本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)評估方法。特別是涉及一種可以結合實際情況更為真實地對配電網(wǎng)進行可靠性評估的基于多種主導因素的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法。
背景技術：
：電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、配電和用電等各部分系統(tǒng)組成。配電系統(tǒng)作為電力輸送到用戶的最后一環(huán)，與用戶的聯(lián)系最為緊密，對用戶的影響也最為直接，是保證供電質量、提高電網(wǎng)運行效率、創(chuàng)新用戶服務的關鍵環(huán)節(jié)。它是電能供應和分配的關鍵階段。配電系統(tǒng)的運行直接關乎用戶能否正?？煽坑秒?，當這些設備由于故障、日常檢修、施工或者其他原因導致停運時，整個電力系統(tǒng)就會停止對用戶的供電，直到配電系統(tǒng)及其設備的故障被排除或修復，才能繼續(xù)正常供電，所以配電系統(tǒng)可靠性指標集中反映了整個電力系統(tǒng)結構及運行特性。近年來，隨著用戶對供電質量要求的不斷提高，配電系統(tǒng)可靠性得到人們越來越多的重視。應用于配電系統(tǒng)可靠性分析常用方法主要有模擬法和解析法兩大類。根據(jù)配電系統(tǒng)的模式、復雜程度、以及所需求的分析深度的不同，采用的評估方法也有所不同。模擬法中的典型方法為蒙特卡洛模擬法，蒙特卡洛模擬法是利用計算機產(chǎn)生隨機數(shù)對元件的失效事件進行抽樣構成系統(tǒng)失效事件集，再通過統(tǒng)計的方式計算可靠性指標的一類方法。該方法適用于求解復雜系統(tǒng)的可靠性，但在計算精度與計算時間之間存在較大矛盾。解析法模型準確，便于分析多種元件對配電網(wǎng)可靠性的影響，在配電網(wǎng)可靠性評估中應用更加廣泛。對于輻射型配電系統(tǒng)，直接運用串聯(lián)系統(tǒng)可靠性評估原理，通過對逐個元件進行故障分析、觀察并列出每個負荷點的故障后果表的方法，可以十分方便地計算負荷點和系統(tǒng)的平均性能指標。而對于復雜配電系統(tǒng)，如并聯(lián)結構和網(wǎng)形結構，由于系統(tǒng)的狀態(tài)較多，往往先采用狀態(tài)空間法和其它一些簡化方法，例如網(wǎng)絡化簡法等方法選擇系統(tǒng)失效狀態(tài)，然后根據(jù)各失效狀態(tài)的后果及其出現(xiàn)的概率計算整個系統(tǒng)的可靠性指標。傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性評估中所采用的設備故障率參數(shù)是根據(jù)相關設備歷史故障統(tǒng)計所得到的結果，在進行配電網(wǎng)可靠性計算時多采用單一的平均值作為元件可靠性參數(shù)，不能有效反映配電網(wǎng)設備狀態(tài)水平的變化趨勢，無法準確體現(xiàn)配電網(wǎng)當前的實際可靠性水平。因此，針對傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性評估方法的不足構建基于多主導因素的配電網(wǎng)可靠性指標和薄弱區(qū)域評估方法，將以歷史統(tǒng)計結果得到的配電網(wǎng)設備故障率與配電網(wǎng)實際設備狀態(tài)結合，得到考慮配電網(wǎng)設備所處時期、環(huán)境以及外力因素等實際狀態(tài)的故障率模型，結合配電網(wǎng)饋線分區(qū)法提出基于設備故障率運行狀態(tài)修正的配電網(wǎng)可靠性評估方法，具有良好的應用價值。配電網(wǎng)可靠性是配電網(wǎng)結構、技術裝備水平和管理水平的綜合體現(xiàn)。設備故障率作為可靠性計算中的重要參數(shù)，其修正模型的科學與否決定了配電網(wǎng)可靠性評估的結果是否具有實際指導意義，因此，采用準確反映設備運行狀況的設備故障率是進行科學配電網(wǎng)可靠性評估的先決條件。通過長期運行記錄的統(tǒng)計中得出的可靠性數(shù)據(jù)，有時由于對可靠性管理不夠重視或其他因素，并不能準確且全面的反映設備運行狀態(tài)；另外，由于電力設備運行環(huán)境的變動，設備運行工況也不盡相同，直接引用公開發(fā)布的全國或各大區(qū)范圍統(tǒng)計的平均數(shù)據(jù)，必然產(chǎn)生較大誤差，使得可靠性評估結果失去意義。