一種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：建立配電網(wǎng)可靠性模型；獲取配電網(wǎng)中各元件、各饋線及各負荷點的可靠性參數(shù)；利用網(wǎng)絡等值法對配電系統(tǒng)中較為復雜的單元進行簡化等效；利用FMEA對簡化等效后的配電系統(tǒng)的各負荷點建立其故障模式及后果分析表；獲得負荷點的可靠性參數(shù)，再計算、對比分析整個配電網(wǎng)在并網(wǎng)接入分布式光伏電源前后的可靠性指標。該系統(tǒng)包括：可靠性模型建立單元、可靠性參數(shù)獲取單元、簡化等效單元、故障模式及后果分析單元、分析對比單元。本發(fā)明提供的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法及系統(tǒng)，原理清晰、模型簡單、計算量相對較少、適應性強，易于運用到實際工程中。
【專利說明】-種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力信息【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分 析方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)是為用戶提供電力的終端，其可靠性性能與供電可靠性密切相關(guān)。研究資 料表明：配電網(wǎng)引起的停電事故占用戶總停電事故的比重很大。配電網(wǎng)的可靠性研究具有 重要意義。此外，配電網(wǎng)的發(fā)展非常迅速，規(guī)模持續(xù)增加，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和并網(wǎng) 核心技術(shù)的提高，光伏電源將會廣泛應用于配電網(wǎng)，必將對現(xiàn)有系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生深遠的 影響。
[0003] 光伏發(fā)電并網(wǎng)后，給電網(wǎng)帶來了各方面的影響。大型集中式光伏電站并入高壓輸 電網(wǎng)后，需要解決大功率電能的遠距離傳輸問題。而且，由于光伏電站輸出具有周期性、間 歇性和隨機性，容量較大的集中式光伏電站將對電網(wǎng)的頻率和穩(wěn)定性造成嚴重影響，需要 為其增設系統(tǒng)備用發(fā)電容量，而這又涉及到電網(wǎng)備用容量的規(guī)劃問題，而且會增加電網(wǎng)運 行成本。所以從減小對大電網(wǎng)影響的角度出發(fā)，發(fā)展分布式光伏發(fā)電將是未來光伏應用的 重要形式。分布式光伏接入在配電網(wǎng)，就地供電負荷，有剩余電量還可回饋電網(wǎng)，由于容量 較小，幾乎不會影響大電網(wǎng)的頻率和穩(wěn)定性。因此，對于含分布式光伏電源的配電網(wǎng)的可靠 性分析顯得非常的重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠 性分析方法及系統(tǒng)，對含分布式光伏電源的配電網(wǎng)的可靠性進行了分析，分析方法簡單，計 算量小，適用性強。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明提供一種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法，包括以下步驟：
[0007] S1 :建立配電網(wǎng)可靠性模型；
[0008] S2 :獲取配電網(wǎng)中各元件、各饋線及各負荷點的可靠性參數(shù)；
[0009] S3 :利用網(wǎng)絡等值法對所述配電網(wǎng)中較為復雜的單元進行簡化等效；
[0010] S4 :利用FMEA對簡化等效后的配電系統(tǒng)中的各負荷點建立其故障模式及后果分 析表；
[0011] S5:獲得所述負荷點的可靠性參數(shù)，再計算、對比分析整個配電系統(tǒng)在并網(wǎng)接入分 布式光伏電源前后的可靠性指標。
[0012] 進一步地，S1具體為：
[0013] 將所述各元件視為可修復元件，并且將所述各元件視為標準的兩態(tài)模型，即正常 工作狀態(tài)和故障停運狀態(tài)，其中：保護元件，均視為100%可靠工作；
[0014] 將所述各負荷點視為恒功率模型；
[0015] 將所述分布式光伏電源，視為一個額定容量的發(fā)電機，它只能滿足孤島內(nèi)不超過 其額定容量的那部分負荷，因此只對孤島內(nèi)的負荷的可靠性指標有影響。
[0016] 進一步地，S2具體為：對于元件，獲取的可靠性參數(shù)有年故障率、平均修復時間以 及年平均持續(xù)修復時間；對于饋線，獲取的可靠性參數(shù)為其單位長度的故障率；對于負荷 點，獲取的可靠性參數(shù)為用戶數(shù)。
[0017] 進一步地，S3具體包括以下步驟：
[0018] S31 :按照配電網(wǎng)系統(tǒng)的饋線數(shù)，對配電網(wǎng)進行分層處理，每一條饋線及該饋線所 連接的各兀件為一層；
[0019] S32 :將配電網(wǎng)的每一層等效為一條相應的等效分支線路。
[0020] 進一步地，S5具體包括以下步驟：
[0021] S51 :獲得所述負荷點的可靠性參數(shù)：負荷點等效年故障率、負荷點等效年平均停 電持續(xù)時間以及負荷點等效平均停電持續(xù)時間；
