本發(fā)明主要研究配電網(wǎng)的可靠性評估，并設(shè)計和研發(fā)一套具有電網(wǎng)拓?fù)涮匦缘臄?shù)學(xué)模型和分析組件，為配電網(wǎng)網(wǎng)架的可靠性評估提供支撐。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的電網(wǎng)可靠性評估工作一般包含數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)錄入、指標(biāo)計算、指標(biāo)發(fā)布等環(huán)節(jié)。計算模型未能自動化，參數(shù)模型樣本較小，單項評估工作就數(shù)據(jù)收集、錄入、數(shù)據(jù)過濾工作冗長，效率低下。同時因電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一個不規(guī)則的樹、圖結(jié)構(gòu)，電網(wǎng)可靠性并不代表簡單的數(shù)值累加，還包含復(fù)雜的模型抽象，參數(shù)歸集原理的制定，因此以往的可靠性評估工作無法真實反映配網(wǎng)的可靠性指標(biāo)。開展配電網(wǎng)可靠性評估線段模型自動分段研究的研究工作，利用線段模型為配網(wǎng)用戶可靠性及系統(tǒng)可靠性分析提供技術(shù)支撐工作有著極其重要的意義，是可靠性評估工作迫切需要解決的難題。借助對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的分析，生成電網(wǎng)可靠性參數(shù)模型，和電網(wǎng)拓?fù)渥詣臃侄渭夹g(shù)，將極大的提供配電網(wǎng)評估的工作效率，實現(xiàn)電網(wǎng)公司、電力重要用戶的可靠性評估工作降本增效。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)可靠性評估技術(shù)采用人工方式利用數(shù)據(jù)庫中國設(shè)備臺帳的所屬關(guān)系對線路進(jìn)行分段，根據(jù)分段進(jìn)行可靠性評估。這種從數(shù)據(jù)端對線路進(jìn)行分段的分析技術(shù)在分析過程中數(shù)據(jù)量巨大，準(zhǔn)確性較低，系統(tǒng)響應(yīng)時間過長，不能滿足準(zhǔn)確性和實用性需求，并且忽略了電網(wǎng)拓?fù)涞奶匦?，如開關(guān)狀態(tài)、帶電狀態(tài)、電源點等。以上現(xiàn)有技術(shù)未使用符合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點的模型進(jìn)行拓?fù)鋽?shù)據(jù)的管理，使得內(nèi)存加載過程耗時長，分段結(jié)果準(zhǔn)確率低，最終導(dǎo)致由此技術(shù)得到的可靠性評估不準(zhǔn)確，不能指導(dǎo)電網(wǎng)配電網(wǎng)線路的可靠性提示。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種基于線段模型的配電網(wǎng)可靠性評估方法，本發(fā)明的方法根據(jù)電網(wǎng)gis系統(tǒng)的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點，設(shè)計特有的線段數(shù)據(jù)分析模型，更符合實際網(wǎng)架情況、更加科學(xué)，基于線段模型的配電網(wǎng)可靠性評估結(jié)果能夠更好的指導(dǎo)配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)改造與檢修工作。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：基于線段模型的配電網(wǎng)可靠性評估方法，包括如下步驟：步驟1：基于國家電網(wǎng)公司空間信息服務(wù)平臺，提取滿足iec-cim標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)單條線路拓?fù)湮募?；步驟2：結(jié)合分析電網(wǎng)網(wǎng)架模型得到的設(shè)備模型、連接節(jié)點模型、邊界模型、網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)計線段模型，并且將線段模型進(jìn)行分類；步驟3：設(shè)計線段計算分析組件，提供由cim文件中的設(shè)備元素得到節(jié)點、邊界等模型，由節(jié)點、邊界得到網(wǎng)狀模型，最終再由這些基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)計算得到不同類型線段模型的一整套計算服務(wù)，給基于線段模型配電網(wǎng)可靠性評估提供數(shù)據(jù)支持；步驟4：融合線段模型分析組件的分析結(jié)果，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析的可靠性指標(biāo)給出基礎(chǔ)算例，再利用故障模式后果分析法進(jìn)行配電網(wǎng)可靠性評估。