构复杂是配电网可靠性的关键特征，依靠人工难以对其进行有效计算。越来越多的分析方法被用来评估配电网的可靠性，具体包括状态空间法、故障树法、蒙特卡罗模拟法和电气拓扑仿真法，
由此也开发出系列的仿真软件。ETAP是一款全面的电力系统设计和分析软件，被广泛应用于电气自动化的模拟、设计、分析、优化、控制等仿真中。当前极少将ETAP应用在配电网可靠性分析中，均局限于对样本网格的可靠性仿真，没有显示出ETAP可靠性函数在配电网实际应用仿真中的优势。
虽然这些可靠性分析方法均可以有效评估配电网可靠性，但其仍存在以下缺陷：
1、状态空间法及故障树法的计算量随着网络规模与复杂度的提高而迅速增加，不适用于对含分布式电源的复杂配电网进行评估。
2、蒙特卡洛模拟方法及电气拓扑仿真法可以适用于复杂网络，但是其存在计算量大、计算效率低的缺点。
3、现有的可靠性分析方法均只能评估配电网可靠性，当得到的配电网可靠性不满足要求时，无法快速得到可靠性提升方案。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不适用于对含分布式电源的复杂配电网进行评估，计算效率低，同时无法快速得到可靠性提升方案的缺点，提供了一种适用于对含分布式电源的复杂配电网进行评估，计算效率高，同时可以快速得到可靠性提升方案的基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法、提升方法及系统。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：
一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法，所述配电网可靠性分析方法包括以下步骤：
S1，构建配电网负载和系统的可靠性指标模型，在电力系统仿真软件内构建配电网负载和系统的可靠性指标模型；
S2，根据历史运行数据，计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间；
S3，将S2中各元件的平均故障率和平均故障时间作为输入参数，在电力系统仿真软件中搭建仿真程序，并利用电力系统仿真软件中可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标；
S4，对当前系统的可靠性指标进行评估，判断可靠性指标是否满足要求，若满足，则配电网可靠性分析方法结束；若不满足，则输出检测结果。
所述S1构建配电网负载和系统的可靠性指标模型包括以下步骤：
在电力系统仿真软件内通过各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标构建配电网负载和系统的可靠性指标模型；
所述负载点i处的平均故障率的表达式为：
；
式（1）中为负载点i处的平均故障率，/>为故障会使负载点i中断的元件总数，为/>中元件j的平均故障率；
所述负载点i的总故障持续时间的表达式为：
；
式（2）中为负载点i的总故障持续时间，/>为因/>中失效元件j在负载点i处的失效持续时间；
所述负载点i的平均故障持续时间的表达式为：
；
式（3）中为负载点i的平均故障持续时间；
所述负载点i处的预期未供应能量指标的表达式为：
；
式（4）中为负载点i处的预期未供应能量指标，/>为负载点i的平均负载；
所述负载点i的预期中断成本指标的表达式为：
；
式（5）中为负载点i的预期中断成本指标，/>为区域客户损失函数；
所述负载点i处的中断能量评估率指标的表达式为：
；
式（6）中为负载点i处的中断能量评估率指标；
所述系统平均中断频率指标的表达式为：
；
式（7）中为系统平均中断频率指标，/>为负载点i处的客户数量；
所述系统平均中断时间指标的表达式为：
；
式（8）中为系统平均中断时间指标；
所述用户平均断电持续时间指标的表达式为：
；
式（9）中为用户平均断电持续时间指标；
所述平均可用服务指标的表达式为：
；
式（10）中为平均可用服务指标，/>为周期内的小时数；
所述平均不可用服务指标的表达式为：
；
式（11）中为平均不可用服务指标；
所述系统预期能量未供应指标的表达式为：
；
式（12）中为系统预期能量未供应指标；
所述系统平均未供能指标的表达式为：
；
