一種全電壓等級可靠性評估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中一種全電壓等級可靠性評估方法，分析電網(wǎng)拓撲，將電網(wǎng)分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)，變電站主接線及配電系統(tǒng)，對發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)開展全負荷情況的可靠性評估，并將發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)節(jié)點可靠性指標作為配電系統(tǒng)等效電源參數(shù)，建立變電站主接線等效模型，添加至配電系統(tǒng)中，采用最小割集法確定配電系統(tǒng)可靠性指標，最終確定全電壓等級可靠性指標。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對全電壓等級的可靠性評估，能提高電力系統(tǒng)可靠性評估水平。
【專利說明】一種全電壓等級可靠性評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中的一種全電壓等級可靠性評估方法，屬于電力系統(tǒng)可靠性分析【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)可靠性是可靠性理論在電力系統(tǒng)中的應用，是電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標準和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶供應電力和電能量能力的度量。根據(jù)電力系統(tǒng)可靠性評估的內(nèi)容將電力系統(tǒng)可靠性理論研究分成了三個層次:第一層為發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估，第二層為發(fā)輸電合成系統(tǒng)可靠性評估，第三層為包括發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)在內(nèi)的電力系統(tǒng)可靠性評估。第二層在第一層的基礎(chǔ)上增加了輸電系統(tǒng)可靠性評估；第三層在第二層的基礎(chǔ)上又增加了發(fā)電廠變電站電氣主接線、配電系統(tǒng)可靠性評估。受電網(wǎng)管理體制的約束，目前電力系統(tǒng)可靠性評估基本采用不同電壓等級分別評估的辦法，已經(jīng)取得一定的研究成果，包括針對發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評估的解析法、模擬法及其相應改進算法，針對配電系統(tǒng)可靠性評估的故障模式后果分析法、最小割集法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，針對變電站電氣主接線的多狀態(tài)模型評估算法等。
[0003]電力系統(tǒng)最終用戶側(cè)供電可靠性水平是由發(fā)電、輸電、配電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的可靠性水平共同構(gòu)成的,包括配電網(wǎng)中每個電壓等級電網(wǎng)的可靠性水平,任何一個電壓等級電網(wǎng)發(fā)生事故都有可能導致最終用戶停電。在全電壓等級可靠性評估方面，Roy Bill inton等人提出將發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評估結(jié)果作為配電系統(tǒng)可靠性評估的電源參數(shù)的方法，能夠有效降低統(tǒng)一評估的難度，形成了電力系統(tǒng)全電壓等級可靠性評估理論。但測試系統(tǒng)相對簡單，不能反映真實電網(wǎng)包含多電壓等級、多類電氣設(shè)備等復雜性問題。
[0004]因此，研究綜合發(fā)電、輸電、配電和主接線系統(tǒng)在內(nèi)的電力系統(tǒng)全電壓等級可靠性評估方法，對提高電力系統(tǒng)可靠性水平，提出電力系統(tǒng)可靠性優(yōu)化措施及建議非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種全電壓等級可靠性評估方法，能實現(xiàn)對全電壓等級的可靠性評估，提高電力系統(tǒng)可靠性水平。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明的全電壓等級可靠性評估方法包括如下步驟:
步驟1，分析電網(wǎng)拓撲，將電網(wǎng)分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)，變電站主接線及配電系統(tǒng)；步驟2，對步驟I劃分的發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)開展可靠性評估，在確定節(jié)點可靠性指標時，為了區(qū)分不同切負荷方式導致可靠性確定結(jié)果的不同，在進行切負荷操作時，記錄切負荷大小占負荷節(jié)點總負荷比例，并統(tǒng)計負荷節(jié)點全部負荷切除的情況，將節(jié)點全部負荷切除的概率及平均切除時間作為配電系統(tǒng)等效電源參數(shù)；
步驟3，對步驟I劃分的變電站主接線結(jié)構(gòu)，分析進線停運、變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運、出線停運，建立變電站主接線等效模型，并確定變電站可靠性參數(shù)矩陣；