進(jìn)一步，所述步驟1，對現(xiàn)有電網(wǎng)網(wǎng)架模型進(jìn)行分析歸類，形成設(shè)備模型、連接節(jié)點模型、邊界模型、網(wǎng)絡(luò)模型，以支撐線段模型的計算分析。進(jìn)一步，所述步驟2，所述分類包括開斷線段、聯(lián)絡(luò)分段、電纜分段、架空分段。進(jìn)一步，所述步驟4，通過分析所有可能的故障事件及其對系統(tǒng)造成的后果，建立故障模式后果分析表，通過該表計算負(fù)荷點和系統(tǒng)可靠性指標(biāo)；具體步驟如下：步驟4-1：枚舉單個設(shè)施故障，計入設(shè)施故障后斷路器跳閘、故障隔離、恢復(fù)供電過程，確定故障對各負(fù)荷點的停電影響，進(jìn)一步確定各負(fù)荷點的故障停電率和故障停電時間；步驟4-2：將所有設(shè)施單獨故障后各負(fù)荷點的故障停電率和故障停電時間列表，形成故障模式后果分析表；記故障后會造成負(fù)荷點lp停電的設(shè)施集為n，設(shè)施集中第i個設(shè)施的故障停運率和故障修復(fù)時間分別為λi、ri；該負(fù)荷點的故障停電率和故障停電時間期望值分別為λlp-f、ulp-f；則有：步驟4-3：根據(jù)負(fù)荷點故障停電率期望值和故障停電時間期望值計算該負(fù)荷點的其他可靠性指標(biāo)；步驟4-4：依次計算每個負(fù)荷點的可靠性指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上計算系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。本發(fā)明的有益效果如下：1、評估模型自動生成根據(jù)gis抽取單條線路拓?fù)?，生成符合ie-cim標(biāo)準(zhǔn)的拓?fù)淠Ｐ?。?gòu)建拓?fù)浞治鼋M件，實現(xiàn)復(fù)雜線段的自動拆分和識別，生成基于故障后果分析算法的可靠性統(tǒng)計算例數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)負(fù)荷點可靠性指標(biāo)的快速統(tǒng)計。2、科學(xué)的數(shù)據(jù)分析單條配電線路設(shè)備量大，各段型號規(guī)則不完全統(tǒng)一。平臺提供對拓?fù)浞侄蔚淖R別是基于拓?fù)涞淖詣臃侄渭夹g(shù)，減少了通過人眼識別分段的帶來的重復(fù)定義，遺漏分段等現(xiàn)象。3、極大的提升工作效率按照目前的可靠性分析過程，數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，分解，統(tǒng)計計算等實施過程來看。單條線路完成可靠性評估工作往往需要一天之久。采用基于gis的可靠性分析平臺來輔助該項工作，極大的減少了數(shù)據(jù)人工收集和分解的時間。基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，單條線路可靠性計算分析約需要時間3分鐘。附圖說明圖1是滿足iec-cim標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)單條線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖2是cim文件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是由圖1轉(zhuǎn)換成的帶有拓?fù)涮匦缘奶厥饩W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型圖；圖4是線段模型組件圖；圖5是由多組線段組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式本發(fā)明基于線段模型的配電網(wǎng)可靠性評估方法總體包括以下步驟：1、基于國家電網(wǎng)公司空間信息服務(wù)平臺(以下簡稱電網(wǎng)gis平臺)，提取滿足iec-cim標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)單條線路拓?fù)湮募?，對現(xiàn)有電網(wǎng)網(wǎng)架模型進(jìn)行分析歸類，形成:設(shè)備模型、連接節(jié)點模型、邊界模型、網(wǎng)絡(luò)模型，以支撐線段模型的計算分析。2、結(jié)合分析電網(wǎng)網(wǎng)架模型得到的設(shè)備模型、連接節(jié)點模型、邊界模型、網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)計線段模型，并且將線段模型分類為開斷線段、聯(lián)絡(luò)分段、電纜分段、架空分段等。