以歷史統(tǒng)計結果得到的配電網(wǎng)設備故障率為基準，通過對配電網(wǎng)設備故障原因進行分析，從配電網(wǎng)設備所處內部自身運行狀態(tài)以及外界自然環(huán)境兩個主要影響因素對設備故障率進行量化修正，構建配電網(wǎng)設備故障率運行狀態(tài)修正模型，可實現(xiàn)歷史大規(guī)模統(tǒng)計結果與配電網(wǎng)實際設備狀態(tài)的結合，解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性評估方法的不足。采用解析法進行可靠性評估，通過故障模式影響分析，建立每個設備預想事故的系統(tǒng)故障影響分類表，結合可簡化故障模式影響分析過程的配電網(wǎng)饋線分區(qū)法，提出基于設備故障率運行狀態(tài)修正的配電網(wǎng)可靠性評估方法，準確詳實地體現(xiàn)配電網(wǎng)可靠性水平。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種能夠用以更加合理實際地計算反映配電網(wǎng)實際可靠性水平的負荷點及系統(tǒng)可靠性指標的基于多種主導因素的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法。本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于多種主導因素的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法，包括如下步驟：1)根據(jù)配電網(wǎng)的拓撲關系建立配電網(wǎng)故障影響分類表，其中，所述的配電網(wǎng)故障影響分類表包括五種影響配電網(wǎng)中配電設備工作狀態(tài)的故障類別包括：配網(wǎng)公用設備原因、外力破壞、自然氣候因素、用戶故障影響和主網(wǎng)故障；2)根據(jù)每個配電設備的功能及外部環(huán)境，分別確定每個配電設備i中五類故障的權重w(i)故j，其中j為故障種類，j＝1,2,3,4,5；3)將第i個配電設備的基礎故障率λ(i)代入類型故障率公式λ＝λ(i)×w(i)故j，分別計算第i個配電設備的配電網(wǎng)公用設備故障率λ配(i)，以及第i個配電設備的自然災害故障率λ自(i)；4)根據(jù)每個配電設備的功能及外部環(huán)境，確定每個配電設備i中八類配電網(wǎng)公用設備缺陷權重w(i)配k，其中，k＝1,2,3,4,5,6,7,8；所述的八類缺陷具體包括：規(guī)劃設計不周、施工安裝原因、產(chǎn)品質量原因、設備老化、檢修試驗質量不良、運行管理不當、停電責任原因不清和低壓設施故障；5)將第i個配電設備中相對于第k類配電網(wǎng)公用設備缺陷的設備狀態(tài)程度修正指數(shù)c(i)k，第i個配電設備中相對于第k類配電網(wǎng)公用設備缺陷權重w(i)配k，第i個配電設備第一類故障權重w(i)故1，以及配電網(wǎng)中第i個配電設備的基礎故障率λ(i)代入設備缺陷狀態(tài)故障率修正公式：計算第i個配電設備的配網(wǎng)共用設備缺陷狀態(tài)故障率λ配修(i)；6)將第m月的故障率月降水量修正指數(shù)M(m)，月雷擊修正指數(shù)T(m)，第i個配電設備的雷擊故障權重w(i)氣1、大風大雨故障權重w(i)氣2、其他氣象故障權重w(i)氣3，代入如下設備故障率自然災害修正公式，計算第i個配電設備的修正自然災害故障率λ自修(i)，λ自修(i)＝T(m)×λ(i)×w(i)故3×w(i)氣1+M(m)×λ(i)×w(i)故3×w(i)氣2+λ(i)×w(i)故3×w(i)氣3(2)其中，T(m)為第m月的故障率月雷擊修正指數(shù)；λ(i)為配電網(wǎng)中第i個配電設備的基礎故障率；w(i)故3為配電網(wǎng)中第i個配電設備第三類故障權重；w(i)氣1為配電網(wǎng)中第i個配電設備的雷擊故障權重；M(m)第m月的故障率月降水量修正指數(shù)；w(i)氣2為配電網(wǎng)中第i個配電設備的大風大雨故障權重w(i)氣2、w(i)氣3為配電網(wǎng)中第i個配電設備的其他氣象故障權重w(i)氣；7)將修正后的配電網(wǎng)公用設備缺陷狀態(tài)故障率λ配修(i)、自然災害故障率λ自修(i)、第i個配電設備第一類故障權重w(i)故1、第i個配電設備第三類故障權重w(i)故3和第i個配電設備的基礎故障率λ(i)代入如下設備修正故障公式計算設備修正故障率λ修(i)：λ修(i)＝λ配修(i)+λ自修(i)+λ(i)(1-w(i)故1-w(i)故3)(3)；8)根據(jù)步驟7)中得到的設備修正故障率λ修(i)計算配電網(wǎng)的可靠性指標。