專利名稱：并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力需求的不斷增長，大電網(wǎng)運行成本高，運行難度大等一些弊端難以滿足用戶越來越高的安全性和可靠性要求。尤其是近幾年世界范圍內(nèi)接連幾次發(fā)生大面積停電事故以后，大電網(wǎng)的脆弱性充分地暴露出來，特別是在發(fā)生自然災(zāi)害、電網(wǎng)事故的緊急情況下，突然斷電造成的不僅僅是經(jīng)濟(jì)損失，還會危機(jī)社會的安定和穩(wěn)定。為此，學(xué)者提出一種新的電力系統(tǒng)模式——微電網(wǎng)。微電網(wǎng)是由分布式電源、負(fù)荷、儲能設(shè)備等構(gòu)成的系統(tǒng)。在微電網(wǎng)內(nèi)部通過電源和負(fù)荷的可控性，在充分滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全要求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)微電網(wǎng)的并網(wǎng)運行或獨立自治運行。微電網(wǎng)對外部表現(xiàn)為一個整體單元，并且可以平滑并入主網(wǎng)運行。微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運行方式，其中:當(dāng)上層配電網(wǎng)發(fā)生故障或電能質(zhì)量不符合系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時，微電網(wǎng)可切換到孤島模式獨立運行，保證微電網(wǎng)自身的正常運行，從而提高供電可靠性。通過對現(xiàn)有技術(shù)研究，申請人發(fā)現(xiàn):目前關(guān)于微電網(wǎng)的研究大多只集中關(guān)注分布式電源本身，并且研究得到評估結(jié)果與實際系統(tǒng)的可靠性誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本申請實施例提供一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)能夠較準(zhǔn)確的評估微電網(wǎng)的可靠性水平。為了實現(xiàn)上述目的，本申請實施例提供的技術(shù)方案如下:一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法，包括:對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理；建立微電網(wǎng)可靠性模型，所述微電網(wǎng)可靠性模型包括:元件停運模型和微電網(wǎng)出力模型；建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣；接收元件的可靠性參數(shù)，并將所述可靠性參數(shù)輸入到所述微電網(wǎng)可靠性模型中，模擬微電網(wǎng)運行，得到元件的故障模擬結(jié)果；在所述故障影響矩陣中查找與所述元件故障模擬結(jié)果相對應(yīng)的故障影響類型，確定各元件本次故障的可靠性指標(biāo)。一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)，包括:等值處理單元、用于對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理；可靠性模型建立單元，用于建立微電網(wǎng)可靠性模型，所述可靠性模型包括:元件停運模型和微電網(wǎng)出力模型；矩陣建立單元，用于建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣；
模擬運行單元，用于接收元件的可靠性參數(shù)，并將所述可靠性參數(shù)輸入到所述微電網(wǎng)可靠性模型中，模擬微電網(wǎng)運行，得到元件的故障模擬結(jié)果；確定單元，用于在所述故障影響矩陣中查找與所述元件故障模擬結(jié)果相對應(yīng)的故障影響類型，確定各元件本次故障的可靠性指標(biāo)。由以上技術(shù)方案可見，本申請實施例提供的該方法，首先對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理，再建立微電網(wǎng)可靠性模型；并建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣；然后接收元件的可靠性參數(shù)，并將所述可靠性參數(shù)輸入到所述微電網(wǎng)可靠性模型中，模擬微電網(wǎng)運行，得到元件的故障模擬結(jié)果；最終在所述故障影響矩陣中查找與所述元件故障模擬結(jié)果相對應(yīng)的故障影響類型，確定各元件本次故障的可靠性指標(biāo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的該該并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法后，具有以下有益效果:I)、填補(bǔ)了現(xiàn)有微電網(wǎng)可靠性模擬法評估的空缺，通過時序蒙特卡洛模擬法對8760時序負(fù)荷進(jìn)行狀態(tài)分析，其評估結(jié)果較準(zhǔn)確的反映了并網(wǎng)型微電網(wǎng)的可靠性水平，并且該方法通用性較好，便于推廣應(yīng)用；2)、建立不同控制策略微電網(wǎng)可靠性模型，定量分析不同控制策略對微電網(wǎng)可靠性的影響，更為接近微電網(wǎng)的實際運行情況，評估結(jié)果準(zhǔn)確性高；3)、可考慮上層配電網(wǎng)可靠性參數(shù)以及負(fù)荷對系統(tǒng)可靠性的影響，為微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計提供一定借鑒。