3、設(shè)計一套科學(xué)的線段計算分析組件，提供由cim文件中的設(shè)備元素得到節(jié)點、邊界等模型，由節(jié)點、邊界得到網(wǎng)狀模型，最終再由這些基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)計算得到不同類型線段模型的一整套計算服務(wù)，給基于線段模型配電網(wǎng)可靠性評估提供數(shù)據(jù)支持。線段分析組件提供了一整套由cim文件中的設(shè)備元素得到節(jié)點、邊界，根據(jù)解析得到的節(jié)點、邊界計算生成拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)模型，再由網(wǎng)狀模型計算生成不同類型線段模型的可部署服務(wù)，分析組件服務(wù)通過配置數(shù)據(jù)庫地址后即可啟動。線段分析組件提供遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)的使用方式，可實現(xiàn)電網(wǎng)單線圖cim文件導(dǎo)入服務(wù)和分析結(jié)果展示。電網(wǎng)單線圖cim文件導(dǎo)入服務(wù)可以實現(xiàn)對電網(wǎng)拓?fù)浞治龉δ?，自動計算分段線路功能的調(diào)用。使用者將電網(wǎng)gis中的單線圖導(dǎo)出成cim格式的文件，并導(dǎo)入至組件，再使用自動生成分段線路功能即可將電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析計算成線段模型以支撐配電網(wǎng)可靠性評估工作。4、設(shè)計了一套基于線段模型的可靠性評估方法，融合線段模型分析組件的分析結(jié)果，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析的可靠性指標(biāo)給出基礎(chǔ)算例，再利用故障模式后果分析法進(jìn)行配電網(wǎng)可靠性評估。計算分析得到線段網(wǎng)架后，調(diào)用可靠性評估服務(wù)，即可對指定的配電網(wǎng)線路進(jìn)行可靠性評估，并可以查看分析結(jié)果。整個計算分析過程不超過5分鐘，大大便捷可靠性評估工作，且得到的結(jié)果更具體科學(xué)性。組件部署完成后，只需要根據(jù)服務(wù)調(diào)用規(guī)范文檔中的說明，通過http方式訪問電網(wǎng)拓?fù)浞治龇?wù)，即可使用電網(wǎng)拓?fù)浞治黾夹g(shù)。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一、具有拓?fù)潢P(guān)系的特殊模型設(shè)計本發(fā)明以gis全網(wǎng)供電拓?fù)錇榛A(chǔ)，提取滿足iec-cim標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)單條線路拓?fù)?見圖1)，構(gòu)建基于饋線的分段分析模型。完整的描述用戶所處節(jié)點，聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置、等信息。通過gis圖形節(jié)點描述，構(gòu)建電網(wǎng)拓?fù)浞治鲇嬎惴?wù)，實現(xiàn)饋線基于評估規(guī)則的線段自動拆分構(gòu)建“開斷”“負(fù)荷”“線段-導(dǎo)線”“線段-電纜”模型，提取計算模型。結(jié)合參數(shù)模型的數(shù)值分析統(tǒng)計依靠可靠性計算規(guī)則完成用戶及線路的可靠性評估。單線圖cim文件的構(gòu)成cim文件由文件頭、元素類型定義、元素表達(dá)、拓?fù)浔磉_(dá)構(gòu)成，cim文件結(jié)構(gòu)如圖2所示。cim的形式化描述利用xml實現(xiàn)，字符編碼使用utf-8格式?；赾im模型實現(xiàn)的cim/xml文檔數(shù)據(jù)由文件頭和根元素內(nèi)的主體構(gòu)成。電網(wǎng)設(shè)備資源及拓?fù)湓匕丛O(shè)備類型采用并列結(jié)構(gòu)，在cim數(shù)據(jù)容器標(biāo)簽中定義。所有元素間的邏輯結(jié)構(gòu)，層次關(guān)系都由元素的引用屬性來實現(xiàn)。由cim元素主要的屬性以及屬性反映的連接關(guān)系構(gòu)成cim模型的基本結(jié)構(gòu)。cim文件的元素類型定義描述了該cim文件中出現(xiàn)的元素類型，并對每一元素類型進(jìn)行了簡要描述，包括元素類型的名稱、id等。對于每個cim文件，其包含的元素類型個數(shù)不相同。元素類型定義是cim文件中不可缺少的部分，對于電網(wǎng)模型中的拓?fù)漕愒O(shè)備和非拓?fù)漕愒O(shè)備都需要進(jìn)行元素類型定義。cim元素表達(dá)部分是cim文件中不可缺少的部分，對于電網(wǎng)模型中的拓?fù)漕愒O(shè)備和非拓?fù)漕愒O(shè)備都需要進(jìn)行cim元素表達(dá)。