式（13）中为系统平均未供能指标；
所述系统预期中断成本指标的表达式为：
；
式（14）中为系统预期中断成本指标；
所述系统中断能量评估率指标的表达式为：
；
式（15）中为系统中断能量评估率指标;
将式（1）至式（15）整合成为配电网可靠性指标模型，所述配电网可靠性指标模型用于计算配电网可靠性指标，所述可靠性指标包括各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标。
所述S2包括以下步骤：
S2.1，获取历史运行数据，通过配电网管理平台获取待计算配电网各负载和系统中各元件的历史故障率和历史故障时间；
S2.2，通过待计算配电网各负载和系统中各元件的历史故障率和历史故障时间计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间。
所述S3包括以下步骤：
将S2中计算得到的负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间作为输入值，在电力系统仿真软件内通过S1中构建的可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标。
所述S4包括以下步骤：
将当前系统的各个可靠性指标与同区域上一年配电网的数据对比，当所有可靠性指标均不低于同区域上一年配电网的数据时，则配电网可靠性分析方法结束；若任意一个可靠性指标低于同区域上一年配电网的数据时，则该可靠性指标不合格，将该可靠性指标作为配电网缺陷，输出检测结果。
一种基于电力仿真软件的配电网可靠性提升方法，所述可靠性提升方法针对前述的可靠性分析方法中检测不合格的配电网进行，所述配电网可靠性提升方法包括以下步骤：
S5，分析可靠性指标数据特征，根据检测结果中不合格的可靠性指标种类，选择系统可靠性提升所需装置；
S6，在电力系统仿真软件中原有的仿真程序中不同位置处添加可靠性提升装置，并完成可靠性提升装置在不同位置系统的可靠性指标计算；
S7，结合系统可靠性指标要求，选择最优的可靠性提升方案。
所述S5包括以下步骤：
分析可靠性指标数据特征，分析可靠性分析方法的S4中输出的检测结果，通过检测结中不合格的可靠性指标的特征选择可靠性提升装置的种类及规格。
所述S6包括以下步骤：
S6.1，将配电网负载和系统的可靠性指标模型中母线的各个出线侧作为可靠性提升装置的安装位置，并对所有安装位置进行编号；
S6.2，根据编号顺序通过电力系统仿真软件在其中一个安装位置上添加可靠性提升装置；
S6.3，在安装完成后重复S1至S3计算得到当前系统的可靠性指标，将该安装位置的计算结果记录为一组数据，同时将该安装位置标记为已计算位置；
S6.4，当存在未计算位置时，在S6.3中计算的安装位置对应的下一个安装位置上添加可靠性提升装置，并重复S6.3，当所有安装位置均完成计算后，进入S7。
所述S7包括以下步骤：
统计S6中计算得到的可靠性提升装置在不同位置系统的各组数据，并将各组数据分别与同区域上一年配电网的数据对比，当存在至少一组数据中的所有可靠性指标均不低于同区域上一年配电网的数据时，选择其中可靠性指标最高的一组数据对应的可靠性提升装置安装位置作为可靠性提升方案，此时，配电网可靠性分析方法结束；若全部各组数据中均存在低于同区域上一年配电网的数据的可靠性指标时，则选择其中不合格可靠性指标数量最少的一组，重新进行配电网可靠性提升方法中的S5。
一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析提升系统，所述配电网可靠性分析提升系统包括：
模型构建模块、数据获取模块、计算模块、可靠性评估模块、分析模块、可靠性提升模块及判断模块；
模型构建模块，用于执行前述的在电力系统仿真软件内构建配电网负载和系统的可靠性指标模型的操作，在电力系统仿真软件内通过各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标构建配电网负载和系统的可靠性指标模型；
所述负载点i处的平均故障率的表达式为：
；
式（1）中为负载点i处的平均故障率，/>为故障会使负载点i中断的元件总数，为/>中元件j的平均故障率；
所述负载点i的总故障持续时间的表达式为：
；
