一种基于动态网络等值法的配电网可靠性评估方法

摘要

本发明公开了一种基于动态网络等值法的配电网可靠性评估方法，该方法包括自下而上的等值过程确定，自上而下的等值过程确定，负荷点的可靠性指标确定和系统的可靠性指标确定。自下而上的等值过程的等值特性界定了故障元素对上游母线的影响；自上而下的等值过程的等值特性界定了故障元素对下游母线和负荷点的影响；给出了任一节点的可靠性指标的计算方法，进而求得系统的可靠性指标。本发明对配电网进行简化，使计算量显著减少，而且能确定任一节点可靠性主要来源于上游还是下游，为配电网强化电网结构，优化投资配置提供量化依据。此外，本发明突破了理论探讨的层面，使其能便捷地应用于实际大型配电系统中。

主权项

一种基于动态网络等值法的配电网可靠性评估方法，其特征在于包括如下步骤：1)自下而上的等值过程确定：根据自下而上过程的等值特性，先计算最底层母线可靠性指标，然后递推计算更高层母线可靠性指标；${{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_i=\underset{k=1}{\overset{N_e}{\Sigma }}{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{ik}}=\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{ed}}}{\Sigma }}{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{ik}}+\underset{l=1}{\overset{N_{\mathrm{sz}}}{\Sigma }}{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{lsz}}\underset{j=0}{\overset{N_b}{\Sigma }}{p}_{\mathrm{jl}}---\left(1\right)$${{\mathrm{r\lambda }}^{\mathrm{bu}}}_i=\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{ed}}}{\Sigma }}{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{ik}}{r^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{ik}}+\underset{l=1}{\overset{N_{\mathrm{sz}}}{\Sigma }}{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{lsz}}\times \min ({r^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{lsz}},t_l)/{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_i---\left(2\right)$其中，λ^bu_i和r^bu_i分别为母线i的等效故障率和停运时间；λ^bu_lsz和r^bu_lsz分别为第l个下游邻近开关区等效可靠性指标，N_sz为区域的总数；p_jl为第l个下游毗邻开关(动作时间是t_l)遇到的断路器和继电器中第j个不成功动作概率，N_ed是指该区域中下游元素的数量；故障率指设备每年故障的平均次数；停运时间是设备平均每次从故障到重新投入运行的时间；λ^bu_ik和r^bu_ik分别为下游元素e_k故障时造成的母线i的等效故障率和等效停运时间，r^bu_ik＝min(r^e_k,t^bu_o)；其中，λ^e_k和r^e_k分别为元素e_k的故障率和停运时间；p_j连表示保护设备不能成功动作的概率；N_b是从e_k到母线i的最短路径上的断路器和继电器的个数；t^bu_o表示到下游元素e_k最近的上游开关的操作时间；λ^bu_lsz和r^bu_lsz分别代表N_sz个开关区中的第l个的等效故障率和等效停运时间；${{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{sz}}=\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{sz}}}{\Sigma }}{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{ik}}---\left(5\right)$${{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{sz}}=\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{sz}}}{\Sigma }}{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{ik}}{r^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{ik}}/{{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_{\mathrm{sz}}---\left(6\right)$N_sz代表开关区的元素数量；2)自上而下的等值过程确定：根据自上而下过程的等值特性，在双边网络中，假设某元素e_k的亲代节点(i‑1)自上而下等值指标已经得到，子代节点i的自上而下等值指标用以下公式递推：λ^td_i＝λ^td_i‑1+λ^td_ik+(λ^bu_i‑1‑λ^td_ik‑λ^bu_i)＝λ^td_i‑1+λ^bu_i‑1‑λ^bu_i   (7)r^td_i＝λ^td_i‑1r^td_i‑1+λ^bu_i‑1r^bu_i‑1‑λ^bu_ir^bu_i/λ^td_i   (8)其中，λ^td_i,r^td_i是母线i的自上而下等值可靠性指标；(λ^bu_i‑1‑λ^td_ik‑λ^bu_i)表示平行分支引起的等效故障率；连接主电源和备用电源的网络称为主网络，剩下的独立部分称为双边网络；在主网络中，λ^td_i和r^td_i的计算与公式(7)和(8)相同，当母线(i‑1)和i的连接是开关时，等效停运时间变为：r^td_i＝min(λ^td_i‑1r^td_i‑1+λ^bu_i‑1r^bu_i‑1‑λ^bu_ir^bu_i/λ^td_i,RT_opt)   (9)其中，RT_opt是指i‑1所在的开关区发生故障时母线i的复电时间；λ^td_ik用自上而下的等值特性来计算：λ^td_ik＝λ^e_k(10)和r^td_ik＝min(r^e_k,max(t^td_o,t_AS))或r^td_ik＝r^e_k(11)；其中，λ^td_ik,r^td_ik是上游元素e_k引起的母线i等效指标，t_AS是备用电源的接入时间；t^td_o表示到上游元素e_k最近的下游开关的操作时间；从某一母线的最短路是指在正常情况下沿着潮流方向搜索上游节点直到遇到供电母线的路；3)负荷点的可靠性指标确定：第m个负荷点的故障率和停运时间可靠性指标，要综合自下而上等值过程中下游故障对该母线的影响、自上而下的等值过程中上游故障对该母线的影响确定：$\left\{\begin{array}{c}{\lambda }_{\mathrm{LPm}}={{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_m+{{\lambda }^{\mathrm{td}}}_m\\ r_{\mathrm{LPm}}=({{\lambda }^{\mathrm{bu}}}_m\times {r^{\mathrm{bu}}}_m+{{\lambda }^{\mathrm{td}}}_m\times {r^{\mathrm{td}}}_m)/{\lambda }_{\mathrm{LPm}}\end{array}\right.$其中，LP_m代表配电系统中的负荷点m。在自下而上等值过程中，下游元素对母线i的影响为λ^bu_i、r^bu_i，等于下游元素对该母线对应负荷节点的影响，即λ^bu_LPm＝λ^bu_m，r^bu_LPm＝r^bu_m；自上而下等值过程同理，λ^td_LPm＝λ^td_m，r^td_LPm＝r^td_m；4)系统的可靠性指标确定：设系统共有N个负荷点，负荷点m有N_m个用户，故障率为λ_LPm，停运时间为r_LPm，则负荷点m不可用率为：U_LPm＝λ_LPm/(λ_LPm+1/r_LPm)；第m个负荷点所有用户的故障率和停运时间均相同，分别等于该负荷点的故障率和停运时间；用户每年停电总数和用户每年总停电持续时间为：系统平均停电持续时间指标SAIDI:$\mathrm{SAIDI}=\underset{m=1}{\overset{N}{\Sigma }}{N}_m{U}_{\mathrm{LPm}}/\underset{m=1}{\overset{N}{\Sigma }}{N}_m$用户平均停电持续时间指标CAIDI:$\mathrm{CAIDI}=\underset{m=1}{\overset{N}{\Sigma }}{N}_m{U}_{\mathrm{LPm}}/\underset{m=1}{\overset{N}{\Sigma }}{N}_m{\lambda }_{\mathrm{LPm}}$平均供电不可用率指标ASUI：$\mathrm{ASUI}=\underset{m=1}{\overset{N}{\Sigma }}{N}_m{U}_{\mathrm{LPm}}/\Sigma 8760N_m$平均供电可用率指标ASAI:$\mathrm{ASAI}=(\Sigma 8760N_m-\underset{m=1}{\overset{N}{\Sigma }}{N}_m{U}_{\mathrm{LPm}})/\Sigma 8760N_m.$