連接接點和設(shè)備端子的關(guān)系一個連接節(jié)點可以連接多個設(shè)備端子，但一個設(shè)備端子有且只有一個連接節(jié)點。連接節(jié)點與設(shè)備端子之間是一對多的關(guān)系，一個連接節(jié)點可以連接多個設(shè)備端子；設(shè)備端子與連接節(jié)點之間是一對一的關(guān)系，一個設(shè)備端子只能連到一個連接節(jié)點上。電力設(shè)備通過設(shè)備端子和連接節(jié)點相互連接起來，形成一張大的電網(wǎng)圖形。本發(fā)明中對cim文件中包含的設(shè)備元素、節(jié)點元素、拓?fù)潢P(guān)系設(shè)計了一系列符合本發(fā)明獨有的拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型，區(qū)別原有g(shù)is平臺復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系模型，以支撐線段數(shù)據(jù)的計算，最后支撐可靠性評估。統(tǒng)一設(shè)備模型：二、依據(jù)拓?fù)淠Ｐ偷慕M件設(shè)計為了計算生成線段模型，本發(fā)明提出將電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成：1、將點狀設(shè)備轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型中的“點”；2、將拓?fù)潢P(guān)系和線性設(shè)備轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)模型中的“邊”；3、將多組“點-邊”的數(shù)學(xué)模型組成一張網(wǎng)狀數(shù)學(xué)模型。由此可以將圖1中的電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成一張帶有拓?fù)涮匦缘奶厥饩W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型，如圖3。依據(jù)帶有拓?fù)潢P(guān)系的特殊網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計一套計算線段模型的組件(組件結(jié)構(gòu)如圖4)，組件設(shè)計包括設(shè)備類型、節(jié)點類型、邊界類型、網(wǎng)狀類型、線段類型，并提供一系列服務(wù)得到由源頭cim文件生成設(shè)備，由cim文件中的設(shè)備元素得到節(jié)點、邊界，由節(jié)點、邊界得到網(wǎng)，最終再依據(jù)電網(wǎng)中不同設(shè)備類型有不同的評估準(zhǔn)則，計算得到線段并將線段分為相應(yīng)的類型以支撐可靠性評估。組件中涉及到的數(shù)據(jù)模型：節(jié)點模型名稱類型注釋nextnodesstring下級節(jié)點集nodeidstring節(jié)點標(biāo)識prenodestring上級節(jié)點xystring節(jié)點坐標(biāo)邊界模型名稱類型注釋edgerectstring圖形邊界endnodestring終止節(jié)點hweightstring寬vweightstring高prenodestring起始節(jié)點網(wǎng)狀模型名稱類型注釋fnodestring起始節(jié)點layoutmodestring布局模式originstring起始設(shè)備outboundsstring走向netregionstring網(wǎng)絡(luò)范圍線段模型名稱類型注釋endnodestring終止節(jié)點fhdeviecstring起始設(shè)備startnodestring起始節(jié)點swdevicestring終止設(shè)備tnodetypestring線段類型設(shè)計符合本發(fā)明的線段數(shù)據(jù)類型名稱類型注釋switchstring開關(guān)linkswitchstring聯(lián)絡(luò)開關(guān)feedercondoctstring導(dǎo)線feedercablestring電纜根據(jù)單線圖cim文件獲取device方法根據(jù)device獲取gedge服務(wù)根據(jù)device獲取gnode服務(wù)根據(jù)gedge、gnode獲取gnet服務(wù)獲取開關(guān)類線段獲取導(dǎo)線類線段獲取電纜類線段三、基于線段模型的可靠性評估方法本發(fā)明設(shè)計的線段主要由電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)與電網(wǎng)線路拓?fù)溆嬎隳Ｐ徒M成，在結(jié)合運行可靠性參數(shù)模型。