步驟3)中所述的第i個配電設備的基礎故障率λ(i)是指第i個配電設備在一年內所發(fā)生故障的次數(shù)；根據(jù)類型故障率公式得到第i個配電設備的配電網(wǎng)公用設備故障率λ配(i)＝λ(i)×w(i)故1，第i個配電設備的自然災害故障率λ自(i)＝λ(i)×w(i)故3。步驟6)中所述的第m月的故障率月降水量修正指數(shù)M(m)的計算公式為：M(m)=12H‾(m)Σi=112H‾(i)---(4)]]>其中，m表示月份，表示第m個月的月均降水量，計算公式為：H‾(m)=Σl=pp+nH(m)ln---(5)]]>其中，l是數(shù)據(jù)統(tǒng)計年份，為p年至p+n年，H(m)l表示第l年第m個月的月降水量。步驟6)中所述的第m月的故障率月雷擊修正指數(shù)T(m)的計算公式為：T(m)=12Y‾(m)Σi=112Y‾(i)---(6)]]>其中m表示月份，表示第m個月的月均雷擊次數(shù)，計算公式為：Y‾(m)=Σl=pp+nY(m)ln---(7)]]>其中，l是數(shù)據(jù)統(tǒng)計年份，為p年至p+n年，Y(m)j表示第l年第m個月的雷擊次數(shù)。步驟8)中所述的配電網(wǎng)可靠性指標，包括系統(tǒng)平均停電頻率、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間、平均供電可用度以及系統(tǒng)總電量不足。本發(fā)明的基于多種主導因素的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法，用以更加合理實際地計算反映配電網(wǎng)實際可靠性水平的系統(tǒng)可靠性指標。通過研究主網(wǎng)以及環(huán)境因素對配電網(wǎng)設備運行狀態(tài)的影響，建立基于元件設備運行狀態(tài)的故障率修正模型及方法；并根據(jù)配電網(wǎng)故障模式影響分析過程，建立配電網(wǎng)可靠性評估模型，為科學地進行配電網(wǎng)可靠性評估提供參考。附圖說明圖1是配電網(wǎng)設備故障原因分析示意圖；圖2是本發(fā)明的基于多種主導因素的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法；圖3是本發(fā)明實例配網(wǎng)系統(tǒng)饋線第一示意圖；圖4是本發(fā)明實例配網(wǎng)系統(tǒng)饋線第二示意圖。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本發(fā)明的基于多種主導因素的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法做出詳細說明。本發(fā)明的基于多種主導因素的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法，通過研究主網(wǎng)、外力以及環(huán)境因素對配電網(wǎng)設備運行狀態(tài)的影響，建立基于元件設備運行狀態(tài)的故障率修正模型及方法；并且結合饋線分區(qū)的概念，根據(jù)配電網(wǎng)故障模式影響分析過程，建立配電網(wǎng)可靠性評估模型，為科學地進行配電網(wǎng)可靠性評估提供參考。配電網(wǎng)主要由架空線、電纜、配變、斷路器、開關元件等設備組成。設備發(fā)生故障或者被預安排產(chǎn)生停運是系統(tǒng)失效的主要原因，設備故障率是配電網(wǎng)可靠性評估的關鍵參數(shù)，因此可靠性評估首先要確定科學的設備停運模型。本發(fā)明針對實際設備故障率受配電網(wǎng)公用設備以及自然氣候等多方面原因影響而具有不確定性的特點，建立設備故障率運行狀態(tài)修正模型。