式（2）中为负载点i的总故障持续时间，/>为因/>中失效元件j在负载点i处的失效持续时间；
所述负载点i的平均故障持续时间的表达式为：
；
式（3）中为负载点i的平均故障持续时间；
所述负载点i处的预期未供应能量指标的表达式为：
；
式（4）中为负载点i处的预期未供应能量指标，/>为负载点i的平均负载；
所述负载点i的预期中断成本指标的表达式为：
；
式（5）中为负载点i的预期中断成本指标，/>为区域客户损失函数；
所述负载点i处的中断能量评估率指标的表达式为：
；
式（6）中为负载点i处的中断能量评估率指标；
所述系统平均中断频率指标的表达式为：
；
式（7）中为系统平均中断频率指标，/>为负载点i处的客户数量；
所述系统平均中断时间指标的表达式为：
；
式（8）中为系统平均中断时间指标；
所述用户平均断电持续时间指标的表达式为：
；
式（9）中为用户平均断电持续时间指标；
所述平均可用服务指标的表达式为：
；
式（10）中为平均可用服务指标，/>为周期内的小时数；
所述平均不可用服务指标的表达式为：
；
式（11）中为平均不可用服务指标；
所述系统预期能量未供应指标的表达式为：
；
式（12）中为系统预期能量未供应指标；
所述系统平均未供能指标的表达式为：
；
式（13）中为系统平均未供能指标；
所述系统预期中断成本指标的表达式为：
；
式（14）中为系统预期中断成本指标；
所述系统中断能量评估率指标的表达式为：
；
式（15）中为系统中断能量评估率指标;
将式（1）至式（15）整合成为配电网可靠性指标模型，所述配电网可靠性指标模型用于计算配电网可靠性指标，所述可靠性指标包括各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标；
数据获取模块，用于执行前述的根据平均故障率和平均故障时间，在电力系统仿真软件中搭建仿真程序，并利用电力系统仿真软件中可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标的操作，包括以下步骤：
S2.1，获取历史运行数据，通过配电网管理平台获取待计算配电网各负载和系统中各元件的历史故障率和历史故障时间；
S2.2，通过待计算配电网各负载和系统中各元件的历史故障率和历史故障时间计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间。
计算模块，用于执行前述的根据历史运行数据，计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间的操作，包括将S2中计算得到的负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间作为输入值，在电力系统仿真软件内通过S1中构建的可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标。
可靠性评估模块，用于执行前述的对当前系统的可靠性指标进行评估，判断可靠性指标是否满足要求的操作，包括以下步骤：
将当前系统的各个可靠性指标与同区域上一年配电网的数据对比，当所有可靠性指标均不低于同区域上一年配电网的数据时，则配电网可靠性分析方法结束；若任意一个可靠性指标低于同区域上一年配电网的数据时，则该可靠性指标不合格，将该可靠性指标作为配电网缺陷，输出检测结果。
分析模块，用于执行前述的分析可靠性指标数据特征，根据不合格的可靠性指标种类，选择系统可靠性提升所需装置的操作；
可靠性提升模块，用于执行前述的在电力系统仿真软件中原有的仿真程序中不同位置处添加可靠性提升装置，并完成可靠性提升装置在不同位置系统的可靠性指标计算的操作，包括以下步骤：
S6.1，将配电网负载和系统的可靠性指标模型中母线的各个出线侧作为可靠性提升装置的安装位置，并对所有安装位置进行编号；
S6.2，根据编号顺序通过电力系统仿真软件在其中一个安装位置上添加可靠性提升装置；
S6.3，在安装完成后重复S1至S3计算得到当前系统的可靠性指标，将该安装位置的计算结果记录为一组数据，同时将该安装位置标记为已计算位置；
S6.4，当存在未计算位置时，在S6.3中计算的安装位置对应的下一个安装位置上添加可靠性提升装置，并重复S6.3，当所有安装位置均完成计算后，进入S7。