另外，本發(fā)明考慮了上層配電網(wǎng)可靠性參數(shù)、控制策略、通信系統(tǒng)、不同出力特性的微電源、負(fù)荷對微電網(wǎng)可靠性的影響，更接近工程實際情況，算法接口簡單，便于工程人員學(xué)習(xí)實用，并且通用性較好。算例分析表明本發(fā)明提出的可靠性評估方法實用。


為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法的流程示意圖；圖2為本申請實施例提供的等值處理的流程示意圖；圖3為本申請實施例提供的上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件等值模型；圖4為本申請實施例提供的含有四個微電源的并網(wǎng)型微電網(wǎng)的接線圖；圖5為本申請實施例提供的建立微電網(wǎng)可靠性模型的流程示意圖；圖6為本申請實施例提供的建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣的流程示意圖；圖7為本申請實施例提供的含有三個微電源的放射式微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本申請實施例提供的一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本申請實施例提供的等值處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本申請實施例提供的可靠性模型建立單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本申請實施例提供的矩陣建立單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本申請實施例提供的模擬運行單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。實施例一:圖1為本申請實施例提供的一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法的流程示意圖。
如圖1所示，該方法包括:SlOO:對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理。通過對現(xiàn)有技術(shù)研究，申請人發(fā)現(xiàn):影響并網(wǎng)型微電網(wǎng)內(nèi)部負(fù)荷點停電的因素可歸結(jié)為三個方面:1、上層配電網(wǎng)故障時，微電網(wǎng)孤島模式切換失敗，全部負(fù)荷點停電。2、上層配電網(wǎng)故障時，孤島模式切換成功，但微電網(wǎng)出力不足，切除優(yōu)先級較低的負(fù)荷點直至功率平衡。3、微電網(wǎng)內(nèi)部非電源元件故障時，部分負(fù)荷點停電。所以，在對微電網(wǎng)可靠性進(jìn)行分析時，首先要對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理，如圖2所示，該步驟具體包括:SlOl:對上層配電 網(wǎng)中的元件進(jìn)行分類。按照上層配電網(wǎng)對微電網(wǎng)可靠性影響類型將上層配電網(wǎng)中的元件分為:最小路類元件和非最小路類元件，其中，所述最小路類元件故障后影響微電網(wǎng)停運的時間為元件的修復(fù)時間，所述非最小路類元件故障后影響微電網(wǎng)停運的時間為隔離開關(guān)的操作時間；對于有斷路器或熔斷器的分支饋線其故障不受影響；S102:將所述最小路類元件與非最小路類元件相并聯(lián)。參見圖3所示，為本申請實施例提供的上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件等值模型。在本申請實施例中，上層配電網(wǎng)最小路等值元件參數(shù)為:
權(quán)利要求