如圖2所示，本發(fā)明的基于多種主導因素的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法，包括如下步驟：1)根據(jù)配電網(wǎng)的拓撲關系建立配電網(wǎng)故障影響分類表，具體的分類情況如圖1所示，其中，所述的配電網(wǎng)故障影響分類表包括五種影響配電網(wǎng)中配電設備工作狀態(tài)的故障類別包括：配網(wǎng)公用設備原因、外力破壞、自然氣候因素、用戶故障影響和主網(wǎng)故障；2)根據(jù)每個配電設備的功能及外部環(huán)境，分別確定每個配電設備i中五類故障的權重w(i)故j，其中j為故障種類，j＝1,2,3,4,5；設備故障因素與其權重名稱對應關系如表1所示。表1設備故障因素與其權重名稱對應關系構造設備故障因素權重矩陣如下：其中，w(i)故j表示對于第i類設備，第j種故障因素的權重值；3)將第i個配電設備的基礎故障率λ(i)代入類型故障率公式λ＝λ(i)×w(i)故j，分別計算第i個配電設備的配電網(wǎng)公用設備故障率λ配(i)，以及第i個配電設備的自然災害故障率λ自(i)；所述的第i個配電設備的基礎故障率λ(i)是指第i個配電設備在一年內所發(fā)生故障的次數(shù)；根據(jù)類型故障率公式得到第i個配電設備的配電網(wǎng)公用設備故障率λ配(i)＝λ(i)×w(i)故1，第i個配電設備的自然災害故障率λ自(i)＝λ(i)×w(i)故3。4)根據(jù)每個配電設備的功能及外部環(huán)境，確定每個配電設備i中八類配電網(wǎng)公用設備缺陷權重w(i)配k，其中，k＝1,2,3,4,5,6,7,8；所述的八類缺陷具體包括：規(guī)劃設計不周、施工安裝原因、產(chǎn)品質量原因、設備老化、檢修試驗質量不良、運行管理不當、停電責任原因不清和低壓設施故障；其中，配網(wǎng)公用設備故障因素與其權重名稱對應關系如表2所示。表2配網(wǎng)共用設備故障因素與其權重名稱對應關系構造設備故障因素權重矩陣如下：其中，w(i)配k(1≤k≤8)表示對于第i類設備，第k種設備故障因素的權重值。5)將第i個配電設備中相對于第k類配電網(wǎng)公用設備缺陷的設備狀態(tài)程度修正指數(shù)c(i)k，第i個配電設備中相對于第k類配電網(wǎng)公用設備缺陷權重w(i)配k，第i個配電設備第一類故障權重w(i)故1，以及配電網(wǎng)中第i個配電設備的基礎故障率λ(i)代入設備缺陷狀態(tài)故障率修正公式：計算第i個配電設備的配網(wǎng)共用設備缺陷狀態(tài)故障率λ配修(i)；其中，設備電氣絕緣狀態(tài)修正指數(shù)與其符號名稱對應關系如表3所示。表3配網(wǎng)共用設備狀態(tài)程度與其符號名稱對應關系構造設備狀態(tài)程度矩陣如下：C=c(1)1c(1)2...c(1)8c(2)1c(2)2...c(2)8............c(5)1c(5)2...c(5)8---(4)]]>6)將第m月的故障率月降水量修正指數(shù)M(m)，月雷擊修正指數(shù)T(m)，第i個配電設備的雷擊故障權重w(i)氣1、大風大雨故障權重w(i)氣2、其他氣象故障權重w(i)氣3，代入如下設備故障率自然災害修正公式，計算第i個配電設備的修正自然災害故障率λ自修(i)，λ自修(i)＝T(m)×λ(i)×w(i)故3×w(i)氣1+M(m)×λ(i)×w(i)故3×w(i)氣2+λ(i)×w(i)故3×w(i)氣3(5)其中，T(m)為第m月的故障率月雷擊修正指數(shù)；λ(i)為配電網(wǎng)中第i個配電設備的基礎故障率；w(i)故3為配電網(wǎng)中第i個配電設備第三類故障權重；w(i)氣1為配電網(wǎng)中第i個配電設備的雷擊故障權重；M(m)第m月的故障率月降水量修正指數(shù)；w(i)氣2為配電網(wǎng)中第i個配電設備的大風大雨故障權重w(i)氣2、w(i)氣3為配電網(wǎng)中第i個配電設備的其他氣象故障權重w(i)氣；所述的第m月的故障率月降水量修正指數(shù)M(m)的計算公式為：M(m)=12H‾(m)Σi=112H‾(i)---(6)]]>其中，m表示月份，表示第m個月的月均降水量，計算公式為：H‾(m)=Σl=pp+nH(m)ln---(7)]]>其中，l是數(shù)據(jù)統(tǒng)計年份，為p年至p+n年，H(m)l表示第l年第m個月的月降水量。