判断模块，用于执行前述的选择最优的可靠性提升方案的操作，包括以下步骤：
统计S6中计算得到的可靠性提升装置在不同位置系统的各组数据，并将各组数据分别与同区域上一年配电网的数据对比，当存在至少一组数据中的所有可靠性指标均不低于同区域上一年配电网的数据时，选择其中可靠性指标最高的一组数据对应的可靠性提升装置安装位置作为可靠性提升方案，此时，配电网可靠性分析方法结束；若全部各组数据中均存在低于同区域上一年配电网的数据的可靠性指标时，则选择其中不合格可靠性指标数量最少的一组，重新进行配电网可靠性提升方法中的S5。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法中，在S1构建配电网负载和系统的可靠性指标模型中，通过各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标建立负载和系统的可靠性指标模型，当配电网复杂程度提高时，技术量上升较平稳，可以对复杂程度较高的配电网进行可靠性分析。因此，本设计可以对复杂程度较高的配电网进行可靠性分析，有效提高配电网可靠性分析方法的适用范围。
2、本发明一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法中，S1构建配电网负载和系统的可靠性指标模型及S2计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间，均在电力系统仿真软件中进行。因此，本设计可以通过电力系统仿真软件快速计算得到配电网可靠性指标，有效提高可靠性分析方法的计算效率。
3、本发明一种基于电力仿真软件的配电网可靠性提升方法中，在S5中通过分析可靠性指标数据特征，并根据可靠性指标的特征选择可靠性提升装置的种类及规格，并在S6中将可靠性指标模型中母线的出线侧作为可靠性提升装置的安装位置，分别分析在不同位置安装可靠性提升装置时系统的可靠性指标，进而在S7中结合系统可靠性指标要求对比各个可靠性指标，选择最优的可靠性提升方案。因此，本设计可以快速得到配电网可靠性提升方案，有效提高可靠性提升方案的计算效率。
4、本发明一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析提升系统，包括模型构建模块，用于执行前述的在电力系统仿真软件内构建配电网负载和系统的可靠性指标模型的操作；数据获取模块，用于执行前述的根据平均故障率和平均故障时间，在电力系统仿真软件中搭建仿真程序，并利用电力系统仿真软件中可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标；计算模块，用于执行前述的根据历史运行数据，计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间的操作；可靠性评估模块，用于执行前述的对当前系统的可靠性指标进行评估，判断可靠性指标是否满足要求的操作；分析模块，用于执行前述的分析可靠性指标数据特征，根据不合格的可靠性指标种类，选择系统可靠性提升所需装置的操作；可靠性提升模块，用于执行前述的在电力系统仿真软件中原有的仿真程序中不同位置处添加可靠性提升装置，并完成可靠性提升装置在不同位置系统的可靠性指标计算的操作；判断模块，用于执行前述的选择最优的可靠性提升方案的操作。因此，该可靠性分析提升系统同时包括如上述任一技术方案中提供的基于电力仿真软件的配电网可靠性分析及提升系统的全部有益效果，在此不再赘述。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明实施例3中配电网的结构图。
图3是本发明实施例3中可靠性提升装置的安装位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图3：
实施例1：
一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法，所述配电网可靠性分析方法包括以下步骤：
S1，构建配电网负载和系统的可靠性指标模型，在电力系统仿真软件内构建配电网负载和系统的可靠性指标模型；
S2，根据历史运行数据，计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间；