1.一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法，其特征在于，包括: 對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理； 建立微電網(wǎng)可靠性模型，所述微電網(wǎng)可靠性模型包括:元件停運模型和微電網(wǎng)出力模型； 建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣； 接收元件的可靠性參數(shù)，并將所述可靠性參數(shù)輸入到所述微電網(wǎng)可靠性模型中，模擬微電網(wǎng)運行，得到元件的故障 模擬結(jié)果； 在所述故障影響矩陣中查找與所述元件故障模擬結(jié)果相對應(yīng)的故障影響類型，確定各元件本次故障的可靠性指標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理，具體包括: 按照上層配電網(wǎng)對微電網(wǎng)可靠性影響類型將上層配電網(wǎng)中的元件分為:最小路類元件和非最小路類元件，其中，所述最小路類元件故障后影響微電網(wǎng)停運的時間為元件的修復(fù)時間，所述非最小路類元件故障后影響微電網(wǎng)停運的時間為隔離開關(guān)的操作時間； 將所述最小路類元件與非最小路類元件相并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立微電網(wǎng)可靠性模型包括:建立元件停運模型，所述元件的正常狀態(tài)為:TTF=-ln(Xl)/λ，所述元件的故障修復(fù)狀態(tài)為:TTR=-ln(x2)/μ，其中，TTF和TTR分別表示元件正常無故障持續(xù)時間和故障修復(fù)時間；λ和μ分別表示元件的故障率和修復(fù)率；Xl和X2表示(O，I)均勻分布的隨機(jī)變量；根據(jù)微電網(wǎng)的控制策略類型，建立不同策略下的微電網(wǎng)出力模型，所述微電網(wǎng)出力模型包括:主從型微電網(wǎng)出力模型和對等型微電網(wǎng)出力模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣，包括: 按照饋線區(qū)故障影響的范圍，對饋線區(qū)出現(xiàn)故障后的微電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)； 根據(jù)分區(qū)后每個區(qū)域故障的對負(fù)荷點的故障影響時間，建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將所述可靠性參數(shù)輸入到所述微電網(wǎng)可靠性模型中，模擬微電網(wǎng)運行，確定元件的故障模擬結(jié)果，包括: 1)、輸入元件的可靠性參數(shù)以及微電網(wǎng)的負(fù)荷參數(shù)，設(shè)定模擬時鐘的初始值τ=0，并假定所有元件均處于正常狀態(tài)； 2)、根據(jù)元件的停運模型以及微電網(wǎng)的出力模型，可得到主從控制策略和對等控制策略下微電網(wǎng)的功率時序曲線； 3)、對上層配電網(wǎng)等值后的元件和微電網(wǎng)的非電源元件進(jìn)行隨機(jī)抽樣，由元件停運模型轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的正常運行時間TTF ;找到具有最小正常運行時間min{TTF}的等值元件，并將模擬時鐘T向前推進(jìn)min {TTF}，即T=T+min {TTF}； 4)、判斷所選元件的屬性，若為最小路等值元件，則由停運模型轉(zhuǎn)化為該元件的TTR，T=T+TTR，轉(zhuǎn)到步驟4);若為非最小路等值元件，T=T+Tge, Tge為隔離時間，轉(zhuǎn)到步驟4);若為微電網(wǎng)內(nèi)部的非電源元件，由停運模型轉(zhuǎn)化為該元件的TTR，T=T+TTR ； 5)、當(dāng)上層配電網(wǎng)故障時，產(chǎn)生(O，1)之間的均勻分布隨機(jī)數(shù)U，判斷U是否大于控制策略切換失敗的概率P，是則切換成功，比較微電網(wǎng)可輸出功率與微電網(wǎng)負(fù)荷，確定可切除的負(fù)荷點，切除的負(fù)荷點的停電時間為上層電網(wǎng)故障恢復(fù)時間(TTR或Tge)，故障次數(shù)加I ; 若微電網(wǎng)切換失敗，切除的負(fù)荷點的停電時間為上層電網(wǎng)故障恢復(fù)時間(TTR或Tge)，故障次數(shù)加I ;未切除的負(fù)荷點停電時間為min(t_switc;h，t_TTK)，故障次數(shù)加1，其中，t_switah為控制策略再次切換成功的時間，t_TTE為上層電網(wǎng)故障恢復(fù)時間(TTR或Tge)。
6.一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)，其特征在于，包括: 等值處理單元、用于對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理； 可靠性模型建立單元，用于建立微電網(wǎng)可靠性模型，所述可靠性模型包括:元件停運模型和微電網(wǎng)出力模型； 矩陣建立單元，用于建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣； 模擬運行單元，用于接收元件的可靠性參數(shù)，并將所述可靠性參數(shù)輸入到所述微電網(wǎng)可靠性模型中，模擬微電網(wǎng)運行，得到元件的故障模擬結(jié)果； 確定單元，用于在所述故障影響矩陣中查找與所述元件故障模擬結(jié)果相對應(yīng)的故障影響類型，確定各元件本次故障的可靠性指標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述等值處理單元包括: 