依靠大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)提取斷路器、熔斷設(shè)備、導(dǎo)線、電纜、變壓器廠家型號的基礎(chǔ)模型，獲取電網(wǎng)運行記錄信息，提取故障修復(fù)時長、恢復(fù)供電時長、設(shè)備故障次數(shù)、臺數(shù)等信息，建立可靠性參數(shù)模型。本發(fā)明采用了故障模式后果分析法進(jìn)行可靠性評估，故障模式后果分析法是中壓配電網(wǎng)可靠性評估的基本方法，適用于開環(huán)運行和閉環(huán)運行的配電網(wǎng)。故障模式后果分析法通過分析所有可能的故障事件及其對系統(tǒng)造成的后果，建立故障模式后果分析表，通過該表計算負(fù)荷點和系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。其具體步驟如下：a)枚舉單個設(shè)施故障，計入設(shè)施故障后斷路器跳閘、故障隔離、恢復(fù)供電過程，確定故障對各負(fù)荷點的停電影響，進(jìn)一步確定各負(fù)荷點的故障停電率和故障停電時間；b)將所有設(shè)施單獨故障后各負(fù)荷點的故障停電率和故障停電時間列表，形成故障模式后果分析表。記故障后會造成負(fù)荷點lp停電的設(shè)施集為n，設(shè)施集中第i個設(shè)施的故障停運率和故障修復(fù)時間分別為λi、ri。該負(fù)荷點的故障停電率和故障停電時間期望值分別為λlp-f、ulp-f。則有：c)根據(jù)負(fù)荷點故障停電率期望值和故障停電時間期望值計算該負(fù)荷點的其他可靠性指標(biāo)；d)依次計算每個負(fù)荷點的可靠性指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上計算系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。注1：當(dāng)負(fù)荷點可通過開關(guān)切換恢復(fù)供電時，負(fù)荷點停電時間由設(shè)施故障修復(fù)時間減少為故障停電轉(zhuǎn)供時間或故障點上游恢復(fù)供電時間。注2：在計算預(yù)安排停電的影響時，計算原理和過程與故障停電類似。可靠性分析評估結(jié)合本發(fā)明中設(shè)計的線段計算組件，通過組件提供的服務(wù)計算可以將圖1中的配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分解成一張由多組線段組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)(如圖5)，根據(jù)線段模型結(jié)構(gòu)，和依靠大數(shù)據(jù)分析得到的各設(shè)備類型運行信息可以給出龔配網(wǎng)可靠性評估的基礎(chǔ)算例。基于分析組件實現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)自動拆分：大數(shù)據(jù)分析得到不同設(shè)備類型的可靠性指標(biāo)：每一條配電線路都是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，基于gis的電網(wǎng)拓?fù)湫畔?gòu)建完整的單線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，采用拓?fù)浣M件自動分析負(fù)荷可靠性參數(shù)模型的分段結(jié)構(gòu)，從而代入根據(jù)線段模型計算得到的基礎(chǔ)算例參數(shù)以及評估算法實現(xiàn)負(fù)荷點及整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆嬎恪Ｏ到y(tǒng)指標(biāo)指標(biāo)值系統(tǒng)平均停電頻率期望值saifi(次/戶·年)0.795系統(tǒng)平均停電時間期望值saidi(h/戶·年)1.88382平均供電可靠率期望值asai99.978％系統(tǒng)缺供電量期望值ens(kwh)1765.81系統(tǒng)平均缺供電量期望值aens(kwh/戶·年)353.162綜上所述，本發(fā)明深入分析傳統(tǒng)的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電網(wǎng)運行的特性，開展配電網(wǎng)可靠性評估線段模型自動分段研究的研究工作，設(shè)計了一套基于線段模型的分析組件，提供可靠性評估計算模型的自動化服務(wù)，設(shè)計生成了可靠性評估參數(shù)模型，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析的可靠性指標(biāo)給出基礎(chǔ)算例，融合線段模型理念，實現(xiàn)了配電網(wǎng)可靠性評估的自動化、分析的科學(xué)化。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12