S3，将S2中各元件的平均故障率和平均故障时间作为输入参数，在电力系统仿真软件中搭建仿真程序，并利用电力系统仿真软件中可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标；
S4，对当前系统的可靠性指标进行评估，判断可靠性指标是否满足要求，若满足，则配电网可靠性分析方法结束；若不满足，则输出检测结果。
所述S1构建配电网负载和系统的可靠性指标模型包括以下步骤：
在电力系统仿真软件内通过各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标构建配电网负载和系统的可靠性指标模型；
所述负载点i处的平均故障率的表达式为：
；
式（1）中为负载点i处的平均故障率，/>为故障会使负载点i中断的元件总数，为/>中元件j的平均故障率；
所述负载点i的总故障持续时间的表达式为：
；
式（2）中为负载点i的总故障持续时间，/>为因/>中失效元件j在负载点i处的失效持续时间；
所述负载点i的平均故障持续时间的表达式为：
；
式（3）中为负载点i的平均故障持续时间；
所述负载点i处的预期未供应能量指标的表达式为：
；
式（4）中为负载点i处的预期未供应能量指标，/>为负载点i的平均负载；
所述负载点i的预期中断成本指标的表达式为：
；
式（5）中为负载点i的预期中断成本指标，/>为区域客户损失函数；
所述负载点i处的中断能量评估率指标的表达式为：
；
式（6）中为负载点i处的中断能量评估率指标；
所述系统平均中断频率指标的表达式为：
；
式（7）中为系统平均中断频率指标，/>为负载点i处的客户数量；
所述系统平均中断时间指标的表达式为：
；
式（8）中为系统平均中断时间指标；
所述用户平均断电持续时间指标的表达式为：
；/>
式（9）中为用户平均断电持续时间指标；
所述平均可用服务指标的表达式为：
；
式（10）中为平均可用服务指标，/>为周期内的小时数；
所述平均不可用服务指标的表达式为：
；
式（11）中为平均不可用服务指标；
所述系统预期能量未供应指标的表达式为：
；
式（12）中为系统预期能量未供应指标；
所述系统平均未供能指标的表达式为：
；
式（13）中为系统平均未供能指标；
所述系统预期中断成本指标的表达式为：
；
式（14）中为系统预期中断成本指标；
所述系统中断能量评估率指标的表达式为：
；
式（15）中为系统中断能量评估率指标;
将式（1）至式（15）整合成为配电网可靠性指标模型，所述配电网可靠性指标模型用于计算配电网可靠性指标，所述可靠性指标包括各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标。
所述S2包括以下步骤：
S2.1，获取历史运行数据，通过配电网管理平台获取待计算配电网各负载和系统中各元件的历史故障率和历史故障时间；
S2.2，通过待计算配电网各负载和系统中各元件的历史故障率和历史故障时间计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间。
所述S3包括以下步骤：
将S2中计算得到的负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间作为输入值，在电力系统仿真软件内通过S1中构建的可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标。
所述S4包括以下步骤：
将当前系统的各个可靠性指标与同区域上一年配电网的数据对比，当所有可靠性指标均不低于同区域上一年配电网的数据时，则配电网可靠性分析方法结束；若任意一个可靠性指标低于同区域上一年配电网的数据时，则该可靠性指标不合格，将该可靠性指标作为配电网缺陷，输出检测结果。
一种基于电力仿真软件的配电网可靠性提升方法，所述可靠性提升方法针对前述任意一项所述的可靠性分析方法中检测不合格的配电网进行，所述配电网可靠性提升方法包括以下步骤：
S5，分析可靠性指标数据特征，根据检测结果中不合格的可靠性指标种类，选择系统可靠性提升所需装置；
S6，在电力系统仿真软件中原有的仿真程序中不同位置处添加可靠性提升装置，并完成可靠性提升装置在不同位置系统的可靠性指标计算；
