電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，通過負荷-電源可靠性等值來量化輸電網(wǎng)對配電網(wǎng)可靠性的影響，突破了傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性假設電源完全可靠的局限，計算結(jié)果符合電網(wǎng)工程實際；且本方法以回路為輸電網(wǎng)可靠性評估的基本單位，進一步形成預想事故集，不僅有助于大幅減少預想事故集中系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)，而且有利于可靠性工程數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。本方法可用于分析可靠性指標對輸電網(wǎng)/配電網(wǎng)相關可靠性參數(shù)及其增強性措施的靈敏度，從而進一步指導供電企業(yè)的規(guī)劃、運行與維護工作。
【專利說明】電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)【技術領域】，特別是涉及一種電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法。
【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)完成電能輸送需要經(jīng)過發(fā)電、輸電、配電等幾個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)作為一個環(huán)節(jié)參與電能輸送，使得電網(wǎng)成為一個多環(huán)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)“統(tǒng)一調(diào)度、分級管理”原則，電網(wǎng)可被劃分為省級電網(wǎng)、地級電網(wǎng)和配電網(wǎng)三個層次。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、一次設備、二次系統(tǒng)、運行特性和控制行為直接影響供電能力和供電質(zhì)量，其系統(tǒng)可靠性由電源向負荷逐級傳遞，經(jīng)過省級電網(wǎng)、地級電網(wǎng)和中壓配電網(wǎng)，最終通過供電可靠性指標來表征?？梢?，電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)可靠性不僅與配電網(wǎng)電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、電氣參數(shù)、設備可靠性參數(shù)相關，也與上級輸電網(wǎng)可靠性緊密相關。
[0003]可靠性評估一般有模擬法和解析法兩種分類。模擬法是基于蒙特卡洛模擬法對可靠性評估涉及的隨機變量都采用抽樣技術求取可靠性指標的概率分布，速度慢、耗時嚴重、收斂性能差；解析法具有物理概念清晰，計算速度快，結(jié)果精確的優(yōu)點。傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性評估則隱式假設其電源絕對可靠(可用率為100%)，即忽略上級輸電網(wǎng)可靠性對配網(wǎng)可靠性的影響。而事實情況是輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)間的可靠性聯(lián)系緊密且不可分割。假設配電網(wǎng)電源絕對可靠勢必造成系統(tǒng)可靠性指標評估較為樂觀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷和不足，提供一種考慮電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，采用的方案如下。
[0005]一種電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，包括步驟:
[0006]建立基于回路的輸電網(wǎng)可靠性評估模型；
[0007]采用狀態(tài)枚舉法對輸電網(wǎng)預想故障的概率進行計算；
[0008]通過負荷削減的方式對線路過載或電壓越限的輸電網(wǎng)預想故障狀態(tài)進行校正；
[0009]計算作為配電網(wǎng)電源點的輸電網(wǎng)目標負荷點的可靠性指標；
[0010]將輸電網(wǎng)目標負荷點的可靠性指標等值為配電網(wǎng)電源點的可靠性指標；
[0011]對配電網(wǎng)作饋線分區(qū)建模；
[0012]枚舉配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的預想故障；
[0013]計算配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的可靠性指標；
[0014]根據(jù)配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的可靠性指標計算配電網(wǎng)的可靠性指標。
[0015]本發(fā)明的電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，通過負荷-電源可靠性等值來量化輸電網(wǎng)對配電網(wǎng)可靠性的影響，突破了傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性假設完全可靠的局限，計算結(jié)果符合電網(wǎng)工程實際；且本方法以回路為輸電網(wǎng)可靠性評估的基本單位，進一步形成預想事故集，不僅有助于大幅減少預想事故集中系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)，而且有利于可靠性工程數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。本方法可用于分析可靠性指標對輸電網(wǎng)/配電網(wǎng)相關可靠性參數(shù)及其增強性措施的靈敏度，從而進一步指導供電企業(yè)的規(guī)劃、運行與維護工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法的流程示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明所用的IEEE-RTS79輸電網(wǎng)系統(tǒng)；