步驟4，將步驟2確定的發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)節(jié)點可靠性指標作為配電系統(tǒng)等效電源參數(shù)，并將步驟3確定的變電站等效模型及其可靠性參數(shù)矩陣作為電氣元件，添加至配電系統(tǒng)中，采用最小割集法確定配電系統(tǒng)可靠性指標，最終確定全電壓等級可靠性指標。
[0007]本發(fā)明充分考慮全部負荷情況，并考慮變電站主接線線行為特征，能實現(xiàn)對全電壓等級的可靠性評估，具夠提高電力系統(tǒng)可靠性水平。
[0008]作為本發(fā)明的改進，步驟3分析變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運時，分析變電站一回出線停運、兩回出線同時停運以及變電站全停的事故，枚舉事故，作為預想事故集Ai，通過預想事故集Ai確定變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)一回出線停運、兩回出線同時停運以及變電站全停的停運率和停運時間，將變電站進線可靠性參數(shù)、出線可靠性參數(shù)用線路兩狀態(tài)模型代替，然后利用兩個上三角矩陣確定變電站出線可靠性參數(shù)矩陣，用于全電壓等級可靠性指標分析，其中兩個上三角矩陣的對角元素是對應一回出線停運的停運率與停運時間，兩個上三角矩陣的對角元素分別對應一回出線停運的停運率與停運時間，兩個上三角矩陣的非對角元素分別對應兩回出線同時停運的停運率與停運時間。采用本方案的可靠性參數(shù)矩陣描述方法，能夠較真實反映變電站主接線的可靠性，方便添加至配電系統(tǒng)中，開展全電壓等級可靠性指標分析。
[0009]作為本發(fā)明的改進，步驟3確定變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)一回出線停運、兩回出線同時停運以及變電站全停的停運率時，分析變電站內(nèi)斷路器、隔離開關(guān)的動作情況，采用最小割集法，從出線溯源，搜索出線的最小路集，確定最小路集元件停運率λ independent和共模停運率λ common,將最小路集元件停運率λ independent與共模停運率λ common之和作為變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的停運率。由于充分考慮變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母聯(lián)和進出線等設(shè)備的停運及共模停運特點，提高了可靠性評估水平。
[0010]作為本發(fā)明的改進，采用最小割集法對變電站主接線等效模型進行最小路搜索時，進線僅由變電站母線向外進行最小路搜索，出線只由外部向變電站母線進行最小路搜索。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為變電站主接線示意圖；
圖2為變電站等值結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為全電壓等級可靠性評估方法流程。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明提出的考慮變電站主接線等效模型的全電壓等級可靠性評估方法流程如圖1所示，【具體實施方式】步驟如下:
步驟1，分析電網(wǎng)拓撲，將電網(wǎng)分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)，變電站主接線及配電系統(tǒng)，變電站主接線示意圖如圖1所示。
[0013]步驟2，對步驟I劃分的發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)開展可靠性評估。在確定節(jié)點可靠性指標時，為了區(qū)分不同切負荷方式導致可靠性確定結(jié)果的不同，在進行切負荷操作時，記錄切負荷大小占負荷節(jié)點總負荷比例，并統(tǒng)計負荷節(jié)點全部負荷切除的情況；將節(jié)點全部負荷切除的概率及平均切除時間作為配電系統(tǒng)等效電源參數(shù)。
[0014]步驟3，對步驟I劃分的變電站主接線結(jié)構(gòu)，分析進線停運、變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運、出線停運，建立變電站主接線等效模型，并確定變電站可靠性參數(shù)矩陣。
[0015]最小割集法是在電力系統(tǒng)可靠性評估中引入圖論的基本思想后形成的，常用于配電網(wǎng)可靠性評估。最小割集法就是通過拓撲搜索找到電源到負荷的所有最小路集(MinimalPath Set),再由最小路集生成最小割集(Minimal Cut Set),通過分析每一個割集的狀態(tài)就可以得到此負荷點的可靠性指標，統(tǒng)計每一個負荷的可靠性指標，就可以得到系統(tǒng)的可靠性指標。
[0016]變電站主接線停運通常包含三類，即進線停運、變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運、出線停運，其中變電站進線停運、出線停運同一般的線路停運類型相同，可以用兩狀態(tài)模型代替，而變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運較為復雜。變電站由出線、進線與外部相連，變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運可以表現(xiàn)為出線的一回停運、兩回停運及全部停運，變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運可以通過預想事故集分析。綜合考慮三種類型的停運，可以用參數(shù)矩陣表示變電站主接線停運可靠性參數(shù)。