S7，结合系统可靠性指标要求，选择最优的可靠性提升方案。
所述S5包括以下步骤：
分析可靠性指标数据特征，分析可靠性分析方法的S4中输出的检测结果，通过检测结中不合格的可靠性指标的特征选择可靠性提升装置的种类及规格。
所述S6包括以下步骤：
S6.1，将配电网负载和系统的可靠性指标模型中母线的各个出线侧作为可靠性提升装置的安装位置，并对所有安装位置进行编号；
S6.2，根据编号顺序通过电力系统仿真软件在其中一个安装位置上添加可靠性提升装置；
S6.3，在安装完成后重复S1至S3计算得到当前系统的可靠性指标，将该安装位置的计算结果记录为一组数据，同时将该安装位置标记为已计算位置；
S6.4，当存在未计算位置时，在S6.3中计算的安装位置对应的下一个安装位置上添加可靠性提升装置，并重复S6.3，当所有安装位置均完成计算后，进入S7。
所述S7包括以下步骤：
统计S6中计算得到的可靠性提升装置在不同位置系统的各组数据，并将各组数据分别与同区域上一年配电网的数据对比，当存在至少一组数据中的所有可靠性指标均不低于同区域上一年配电网的数据时，选择其中可靠性指标最高的一组数据对应的可靠性提升装置安装位置作为可靠性提升方案，此时，配电网可靠性分析方法结束；若全部各组数据中均存在低于同区域上一年配电网的数据的可靠性指标时，则选择其中不合格可靠性指标数量最少的一组，重新进行配电网可靠性提升方法中的S5。
本设计中使用的电力仿真软件为ETAP电力系统仿真软件；
本设计S5分析可靠性指标数据特征中，通过一些具体的措施，提升配电网的可靠性指标。如表1所示，为配电网可靠性指标与具体提升措施之间的对应关系：
表1 可靠性指标提升的具体措施
；
实施例2：
一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析提升系统，所述配电网可靠性分析提升系统包括：
模型构建模块、数据获取模块、计算模块、可靠性评估模块、分析模块、可靠性提升模块及判断模块；
模型构建模块，用于执行实施例1中在电力系统仿真软件内构建配电网负载和系统的可靠性指标模型的操作；
数据获取模块，用于执行实施例1中根据平均故障率和平均故障时间，在电力系统仿真软件中搭建仿真程序，并利用电力系统仿真软件中可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标的操作；
计算模块，用于执行实施例1中根据历史运行数据，计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间的操作；
可靠性评估模块，用于执行实施例1中对当前系统的可靠性指标进行评估，判断可靠性指标是否满足要求的操作；
分析模块，用于执行实施例1中分析可靠性指标数据特征，根据不合格的可靠性指标种类，选择系统可靠性提升所需装置的操作；
可靠性提升模块，用于执行实施例1中在电力系统仿真软件中原有的仿真程序中不同位置处添加可靠性提升装置，并完成可靠性提升装置在不同位置系统的可靠性指标计算的操作；
判断模块，用于执行实施例1中选择最优的可靠性提升方案的操作。
实施例3：
如表2所示，为根据可靠性指标建模和运行数据计算得到的连续两年某配电网各元件的平均失效率：
表2 某配网工程中各元件的平均故障率
；
如表3所示，为连续两年某配电网各元件的平均故障时间：
表3 某配网工程中各元件的平均故障时间
；
根据上述各元件的可靠性指标参数，结合实际配电网拓扑结构，在ETPA中建立仿真程序如图2所示。通过ETPA中的可靠性函数，对各元件的可靠性进行计算，如表4所示：
表4 某配网工程中各元件EENS和ECOST的计算结果
；
某配网工程中其他的可靠性指标仿真结果如表5所示。根据表5可知，该配网的可靠性指标较好。但是由于隔离装置的使用较少，故障持续时间较长，难以隔离故障；
表5 某配网工程的可靠性指标仿真结果
；
对配电系统的可靠性进行提升，如图3所示在不同位置增加配电变压器，表6为增加配电变压器前后的可靠性指标对比。
表6 可靠性提升前后的指标对比
；
可以看出，在位置3处配置额外的变压器是最有效的，能够节省775.03的终断成本。通过该项研究，考虑变压器成本，可以提出有效的配电网可靠性提升策略。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法，其特征在于：