[0018]圖3為本發(fā)明所用的IEEE-RBTS BUS6配電網(wǎng)系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明從映射的角度，將輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)作為有機聯(lián)系的整體，通過多環(huán)節(jié)系統(tǒng)之間的可靠性等值，客觀定量評估系統(tǒng)可靠性指標。既可以通過快速的方法，評估輸電網(wǎng)中與配網(wǎng)最直接相關的負荷節(jié)點的指標，又可以從整體全面去研究影響供電可靠性的相關因素，為電網(wǎng)的規(guī)劃、運行及檢修工作提供宏觀參考。
[0020]輸電網(wǎng)元件數(shù)目眾多、拓撲聯(lián)系復雜，元件間的聯(lián)系可用串并聯(lián)關系逐步簡化，為此引入“回路”概念劃分元件、簡化網(wǎng)絡，建立基于回路的輸電網(wǎng)可靠性模型。采用狀態(tài)枚舉法，對可能發(fā)生的故障狀態(tài)進行枚舉，通過拓撲分析與潮流計算，檢驗電網(wǎng)運行安全性約束是否滿足，并以最優(yōu)負荷削減模型計算非正常運行或故障狀態(tài)下的負荷削減量。枚舉結(jié)束后，算得目標負荷點的可靠性指標:年均負荷削減頻率λ。年均負荷削減時間
[0021]配電網(wǎng)可靠性評估方法基于區(qū)域可達性分析，將可靠性評估轉(zhuǎn)化為配電區(qū)域與電源點的連通性問題，通過可達性矩陣分析實現(xiàn)配電網(wǎng)分區(qū)和故障后果模式判定。配電網(wǎng)可靠性不僅與本級的網(wǎng)絡拓撲和元件配置有關，還與作為電源的輸電網(wǎng)可靠性緊密聯(lián)系。為量化輸電網(wǎng)對配電網(wǎng)可靠性指標的影響，又考慮到由于變電站出線都配置有斷路器可形成僅含電源的最小隔離區(qū)。最小隔離區(qū)是配電網(wǎng)可靠性評估的基本單位，其參數(shù)包括平均故障率λ、年均故障時間Y，這與負荷點可靠性指標完全吻合，實現(xiàn)負荷-電源可靠性等值。因此將輸電網(wǎng)負荷節(jié)點的λ、y指標作為輸入?yún)?shù)傳遞至配電網(wǎng)可靠性評估，實現(xiàn)電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)可靠性評估。
[0022]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用的技術方案如圖1所示，包括以下步驟:
[0023]步驟SlOl、建立基于回路的輸電網(wǎng)可靠性評估模型；
[0024]步驟S102、采用狀態(tài)枚舉法對輸電網(wǎng)預想故障的概率進行計算；
[0025]步驟S103、通過負荷削減的方式對線路過載或電壓越限的輸電網(wǎng)預想故障狀態(tài)進行校正；
[0026]步驟S104、計算作為配電網(wǎng)電源點的輸電網(wǎng)目標負荷點的可靠性指標；
[0027]步驟S105、將輸電網(wǎng)目標負荷點的可靠性指標等值為配電網(wǎng)電源點的可靠性指標；
[0028]步驟S106、對配電網(wǎng)作饋線分區(qū)建模；
[0029]步驟S107、枚舉配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的預想故障；
[0030]步驟S108、計算配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的可靠性指標；
[0031]步驟S109、根據(jù)配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的可靠性指標計算配電網(wǎng)的可靠性指標。
[0032]下面對以上步驟進行展開詳述。[0033](I)讀取輸電網(wǎng)的原始數(shù)據(jù)，建立基于回路的輸電網(wǎng)可靠性模型
[0034]把連接兩個或更多的傳輸終端、變電站、或者是系統(tǒng)輸電節(jié)點之間的設備組定義為回路，具有在特定容量范圍內(nèi)將電能從一端傳輸?shù)搅硪欢?，為系統(tǒng)提供操作可變的連接以及故障情況下自動將本身與系統(tǒng)隔離的功能。以回路的形式對元件進行劃分，其中包括母線回路、變電回路和輸電回路。各類回路的劃分原則如下:
[0035]I)母線回路:同一變電站內(nèi)，以斷路器和隔離開關連接的同一電壓等級中的所有母線、母聯(lián)、分段、旁路、旁聯(lián)的所有設備及與母線直接相連的隔離開關。若變電站內(nèi)同一電壓等級不同母線之間沒有任何電氣聯(lián)系，則劃為不同母線回路。
[0036]2)變電回路:變壓器本體及其與各側(cè)母線回路連接點以內(nèi)的設備(不含母線側(cè)隔離開關)。線路變壓器組按變電回路統(tǒng)計。
[0037]3)輸電回路:輸電回路本體及其各側(cè)所接變電站母線回路連接點以內(nèi)的設備(不含母線側(cè)隔離開關)。
[0038]由于回路中某一設備發(fā)生故障，都會造成回路功能整體或部分失效(停運)，以各類型回路作為基本單元，當回路功能部分喪失時，應計算回路停運事件折算系數(shù)α。
[0039]變電回路和輸電回路任意側(cè)停運時，其折算系數(shù)如下:
[0040]折算系數(shù)=實際停運側(cè)數(shù)/ (總側(cè)數(shù)-1)
[0041]總側(cè)數(shù):三繞組變壓器為3，包含T接線的輸電回路和線變組變電回路為連接變電站數(shù)。
[0042]母線回路折算系數(shù):
