[發明專利]一種基于有向關系圖的配電網可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201410645555.1
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104485660B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 王文博;馮光;周寧;馬建偉;謝開貴;胡博;楊賀鈞
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

1.一種基于有向關系圖的配電網可靠性評估方法，其特征在于：包括以下步驟：

A：采集待評估的配電網的結構數據、電氣參數數據和可靠性參數數據；

B：根據步驟A采集的數據，對配電網網絡結構進行分塊和分級；

基于配電網中不同元件故障影響的不同，將配電網按照如下步驟進行分塊和分級：

B1：將直接與主網母線相連的首段斷路器劃分為第一級斷路器，并記為CB11；

B2：在系統無故障運行狀態下，基于深度優先搜索算法以CB11為起始點，開始在CB11所在的饋線上沿著潮流方向搜索元件，搜索到一個斷路器或者搜索到饋線的末端則停止該方向上的搜索，再從CB11開始繼續進行其他方向上的搜索，直至所有的方向搜索結束；則此過程中搜索到的所有元件組成CB11的保護區形成一個塊，并稱為一級保護區，記為CZ11；

B3：利用步驟B1和B2的方法，規定與CZ(i-1)(j-1)直接相連的下游潮流方向的斷路器稱為第i級斷路器，且第i級斷路器對應的保護區域稱為第j級保護區域，搜索得到其他的斷路器CBij及其各自的保護區CZij，其中，設CBij表示第i級保護區域內的第j個斷路器；CZij表示第i級保護區域內的第j個塊；即將整個配電網分成級和塊；

C：根據保護區CZij的級別劃分，建立初始配電網有向關系圖，即配電網有向關系圖是由所有級的保護區按照第一級、第二級、第三級、……、第i級從上到下排列構成；

D：對CZij內的饋線進行分段；根據分段開關的位置將CZij劃分為不同的饋線段FS，劃分步驟如下：

D1：首先設CZij中所有的饋線為第一層次的饋線段，記為FSij1；

D2：在CZij中沿著配電網正常運行時的潮流方向搜索分段開關，當搜索到第1個分段開關時，將該分段開關下游所有的饋線修改為第2層次的饋線段，記為FSij2；

D3：根據步驟D2的方法，當搜索到第k-1個分段開關時，將該分段開關下游所有的饋線修改為第k層次的饋線段，記為FSijk；繼續搜索分段開關，直至CZij中所有的分段開關均被搜索并分段為止；

E：由步驟D2和D3得到各保護區內的饋線段信息，現將各保護區內的饋線段信息嵌入步驟C建立的配電網有向關系圖中，得到最終配電網有向關系圖；

F：饋線段內元件的可靠性參數等效；

由于同一饋線段內元件的故障對負荷點的影響均是相同的，所以，對負荷點可靠性影響相同的元件劃分為一個等效饋線，分別用等效故障率λ_e和等效修復時間γ_e來表示該饋線段的可靠性指標；

λe=Σi=1Ncλi---(1)]]>

γe=Σi=1Ncλiγiλe---(2)]]>

式中：NC為該等效饋線段中元件的個數，λ_i和γ_i分別為該等效饋線段中第i個元件的故障率和修復時間；

G：根據最終配電網有向關系圖計算配電網負荷點的平均故障率和年平均停電時間；

G1：當系統中不含有分布式電源時，負荷點的平均故障率和年平均停電時間，即負荷點的可靠性指標的計算；

假設，Mi是第i級保護區CZij的第j個分塊內的饋線段的數目，si是第i級保護區CZij與第i+1級保護區CZ_i+1的連接節點，N(k)是負荷點k到電源之間的保護區數目，則負荷點k的平均故障率和年平均停電時間由公式⑶和⑷計算：

λ(k)=Σi=1N(k)Σj=iMiλij+λmg---(3)]]>

U(k)=Σi=1N(k)Σj=1siλijγij+Σi=1N(k)Σj=si+1Miλijtds+λmgγmg---(4)]]>

式中λ(k)和U(k)分別為負荷點k的平均故障率和年平均停電時間；λ_ij和γ_ij為第i個CZij中第j個饋線段FSij的故障率和修復時間；t_ds為開關的隔離操作時間；λ_mg和γ_mg為主網的故障率和修復時間；

G2：計算含分布式光伏電源時，負荷點的平均故障率和平均年停電時間；

利用分布式電源的歷史出力數據來確定負荷點k的平均故障率λ′(k)和平均年停電時間U′(k)，如公式⑸、⑹所示為：

λ′(k)=1NpvΣj=1Npvmax{Pak-Pj,0}Pakλ(k)---(5)]]>

Uλ′(k)=1NpvΣj=1Npvmax{Pak-Pj,0}PakU(k)---(6)]]>

式中，P_j(j＝1,2,…,N_PV)是分布式光伏電源在第j個小時的出力；N_PV是總的小時數；P_ak為負荷點k的功率；

G3：計算含分布式柴油發電機組時的負荷點平均故障率和平均年停電時間；

由于柴油發電機組僅僅是在主網故障時啟動，因此柴油發電機組的接入并不會減少負荷點的停電次數僅僅能夠減少負荷點的年平均停電時間；負荷點k的的平均故障率λ″(k)和平均年停電時間U″(k)由式⑺和式⑻計算：

λ″(k)＝λ(k)或λ″(k)＝λ′(k)???????⑺

U″(k)＝p_Udλ(k)t_di+p_DdU(k)或U″(k)＝p_Udλ′(k)t_di+p_DdU′(k)??⑻

式中，t_di為柴油發電機的啟動時間，P_Ud和P_Dd分別為柴油發電機組的可用率和不可用率；

H：計算配電網系統的可靠性指標，輸出計算結果；

配電網系統可靠性指標由下式計算：

式中，λ(k)和U(k)分別為不含有分布式電源時負荷點k的平均故障率和年平均停電時間，λ′(k)和U′(k)分別為含分布式光伏電源時負荷點k的平均故障率和年平均停電時間，λ″(k)和U″(k)分別為含分布式柴油發電機組時負荷點k的平均故障率和年平均停電時間，即為式(3)-(10)中對應的負荷點k的平均故障率和年平均停電時間；C_k是第k個負荷點連接的用戶數目；P_ak為第k個負荷點功率；R為負荷點集合；

SAIFI指系統平均停電頻率，即每個用戶在單位時間內所遭受到的平均停電次數，由用戶停電總次數與用戶數之比表示；SAIDI指系統平均停電持續時間，即用戶在一年中所遭受的平均停電持續時間，由用戶停電時間總和與用戶數之比表示；CAIDI指用戶平均停電持續時間，即每個用戶在一年中每次停電的平均持續時間，由用戶停電時間總和與用戶停電總次數之比表示；ASAI指平均供電可用率，即每個用戶在一年中用電需求得到滿足的時間百分比，由實際供電總時戶數與要求供電總時戶數之比表示；AENS指系統平均缺供電量，即由總缺電量與總用戶數之比表示；

I：根據步驟H計算的結果，依據ASAI的值越大，可靠性越高；SAIFI、SAIDI、CAIDI和AENS的值越小，可靠性越高，從而評估配電網系統的可靠性。