[0017]在考慮變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運時，分析變電站內(nèi)斷路器、隔離開關(guān)的動作情況。采用最小割集法，從出線溯源，搜索出線的最小路集，當路集中包含的元件故障停運時，將會直接導致出線停運，此部分停運率為最小路集元件停運率λ independent ;同時，與路集中元件直接相連的斷路器、線路等元件會造成線路共模停運，如斷路器拒動導致的相鄰斷路器斷開的情況，此部分停運率為共模停運率λ common ο因此，變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)出線的停運率包含最小路集元件停運率及共模停運率，為λ independent與λ common之和。由于充分考慮變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母聯(lián)和進出線等設(shè)備的停運及共模停運特點，能夠提高可靠性評估水平。
[0018]在變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)可靠性評估中，分析變電站一回出線停運、兩回出線同時停運以及變電站全停的事故，可以枚舉這類事故，作為預想事故集Ai，預想事故集Ai中的元素就是造成這類事故發(fā)生的所有最小割集。需要說明的是，這里指的停運，并不包含線路自身的停運，而是指變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部元件停運造成的線路停運。
[0019]假設(shè)一變電站一共有4回出線(編號分別為1，2，3，4)，那么該變電站的一共有 11 個預想事故集:{1}、⑵、{3}、{4}、{I, 2}、{I, 3}、{I, 4}、{2，3}、{2，4}、{3，4}、{1，2，3，4}。其中，⑵表示2號出線停運，{1，3}表示I號和3號出線同時停運?？芍?，如果變電站共有η回出線，那么預想事故集的個數(shù)可以用
【權(quán)利要求】
1.一種全電壓等級可靠性評估方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，分析電網(wǎng)拓撲，將電網(wǎng)分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)，變電站主接線及配電系統(tǒng)； 步驟2，對步驟I劃分的發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)開展可靠性評估，在確定節(jié)點可靠性指標時，為了區(qū)分不同切負荷方式導致可靠性確定結(jié)果的不同，在進行切負荷操作時，記錄切負荷大小占負荷節(jié)點總負荷比例，并統(tǒng)計負荷節(jié)點全部負荷切除的情況，將節(jié)點全部負荷切除的概率及平均切除時間作為配電系統(tǒng)等效電源參數(shù)； 步驟3，對步驟I劃分的變電站主接線結(jié)構(gòu)，分析進線停運、變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運、出線停運，建立變電站主接線等效模型，并確定變電站可靠性參數(shù)矩陣； 步驟4，將步驟2確定的發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)節(jié)點可靠性指標作為配電系統(tǒng)等效電源參數(shù)，并將步驟3確定的變電站等效模型及其可靠性參數(shù)矩陣作為電氣元件，添加至配電系統(tǒng)中，采用最小割集法確定配電系統(tǒng)可靠性指標，最終確定全電壓等級可靠性指標。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電壓等級可靠性評估方法，其特征在于步驟3分析變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)停運時，分析變電站一回出線停運、兩回出線同時停運以及變電站全停的事故，枚舉事故，作為預想事故集Ai，通過預想事故集Ai確定變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)一回出線停運、兩回出線同時停運以及變電站全停的停運率和停運時間，將變電站進線可靠性參數(shù)、出線可靠性參數(shù)用線路兩狀態(tài)模型代替，然后利用兩個上三角矩陣確定變電站出線可靠性參數(shù)矩陣，用于全電壓等級可靠性指標分析，其中兩個上三角矩陣的對角元素是對應一回出線停運的停運率與停運時間，兩個上三角矩陣的對角元素分別對應一回出線停運的停運率與停運時間，兩個上三角矩陣的非對角元素分別對應兩回出線同時停運的停運率與停運時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全電壓等級可靠性評估方法，其特征在于，步驟3確定變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)一回出線停運、兩回出線同時停運以及變電站全停的停運率時，分析變電站內(nèi)斷路器、隔離開關(guān)的動作情況，采用最小割集法，從出線溯源，搜索出線的最小路集，確定最小路集元件停運率λ independent和共模停運率λ common,將最小路集元件停運率λ independent與共模停運率λ common之和作為變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的停運率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的全電壓等級可靠性評估方法，其特征在于，采用最小割集法對變電站主接線等效模型進行最小路搜索時，進線僅由變電站母線向外進行最小路搜索，出線只由外部向變電站母線進行最小路搜索。
【文檔編號】G06Q50/06GK103927691SQ201310730840
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】趙慶明, 程林, 李慶生, 田 浩, 皮顯松, 高濱, 蔣澤甫 申請人:貴州電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心, 清華大學