[0043]折算系數(shù)=因母線回路原因造成的所連接失效回路數(shù)/母線回路的連接回路數(shù)。
[0044]通過下式計算每個基本回路單元可靠性參數(shù):
【權利要求】
1.一種電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，其特征在于，包括步驟: 建立基于回路的輸電網(wǎng)可靠性評估模型； 采用狀態(tài)枚舉法對輸電網(wǎng)預想故障的概率進行計算； 通過負荷削減的方式對線路過載或電壓越限的輸電網(wǎng)預想故障狀態(tài)進行校正； 計算作為配電網(wǎng)電源點的輸電網(wǎng)目標負荷點的可靠性指標； 將輸電網(wǎng)目標負荷點的可靠性指標等值為配電網(wǎng)電源點的可靠性指標； 對配電網(wǎng)作饋線分區(qū)建模； 枚舉配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的預想故障； 計算配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的可靠性指標； 根據(jù)配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的可靠性指標計算配電網(wǎng)的可靠性指標。
2.根據(jù)權利要求1所述的電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，其特征在于，所建立的輸電網(wǎng)可靠性評估模型如下:
3.根據(jù)權利要求2所述的電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，其特征在于，輸電網(wǎng)預想故障概率的計算公式如下:
4.根據(jù)權利要求3所述的電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，其特征在于，所述步驟通過負荷削減的方式對線路過載或電壓越限的輸電網(wǎng)預想故障狀態(tài)進行校正，具體包括: 當輸電網(wǎng)預想故障狀態(tài)的潮流或電壓幅值越限時，以負荷削減總量最小為目標函數(shù)、各種運行安全性為約束條件重新調(diào)度發(fā)電。
5.根據(jù)權利要求4所述的電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，其特征在于，輸電網(wǎng)目標負荷點L的可靠性指標包括年均負荷削減頻率λ ^和年均負荷削減時間Yy計算公式如下:
6.根據(jù)權利要求5所述的電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，其特征在于 所述的最小隔離區(qū)是指配網(wǎng)中由各類開關裝置分隔開的支路與節(jié)點的組合； 對配電網(wǎng)作饋線分區(qū)建模的過程如下: 按照電網(wǎng)故障處理的過程，根據(jù)各最小隔離區(qū)與電源的連接關系將各最小隔離區(qū)分為四類: 故障發(fā)生后，不受故障影響而與主電源保持連接的區(qū)域記為A類區(qū)域； 故障發(fā)生后與主電源失去連接，后在手動操作隔離開關隔離故障區(qū)域之后恢復與主電源之間連接的區(qū)域記為B類，其內(nèi)負荷的停運時間等于隔離開關的操作時間，記為tb ； 故障發(fā)生后與主電源失去連接，后在故障隔離之后，通過聯(lián)絡開關與備用電源連接而恢復通電的區(qū)域記為C類，其內(nèi)負荷的停運時間等于聯(lián)絡開關操作時間，記為t。； 直到故障排除后，才恢復供電的區(qū)域記為D類區(qū)域，其內(nèi)負荷的停運時間等于故障的修復時間，記為td。
7.根據(jù)權利要求6所述的電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，其特征在于， 所述步驟枚舉配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的預想故障與所述步驟計算配電網(wǎng)最小隔離區(qū)的可靠性指標，具體包括: ①選定最小隔離區(qū)i，斷開其所屬的大區(qū)域的邊界開關，按無向圖鄰接矩陣的形成方法形成此時的鄰接矩陣Ail，所述大區(qū)域指自動開關裝置形成的區(qū)域； ②根據(jù)二元關系傳遞閉包的Warshall算法形成最小隔離區(qū)i的可達矩陣Ril，根據(jù)可達矩陣可以獲得各最小隔離區(qū)之間的連接關系，此時與主電源連接的區(qū)域為A類區(qū)域，其他待定； ③判斷該最小隔離區(qū)i是否獨立成為一個大區(qū)域，若非，轉(zhuǎn)步驟④；若是，則待定區(qū)域中，與備用電源連接的區(qū)域為C類區(qū)域，其他的為D類區(qū)域，轉(zhuǎn)步驟⑥； ④斷開最小隔離區(qū)i的邊界開關，并形成此時的鄰接矩陣Ais； ⑤根據(jù)Warshall算法形成最小隔離區(qū)i此時的可達矩陣Ris，根據(jù)可達矩陣獲得連接關系，此時待定區(qū)域中與主電源連接的區(qū)域為B類區(qū)域，與備用電源連接的為C類區(qū)域，其他的則為D類區(qū)域，轉(zhuǎn)步驟⑥； ⑥i=i+l，直到所有最小隔離區(qū)枚舉結(jié)束，計算最小隔離區(qū)i的平均停運率、年平均停運時間、平均每次停運時間分別為:
8.根據(jù)權利要求7所述的電網(wǎng)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性評估方法，其特征在于，配電網(wǎng)的可靠性指標的計算公式如下:
【文檔編號】G06Q50/06GK103914788SQ201410077122
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權日:2014年3月4日
【發(fā)明者】黃嘉健, 鄭文杰, 李端姣, 陳炯聰, 余南華, 黃曙, 汪隆君, 王鋼, 陳小軍, 趙繼光, 李傳健, 周克林, 陳輝, 張曉平, 宋旭東 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院, 華南理工大學