所述配电网可靠性分析方法包括以下步骤：
S1，构建配电网负载和系统的可靠性指标模型，在电力系统仿真软件内构建配电网负载和系统的可靠性指标模型；
S2，根据历史运行数据，计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间；
S3，将S2中各元件的平均故障率和平均故障时间作为输入参数，在电力系统仿真软件中搭建仿真程序，并利用电力系统仿真软件中可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标；
S4，对当前系统的可靠性指标进行评估，判断可靠性指标是否满足要求，若满足，则配电网可靠性分析方法结束；若不满足，则输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法，其特征在于：
所述S1构建配电网负载和系统的可靠性指标模型包括以下步骤：
在电力系统仿真软件内通过各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标构建配电网负载和系统的可靠性指标模型；
所述负载点i处的平均故障率的表达式为：
；
式（1）中为负载点i处的平均故障率，/>为故障会使负载点i中断的元件总数，/>为中元件j的平均故障率；
所述负载点i的总故障持续时间的表达式为：
；
式（2）中为负载点i的总故障持续时间，/>为因/>中失效元件j在负载点i处的失效持续时间；
所述负载点i的平均故障持续时间的表达式为：
；
式（3）中为负载点i的平均故障持续时间；
所述负载点i处的预期未供应能量指标的表达式为：
；
式（4）中为负载点i处的预期未供应能量指标，/>为负载点i的平均负载；
所述负载点i的预期中断成本指标的表达式为：
；
式（5）中为负载点i的预期中断成本指标，/>为区域客户损失函数；
所述负载点i处的中断能量评估率指标的表达式为：
；
式（6）中为负载点i处的中断能量评估率指标；
所述系统平均中断频率指标的表达式为：
；
式（7）中为系统平均中断频率指标，/>为负载点i处的客户数量；
所述系统平均中断时间指标的表达式为：
；
式（8）中为系统平均中断时间指标；
所述用户平均断电持续时间指标的表达式为：
；
式（9）中为用户平均断电持续时间指标；
所述平均可用服务指标的表达式为：
；
式（10）中为平均可用服务指标，/>为周期内的小时数；
所述平均不可用服务指标的表达式为：
；
式（11）中为平均不可用服务指标；
所述系统预期能量未供应指标的表达式为：
；
式（12）中为系统预期能量未供应指标；
所述系统平均未供能指标的表达式为：
；
式（13）中为系统平均未供能指标；
所述系统预期中断成本指标的表达式为：
；
式（14）中为系统预期中断成本指标；
所述系统中断能量评估率指标的表达式为：
；
式（15）中为系统中断能量评估率指标;
将式（1）至式（15）整合成为配电网可靠性指标模型，所述配电网可靠性指标模型用于计算配电网可靠性指标，所述可靠性指标包括各负载点平均故障率、各负载点总故障持续时间、各负载点平均故障持续时间、各负载点预期未供应能量指标、各负载点预期中断成本指标、各负载点中断能量评估率指标、系统平均中断频率指标、系统平均中断时间指标、用户平均断电持续时间指标、平均可用服务指标、平均不可用服务指标、系统预期能量未供应指标、系统平均未供能指标、系统预期中断成本指标及系统中断能量评估率指标。
3.根据权利要求2所述的一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法，其特征在于：
所述S2包括以下步骤：
S2.1，获取历史运行数据，通过配电网管理平台获取待计算配电网各负载和系统中各元件的历史故障率和历史故障时间；
S2.2，通过待计算配电网各负载和系统中各元件的历史故障率和历史故障时间计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间。
4.根据权利要求3所述的一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法，其特征在于：
