[發明專利]面向供電可靠性的配電網可靠性二次優化評估方法

在審

• 申請號: 201310471229.9
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103559646A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 吳思謀;何后裕;蔡秀雯;王毅峰;林明熙;許杭海;王彥銘;李小嫻
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司泉州供電公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 福州展暉專利事務所(普通合伙) 35201
• 代理人: 林天凱

1.一種面向供電可靠性的配網可靠性二次優化評估方法，其特征在于：利用面向供電可靠的配網可靠性二次優化評估模型，通過對系統模型從系統層開始向上推理，可以識別系統可靠性的薄弱環節，進行配電系統可靠性二次優化評估，該評估方法從后驗停運概率指標和停運頻率影響度指標量化表示元件或元件組合對系統可靠性的影響程度，所述的評估模型包括有最小隔離區子模型、故障區域影響子模型及負荷區域統計子模型，所述的子模型及評估模型均采用雙層同構結構，雙層是指模型包括概率層和頻率層兩層，分別用于計算停電概率指標和停電頻率指標；“同構”是指概率層和頻率層的圖形結構相同，存儲模型時一層圖形結構可以對應兩層數據，

所述的最小隔離區Ｒ中包含i個元件C_１和C_２...C_i，其中i=1...n，在最小隔離區子模型概率層中，用小寫字母c₁，c₂...c_i分別表示元件C₁，C₂...C_i的狀態，r表示最小隔離區R的狀態，c₁，c₂...c_i，r為其狀態變量：“0”表示正常，“1”表示故障，

“2”表示計劃檢修，c₁，c₂...c_i的先驗概率分布為

P(ci=0)=1-P(ci=1)-P(ci=2)P(ci=1)=λiγi/8760i=1,2...,n---(1)P(ci=2)=λi″γi″/8760]]>

其中：λ_i、λ_i″γ_i和γ_i″分別表示元件C_i的平均年破壞性故障率、平均年計劃檢修率、平均故障修復時間和平均計劃檢修時間，

最小隔離區r的條件概率分為故障狀態條件概率及計劃檢修狀態條件概率，若c₁，c₂...c_i中有任一個處于狀態1的故障狀態，那么盧(戶1|c₁，c₂...c_i)的值則為1，若若c₁，c₂...c_i中有任一個處于狀態2的計劃檢修狀態，那么盧(戶1|c₁，c₂...c_i)的值則為2，

最小隔離區R故障概率的計算式為：

P(r=1)≈ΣiP(ci=1)=Σiλiγi/8760---(2)]]>

P(r=2)≈ΣiP(ci=2)=Σiλi′′γi′′/8760---(3)]]>

如果觀測到最小隔離區故障停運，即有r=1，則可得各元件后驗故障概率：

P(ci=1|r=1)=P(r=1|ci=1)P(ci=1)P(r=1)≈P(ci=1)ΣiP(ci=1)---(4)]]>

頻率層數據用數對(F_i，F_ri)表示模型中各節點的停電頻率，F_i和F_ri分別表示元件C_i的持續停電頻率和瞬時停電頻率，λ_i、λ_i″、λ_ri分別表示元件C_i的年平均破壞性故障率、平均年計劃檢修率、平均非破壞性故障率，最小隔離區模型的頻率層變量各節點或元件C_i的頻率層量值為(λ_i+λ_i″，λ_ri)，(F_i，FTi)，最小隔離區R的頻率層量值為(Σi(λi+λi′′),ΣiλTi),]]>(∑_iF_i，∑_iL_i)，

故障區域影響子模型以最小隔離區為單位，對負荷區域L進行區域故障模式影響分析，引起L停運的故障區域分為三大類：A類故障區R_A，引起L停運的時間為故障修復時間T_F；B類故障區R_B，引起L停運的時間為手動開關的故障隔離或切換恢復時間T_B；C類故障區R_C，通過自動開關的故障隔離或倒閘切換，可以恢復負荷區域L的供電，

故障區域影響模型的條件概率，以r_A、r_B、r_C、r′_c和1分別表示故障區R_A、R_B、R_C、等效區R′_C和負荷區L的狀態，r_A、r_B、r_C和r′_C為三態變量，1為兩態變量，“0”表示負荷區域正常供電，“1”表示停運，為對于A類故障，r_A狀態為0、1、2時，盧(1=1|r_A)對應為0、1、1，對于B類故障，r_B狀態為0、1、2時，盧(1=1|r_B)對應為0、p_s、0，對于C類故障，r_C狀態為0、1、2時，盧(r′_C=1|r_C)對應為0、p_b、0，

對于B類故障區，(1一p_s)為故障發生后手動開關的切換率，p_s可按式(6)進行計算，

ps=TB/TF,TB<TF1,TB≥TF---(6)]]>

對于c類故障區，(1-p_b)為故障發生后自動裝置的可靠動作率，

用λ_A(λ_B、λ_c)，λ_A″(λ_B″、λ_C″)和λ_TA(λ_TB、λ_TC)分別表示故障區R_A(R_B、R_C)的平均年破壞性故障率、平均年計劃檢修率和平均年非破壞性故障率，F_A、F_TA分別表示故障區R_A(R_B、R_C)的持續停電頻率和瞬時停電頻率，F_LA、F_TLA分別表示負荷區A類故障的的持續停電頻率和瞬時停電頻率，B、C類故障以此類推，F_C’，F_TC′表示等效區R′_C的持續停電頻率和瞬時停電頻率，則模型頻率層數據為A類故障，節點R_A的頻率層變量值為(λ_A+λ_A″，λ_TA)，(F_A，F_TA)，節點L的頻率層變量值為(λ_A+λ_A″，λ_TA)，(F_LA，F_TLA)，B類故障，節點R_B的頻率層變量值為(λ_B+λ_B″，λ_TB)，(F_B，F_TB)，節點L的頻率層變量值為(λ_B，λ_TB)，(F_LB，F_TLB)，對于C類故障，節點R_C的頻率層變量值為(λ_C+λ_C″，λ_TC)，(F_C，F_TC)，節點