所述的第m月的故障率月雷擊修正指數(shù)T(m)的計算公式為：T(m)=12Y‾(m)Σi=112Y‾(i)---(8)]]>其中m表示月份，表示第m個月的月均雷擊次數(shù)，計算公式為：Y‾(m)=Σl=pp+nY(m)ln---(9)]]>其中，l是數(shù)據(jù)統(tǒng)計年份，為p年至p+n年，Y(m)j表示第l年第m個月的雷擊次數(shù)。7)將修正后的配電網(wǎng)公用設備缺陷狀態(tài)故障率λ配修(i)、自然災害故障率λ自修(i)、第i個配電設備第一類故障權重w(i)故1、第i個配電設備第三類故障權重w(i)故3和第i個配電設備的基礎故障率λ(i)代入如下設備修正故障公式計算設備修正故障率λ修(i)：λ修(i)＝λ配修(i)+λ自修(i)+λ(i)(1-w(i)故1-w(i)故3)(10)；8)根據(jù)步驟7)中得到的設備修正故障率λ修(i)計算配電網(wǎng)的可靠性指標。所述的配電網(wǎng)可靠性指標，包括系統(tǒng)平均停電頻率SAIFI、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間SAIDI、平均供電可用度ASAI以及系統(tǒng)總電量不足ENS。下面給出具體實例：MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，是一個可用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境。本發(fā)明以MATLAB為基礎，實現(xiàn)了配電自動化終端優(yōu)化配置模型，將本發(fā)明在其中進行了應用。1)發(fā)明實施背景為驗證本發(fā)明的有效性，選取某市配電網(wǎng)的一組單聯(lián)絡網(wǎng)作為實例分析對象，研究分析實例電網(wǎng)的網(wǎng)架結構、設備狀態(tài)評估結果，分析影響該區(qū)域及重點用戶可靠性的薄弱環(huán)節(jié)，驗證本發(fā)明的有效性和實用性。選取某市變電站10kV饋線即饋線一與饋線二作為架空線單聯(lián)絡網(wǎng)算例，適用于實例分析的饋線一與饋線二網(wǎng)絡結構示意圖，分別如圖3與圖4所示。實施過程中主要針對架空線、電纜、斷路器、開關及配電變壓器等五種配電網(wǎng)典型設備進行基于實際設備狀態(tài)的配電網(wǎng)可靠性分析。通過統(tǒng)計，饋線一及饋線二所包含各類型設備數(shù)量如表4所示。表4配電網(wǎng)所含設備類型及規(guī)模通過分析實施地點2010年7月至2014年6月配電網(wǎng)設備故障因素記錄，得到五種設備的故障參數(shù)如表5所示。表5設備故障參數(shù)另外，開關的平均故障定位隔離時間為1h；開關的故障點上游恢復供電操作時間為0.78h。2)設備故障因素權重矩陣通過分析實施地點2010年7月至2014年6月配電網(wǎng)設備故障因素記錄，得到實施地點配網(wǎng)設備故障因素權重矩陣、配網(wǎng)公用設備故障因素矩陣、自然災害氣象影響因素權重矩陣如表6至表8所示。配網(wǎng)的設備故障因素權重矩陣如表6所示。表6設備故障因素權重矩陣配網(wǎng)設備電氣絕緣缺陷因素權重矩陣如表7所示。表7配網(wǎng)公用設備故障因素權重矩陣實施地點自然災害氣象影響因素權重矩陣如表8所示。表8自然災害氣象影響因素權重矩陣設備雷擊大風大雨其他電纜0.3570.1430.500架空線0.5930.2610.147斷路器0.0000.0000.000開關0.7350.1430.122配變0.3850.4620.1543)設備故障影響因素修正指數(shù)表9配網(wǎng)公用設備故障因素修正系數(shù)矩陣表10月均降水量與雷擊修正系數(shù)修正月降水修正系數(shù)雷擊修正系數(shù)6月2.223.3910月0.440.184)可靠性結果分析不同月份的系統(tǒng)可靠性指標對比情況如表11所示。表11不同氣候條件下系統(tǒng)可靠性指標對比系統(tǒng)可靠性指標6月指標大小10月指標大小SAIFI[次/(用戶·a)]4.34892.9713SAIDI[h/(用戶·a)]14.47459.9861ASAI[％]99.8399.89ENS[kW·h/a]18.335712.6528通過對表11的系統(tǒng)可靠性指標進行分析可知，不同月份系統(tǒng)可靠性指標的差異較大，其根本原因在于天氣因素不同，造成配電網(wǎng)設備元件的故障率發(fā)生變化，從而影響了系統(tǒng)可靠性指標。當前第1頁1 2 3