所述S3包括以下步骤：
将S2中计算得到的负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间作为输入值，在电力系统仿真软件内通过S1中构建的可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标。
5.根据权利要求4所述的一种基于电力仿真软件的配电网可靠性分析方法，其特征在于：
所述S4包括以下步骤：
将当前系统的各个可靠性指标与同区域上一年配电网的数据对比，当所有可靠性指标均不低于同区域上一年配电网的数据时，则配电网可靠性分析方法结束；若任意一个可靠性指标低于同区域上一年配电网的数据时，则该可靠性指标不合格，将该可靠性指标作为配电网缺陷，输出检测结果。
6.一种基于电力仿真软件的配电网可靠性提升方法，其特征在于：
所述可靠性提升方法针对权利要求1-5中任意一项所述的可靠性分析方法中检测不合格的配电网进行，所述配电网可靠性提升方法包括以下步骤：
S5，分析可靠性指标数据特征，根据检测结果中不合格的可靠性指标种类，选择系统可靠性提升所需装置；
S6，在电力系统仿真软件中原有的仿真程序中不同位置处添加可靠性提升装置，并完成可靠性提升装置在不同位置系统的可靠性指标计算；
S7，结合系统可靠性指标要求，选择最优的可靠性提升方案。
7.根据权利要求6所述的一种基于电力仿真软件的配电网可靠性提升方法，其特征在于：
所述S5包括以下步骤：
分析可靠性指标数据特征，分析可靠性分析方法的S4中输出的检测结果，通过检测结中不合格的可靠性指标的特征选择可靠性提升装置的种类及规格。
8.根据权利要求7所述的一种基于电力仿真软件的配电网可靠性提升方法，其特征在于：
所述S6包括以下步骤：
S6.1，将配电网负载和系统的可靠性指标模型中母线的各个出线侧作为可靠性提升装置的安装位置，并对所有安装位置进行编号；
S6.2，根据编号顺序通过电力系统仿真软件在其中一个安装位置上添加可靠性提升装置；
S6.3，在安装完成后重复S1至S3计算得到当前系统的可靠性指标，将该安装位置的计算结果记录为一组数据，同时将该安装位置标记为已计算位置；
S6.4，当存在未计算位置时，在S6.3中计算的安装位置对应的下一个安装位置上添加可靠性提升装置，并重复S6.3，当所有安装位置均完成计算后，进入S7。
9.根据权利要求8所述的一种基于电力仿真软件的配电网可靠性提升方法，其特征在于：
所述S7包括以下步骤：
统计S6中计算得到的可靠性提升装置在不同位置系统的各组数据，并将各组数据分别与同区域上一年配电网的数据对比，当存在至少一组数据中的所有可靠性指标均不低于同区域上一年配电网的数据时，选择其中可靠性指标最高的一组数据对应的可靠性提升装置安装位置作为可靠性提升方案，此时，配电网可靠性分析方法结束；若全部各组数据中均存在低于同区域上一年配电网的数据的可靠性指标时，则选择其中不合格可靠性指标数量最少的一组，重新进行配电网可靠性提升方法中的S5。
10.一种基于电力仿真软件的可靠性函数的配电网可靠性分析提升系统，其特征在于：
所述配电网可靠性分析提升系统包括：
模型构建模块、数据获取模块、计算模块、可靠性评估模块、分析模块、可靠性提升模块及判断模块；
模型构建模块，用于执行前述的在电力系统仿真软件内构建配电网负载和系统的可靠性指标模型的操作；
数据获取模块，用于执行前述的根据平均故障率和平均故障时间，在电力系统仿真软件中搭建仿真程序，并利用电力系统仿真软件中可靠性函数，计算当前系统的可靠性指标的操作；
计算模块，用于执行前述的根据历史运行数据，计算负载和系统中各元件的平均故障率和平均故障时间的操作；
可靠性评估模块，用于执行前述的对当前系统的可靠性指标进行评估，判断可靠性指标是否满足要求的操作；
分析模块，用于执行前述的分析可靠性指标数据特征，根据不合格的可靠性指标种类，选择系统可靠性提升所需装置的操作；
可靠性提升模块，用于执行前述的在电力系统仿真软件中原有的仿真程序中不同位置处添加可靠性提升装置，并完成可靠性提升装置在不同位置系统的可靠性指标计算的操作；
判断模块，用于执行前述的选择最优的可靠性提升方案的操作。
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