[發明專利]一種基于概率分布的配網可靠性判斷方法

有效

• 申請號: 201210443180.1
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102968556A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 趙淵;袁蓉;萬凌云;付昂;李俊杰;龍虹毓
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶市電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.一種基于概率分布的配網可靠性判斷方法，其特征在于：本判斷方法基于現有的可靠性判斷指標--停電頻率、停電時間和年缺供電量基礎上，將整個配網看成一個等效元件而同時提出如下三個配網可靠性判斷指標，且該三個配網可靠性判斷指標通過解析表達式求得：系統故障前工作時間TTSF、系統故障后恢復時間TTSR以及系統故障頻率SIF；其中系統故障前工作時間TTSF為配電網可靠性等值網絡中任一串聯元件故障之前配電網所經歷的工作時間；系統故障后恢復時間TTSR為全部負荷點恢復供電所經歷的時間；系統故障頻率SIF為系統單位時間內的停電次數；配電網可靠性等值網絡是在元件故障相互獨立的假設下，由引起系統失效的所有元件串聯而成。

2.根據權利要求1所述的配網可靠性判斷方法，其特征在于：所述系統故障前工作時間TTSF的概率分布????????????????????????????????????????????????、概率密度分布及其期望值的表達式如下：

??(17)

(18)

????????(19)

式中：為元件的故障率；式(17)-(19)對元件工作時間服從任何概率分布都有效，只要知道的解析表達式并且能夠積分；當不能用解析式表達或者不便直接積分時，可采用數值積分計算及，采用數值微分計算；

對于配電系統一階故障事件，構成一個故障狀態集合空間，在系統狀態由隨機轉移到中時，令表示從系統狀態轉移到中狀態的概率，且的計算公式如式（20）；表示在系統轉移至狀態后元件修復時間的概率分布，為元件修復時間的概率密度分布；

?????????(20)

則系統故障后恢復時間TTSR的概率分布、概率密度分布及其期望值的表達式如下：?

????(21)

???(22)

???????(23)

系統故障頻率SIF在指數分布與非指數分布兩種情況下的隨機函數近似解析表達式、為：

，???????(24)。

3.根據權利要求1或2所述的配網可靠性判斷方法，其特征在于：所述傳統配網可靠性判斷指標停電頻率、停電時間和年缺供電量分系統級指標和負荷點指標，系統級指標對應為系統平均停電頻率、系統平均停電持續時間和系統年缺供電量，該三個配網系統級可靠性判斷指標通過隨機函數解析表達式求得，表達式的確定過程為：

根據故障擴散范圍和恢復措施的作用范圍，以開關裝置為邊界對配電網進行簡化分塊，塊的等值可靠性參數可用塊內所有元件的串聯公式計算；配電網進行分塊之后的可靠性等值網絡是由引起系統失效的所有塊所構成的串聯網絡；

某故障事件發生后，根據該故障事件對負荷點停電持續時間影響的不同，將節點分為4類：a類節點位于開關上游，在故障事件發生后開關正確動作切除故障，該節點用戶不受故障影響；b類節點故障時間為隔離開關操作時間；c類節點故障時間為隔離開關操作加聯絡開關切換時間；d類節點故障時間為元件修復時間；

假設某配電網含個元件和個負荷點，元件編號為，負荷點編號為，其中負荷點的用戶數用表示，采用分塊算法時共形成個塊，編號為，其中第個塊用表示，表示由塊中的元件編號所構成的集合；塊故障時引起個負荷點停電，表示塊故障時導致停電的負荷點編號所構成的集合，對停電時間為b、c、d類的負荷點，其節點編號所構成的集合分別為、及；

區間中的參數取1；系統平均停電頻率、系統平均停電持續時間和系統年缺供電量按指數分布系統和非指數分布系統有兩種解析表達；

對于指數分布系統，以塊為基礎計算單元，令為塊的年故障次數，為塊中元件的年故障次數，為塊中元件n的故障率；則有：

????????????(6)

為隨機變量，故也為隨機變量，且因服從泊松分布，在元件故障相互獨立的假設下，根據概率論相關理論也服從泊松分布，且其參數為：

????????????(7)

基于上述，可得到配網系統級可靠性指標：系統平均停電頻率、系統平均停電持續時間、系統年缺供電量指數分布條件下的隨機函數解析表達式：

???????(8)

(9)

?(10)

式中：塊故障后，b、c類節點的停電時間分別用、表示，且分別服從以塊的平均故障隔離時間、平均故障隔離外加聯絡切換操作時間為參數的指數分布；為塊的修復時間，服從以塊中當前故障元件的平均修復時間為參數的指數分布；、表示負荷點和的用戶數，表示負荷點的負荷大小，通常為其平均負荷；

對于非指數分布系統，假設元件的故障前工作時間服從威布爾分布，元件修復時間及開關操作時間服從對數正態分布，可得到非指數分布情況下系統平均停電頻率、系統平均停電持續時間、系統年缺供電量的隨機函數解析表達式：

?????(11)

(12)

(13)

式中：為塊中元件的年故障次數，其概率分布由式(5)確定；、此處服從對數正態分布；為塊中元件n的修復時間，也服從對數正態分布；對數正態分布的參數由式(15)、(16)確定；

式(5)為元件故障前工作時間服從威布爾分布時，在內故障發生次數的概率分布：?????(5)

???????(15)

?(16)

式(15)、(16)中：根據當前計算對象的不同，可為開關的平均操作時間或故障元件的平均修復時間，聯立以上兩式便可計算對數正態分布的參數、。

4.根據權利要求3所述的配網可靠性判斷方法，其特征在于：所述停電頻率、停電時間和年缺供電量的負荷點指標對應為年故障頻率、年停電時間和年缺供電量，該三個配網負荷點可靠性判斷指標通過隨機函數解析表達式求得，其隨機函數解析表達式確認過程為：

令表示導致負荷點m停電的所有故障塊的編號所組成的集合，表示故障時會導致負荷點停電的第i個塊的編號，此時負荷點的可靠性等值網絡由集合中的塊串聯構成；對負荷點造成停電時間為b、c、d類的塊編號所構成的集合分別用、及來表示；

指數分布條件下負荷點的年故障頻率、年停電時間和年缺供電量的隨機函數近似解析表達式：

?????????????(B1)

???(B2)

(B3)

式中：塊故障后，導致負荷點為b、c類節點的停電時間用、表示，且分別服從以塊的平均故障隔離時間、平均故障隔離外加聯絡切換操作時間為參數的指數分布；為塊的修復時間，服從以塊中當前故障元件的平均修復時間為參數的指數分布；表示負荷點的負荷大小，通常為其平均負荷；

非指數分布條件下負荷點的年故障頻率、年停電時間和年缺供電量的隨機函數近似解析表達式：

????????????(B4)

(B5)

(B6)

式中：為塊中元件n的年故障次數，其概率分布由式(5)確定；、此處服從對數正態分布；為塊中元件n的修復時間；對數正態分布的參數由式(15)、(16)確定。