元件分類單元，用于按照上層配電網(wǎng)對微電網(wǎng)可靠性影響類型將上層配電網(wǎng)中的元件分為:最小路類元件和非最小路類元件，其中:所述最小路類元件故障后影響微電網(wǎng)運行的時間為元件的修復(fù)時間，所述非最小路類元件故障后影響微電網(wǎng)運行的時間為隔離開關(guān)的操作時間； 元件連接單元，用于將所述最小路類元件與非最小路類元件相并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，可靠性模型建立單元包括: 元件停運模型建立單元，用于建立元件停運模型，其中，所述元件的正常狀態(tài)為:TTF=-1n (X1)/λ，所述元件的故障修復(fù)狀態(tài)為:TTR=-ln(x2)/l.!，其中，TTF和TTR分別表示元件正常無故障持續(xù)時間和故障修復(fù)時間；λ和μ分別表示元件的故障率和修復(fù)率；Xl和X2表示(O，I)均勻分布的隨機(jī)變量； 微電網(wǎng)出力模型建立單元，用于根據(jù)微電網(wǎng)的控制策略類型，建立不同策略下的微電網(wǎng)出力模型，所述微電網(wǎng)出力模型包括:主從型微電網(wǎng)出力模型和對等型微電網(wǎng)出力模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，矩陣建立單元包括: 分區(qū)單元，用于按照饋線區(qū)故障影響的范圍，對饋線區(qū)出現(xiàn)故障后的微電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)； 矩陣建立子單元，用于根據(jù)分區(qū)后每個區(qū)域故障對負(fù)荷點的故障影響時間，建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬運行單元包括: 輸入單元，用于輸入元件的可靠性參數(shù)以及微電網(wǎng)的負(fù)荷參數(shù)； 設(shè)定單元，用于設(shè)定模擬時鐘的初始值τ=0，并假定所有元件均處于正常狀態(tài)； 功率時序曲線獲取單元，用于根據(jù)元件的停運模型以及微電網(wǎng)的功率模型，可得到主從控制策略和對等控制策略下微電網(wǎng)的功率時序曲線； 計算單元，用于對上層配電網(wǎng)等值后的元件和微電網(wǎng)的非電源元件進(jìn)行隨機(jī)抽樣，由元件停運模型轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的正常運行時間TTF ;找到具有最小正常運行時間min{TTF}的等值元件，并將模擬時鐘T向前推進(jìn)min {TTF}，即T=T+min {TTF}； 判斷所選元件的屬性，若為最小路等值元件，則由停運模型轉(zhuǎn)化為該元件的TTR，T=T+TTR ;若為非最小路等值元件，T=T+Tge, Tge為隔離時間；若為微電網(wǎng)內(nèi)部的非電源元件，由停運模型轉(zhuǎn)化為該元件的TTR，T=T+TTR ； 當(dāng)上層配電網(wǎng)故障時，產(chǎn)生(O，I)之間的均勻分布隨機(jī)數(shù)U，判斷U是否大于控制策略切換失敗的概率P，是則切換成功，比較微電網(wǎng)可輸出功率與微電網(wǎng)負(fù)荷，確定可切除的負(fù)荷點，切除的負(fù)荷點的停電時間為上層電網(wǎng)故障恢復(fù)時間(TTR或Tge)，故障次數(shù)加I ; 若微電網(wǎng)切換失敗，切除的負(fù)荷點的停電時間為上層電網(wǎng)故障恢復(fù)時間(TTR或Tge)，故障次數(shù)加I ;未切除的負(fù)荷點停電時間為min(t switc;h，t ττκ)，故障次數(shù)加1，其中，t switc;h為控制策略再次切換成功的時間 ，t_TTE為上層電網(wǎng)故障恢復(fù)時間(TTR或Tge)。
全文摘要
本申請公開了一種并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性分析方法及系統(tǒng)，該方法包括包括對上層配電網(wǎng)中影響微電網(wǎng)可靠性的元件進(jìn)行等值處理；建立微電網(wǎng)可靠性模型；建立微電網(wǎng)內(nèi)部故障影響矩陣；接收元件的可靠性參數(shù)，并將所述可靠性參數(shù)輸入到所述微電網(wǎng)可靠性模型中，模擬微電網(wǎng)運行，得到元件的故障模擬結(jié)果；在所述故障影響矩陣中查找與所述元件故障模擬結(jié)果相對應(yīng)的故障影響類型，確定各元件本次故障的可靠性指標(biāo)。該方法通過建立不同控制策略微電網(wǎng)可靠性模型，定量分析不同控制策略對微電網(wǎng)可靠性的影響，更為接近微電網(wǎng)的實際運行情況，評估結(jié)果準(zhǔn)確性高。
文檔編號G06F19/00GK103116692SQ20131001096
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者萬凌云, 謝開貴, 陳濤, 謝林, 朱小軍, 呂志盛, 付昂, 李俊杰, 胡博, 劉育明, 文一宇 申請人:重慶市電力公司電力科學(xué)研究院, 重慶大學(xué), 國家電網(wǎng)公司