R′_C的頻率層變量值為(p_bλ_C，λ_TC+(1-p_b)λ_CN_C)，(FC′，F_TC′)其中對于對于C類故障，考慮自動裝置不可靠動作后，等效區R′_C的持續停運率為p_bλ_C，等效區R′_C的瞬時停運率為λ_TC+(1-p_b)λ_CN_C，(1-p_b)為故障發生后自動裝置B的可靠動作率，N_C為該故障引起的自動重合裝置的重合次數，等效區R′_C的對L的故障影響類型可能為A、B、C類故障，

負荷區L存在多個故障區R_i，則L的停運概率為：

P(l=1)=ΣiΣj=12P(l=1|ri=j)P(ri=j)---(7)]]>

負荷區L的年平均停運時間U_L和平均停運時間r_L計算如下：

U_L=8760×P(l=1)????(8)

r_L=U_L／F_L????(9)

式中：F_L為負荷區L的平均年持續停電頻率，可由頻率層變量值獲得，

負荷區域統計子模型表示了負荷區域指標與系統指標間的關系，系統E包含i個負荷區L₁、L₂，...，L_i，負荷區域統計模型的條件概率為：當L_i中有任一個處于1狀態時，那么P(e=1|l₁，l₂...l_i)為當L_i全為0時，P(e=1|l₁，l₂...li)為0，當L_i全為1時，P(e=1|l₁，l₂...l_i)為1，其中l₁、l₂、...、l_i和e分別表示負荷區L₁、L₂、...、L_i和系統E的狀態。n₁、n₂...n_i分別為L₁、L₂、...、L_i區域的用戶數，

系統中一般包含多個負荷區，則系統停運概率計算如下：

P(e=1)=ΣiP(e=1|li=1)P(li=1)=ΣiniP(li=1)Σini---(10)]]>

式中：n_i為負荷區L_i的用戶數，

負荷區域統計子模型中系統E的平均年持續停電頻率F_E和瞬時停電頻率F_TE計算如下：

FE=ΣiniFLiΣini---(11)]]>

FTE=ΣiniFTLiΣini---(12)]]>

式中：分別為負荷區L_i的平均年持續停電頻率和平均年瞬時停電頻率，

通過組合最小隔離區子模型、故障區域影響子模型及負荷區域統計子模型得出整體評估模型，通過由小單元到大單元的推理，得出整個模型的可靠性指標，得出整個配電系統的平均停電頻率指標SAIFI可由F_E得到，瞬時平均停電頻率指標MAIFI可由F_TE得到，系統平均停電持續時間指標SAIDI，用戶平均停電持續時間指標CAIDI，平均供電可用度指標ASAI和系統總電量不足指標ENS的計算如下：

SAIDI=8760×P(e=1)????(13)

CAIDI=SAIDI／SAIFI????(14)

ASAI=P(e=0)=1-P(e=1)????(15)

ENS=ΣiALiULi---(16)]]>

式中：和分別為負荷區域L_i的平均年停運時間和平均停運負荷，

所述的后驗停運概率定義指標表示給定模型中的證據節點Y_，節點X的后驗停運概率，其中X為Y的上層節點：如果Y為最小隔離區層，則X為元件層節點；

如果Y為系統層節點，則X可能為負荷區層、最小隔離區層或元件層節點，的

計算公式如下：

IYPr(X)=IYFPr(X)+IYMPr(X)=P(y=1|x=1)P(x=1)P(y=1)+P(y=1|x=2)P(x=2)P(y=1)---(17)]]>

式(17)中，x、y分別為節點X和Y的概率層變量，當X為元件層或最小隔離區層變量時，停運狀態包含故障停運狀態x=1和計劃停運狀態x=2兩類，可知，表示在假設(或觀測)證據y=1的條件下，x≠0的后驗概率，能進一步分解為和兩部分：表示節點X的后驗故障停運概率，表示節點X的后驗計劃停運概率，

所述的停運頻率影響度定義指標表示模型中節點X對節點Y的持續停運頻率影響度，其中X為Y的上層節點，計算公式如下：

IYPr(X)=IYFPr(X)+IYMPr(X)=P(y=1|x=1)P(x=1)P(y=1)+P(y=1|x=2)P(x=2)P(y=1)---(6-21)]]>

式中：指標可以進一步分解為和兩部分：表示節點X故障停運對節點Y的持續停運頻率影響度，F_FY(X)為節點X故障停運引起的Y持續停運率。表示節點X計劃停運對節點Y的持續停運頻率影響度，M_FY(X)為節點X計劃停運引起的Y持續停運率。F(Y)為節點Y的持續停運率，

定義指標表示系統中節點X對節點Y的瞬時停運頻率影響度，其中X為Y的上層節點，計算公式如下：

IYTr(X)=IYFTr(X)+IYTTr(X)=FTY(X)+TTY(X)FT(Y)---(6-22)]]>

式中：指標可以進一步分解為和兩部分：表示

節點X持續停運對節點Y的瞬時停運頻率影響度，FT_Y(X)為節點X持續停運

引起的Y瞬時停運率，表示節點X瞬時停運對節點Y的瞬時停運頻率影響度，TT_Y(X)為節點X瞬時停運引起的Y瞬時停運率，F_T(Y)為節點Y的瞬時停運率。