[0022] S52 :獲得所述配電網(wǎng)在并網(wǎng)接入分布式光伏電源前后的可靠性指標：每年用戶 停電次數(shù)、用戶停電持續(xù)時間、系統(tǒng)平均停電頻率、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間、用戶平均停電 持續(xù)時間以及平均供電可用率；
[0023] S53 :對并網(wǎng)接入分布式光伏電源前后的配電系統(tǒng)可靠性指標進行分析對比，得出 分布式光伏電源接入后對配電網(wǎng)可靠性的影響。
[0024] 本發(fā)明還提供一種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
[0025] 可靠性模型建立單元：用于建立配電網(wǎng)可靠性模型；
[0026] 可靠性參數(shù)獲取單元：用于獲取配電網(wǎng)中各元件、各饋線及各負荷點的可靠性參 數(shù)；
[0027] 簡化等效單元：用于利用網(wǎng)絡等值法對所述配電網(wǎng)中的較為復雜的單元進行簡化 等效；
[0028] 故障模式及后果分析單元：用于利用FMEA對簡化等效后的配電網(wǎng)中的各負荷點 建立其故障模式及后果分析表；
[0029] 分析對比單元：用于獲得所述負荷點可靠性參數(shù)，再計算、對比分析整個配電系統(tǒng) 在并網(wǎng)接入分布式光伏電源前后的可靠性指標。
[0030] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0031] (1)本發(fā)明利用一個等效元件來代替一部分配電網(wǎng)絡，從而將復雜結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng) 逐步簡化成簡單輻射狀主饋線系統(tǒng)。對輻射狀配電網(wǎng)而言，該等效方法具有很好的適應性。
[0032] (2)本發(fā)明原理清晰、簡單、模型準確，對所有可能的故障事件或元件失效進行分 析，并確定對負荷點的影響，找出系統(tǒng)的故障模式集合，最終在此狀態(tài)集合的基礎上，求得 系統(tǒng)的可靠性指標。
[0033] (3)本發(fā)明適應性較強，易于運用到實際工程中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明：
[0035] 圖1為本發(fā)明的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法的操作流程圖；
[0036] 圖2為本發(fā)明的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法的步驟S3的具體操作 流程；
[0037] 圖3為本發(fā)明的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法的步驟S5的具體操作 流程；
[0038] 圖4為含分布式光伏電源的發(fā)電系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖5a為本發(fā)明的實施例1的簡化等效原理的等效前的示意圖；
[0040] 圖5b為本發(fā)明的實施例1的簡化等效原理的等效后的示意圖；
[0041] 圖6a為本發(fā)明的實施例1的步驟S3的簡化等效前的示意圖；
[0042] 圖6b為本發(fā)明的實施例1的步驟S3的第一次等效后的示意圖；
[0043] 圖6c為本發(fā)明的實施例1的步驟S3的第二次等效后的示意圖；
[0044] 圖7為本發(fā)明的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0045] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。
[0046] 實施例1 :
[0047] 參閱圖1-圖6,本發(fā)明提供的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法，包括以 下步驟：
[0048] S1 :建立配電網(wǎng)可靠性模型；
[0049] S2 :獲取配電網(wǎng)中各元件、各饋線及各負荷點的可靠性參數(shù)；
[0050] S3:利用網(wǎng)絡等值法對所述配電系統(tǒng)中的較為復雜的單元進行簡化等效，將較為 復雜的的配電網(wǎng)簡化成相對簡單的輻射狀配電網(wǎng)；
[0051] S4 :利用FMEA對簡化等效后的配電網(wǎng)中的各負荷點建立其故障模式及后果分析 表；
[0052] S5:獲得所述負荷點可靠性參數(shù)、再計算、對比分析整個配電系統(tǒng)并網(wǎng)接入分布式 光伏電源前后的可靠性指標。
[0053] 其中，S1具體為：
[0054] 將所述各元件視為可修復元件，并且將所述各元件視為標準的兩態(tài)模型，即正常 工作狀態(tài)和故障停運狀態(tài)，其中：保護元件，均視為100%可靠工作，可修復元件主要包括： 架空線路、電纜線路、斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、分斷開關(guān)及配電器等；
[0055] 將所述各負荷點視為恒功率模型；
[0056] 將所述分布式光伏電源，視為一個額定容量的發(fā)電機，它只能滿足孤島內(nèi)不超過 其額定容量的那部分負荷，因此只對孤島內(nèi)的負荷的可靠性有影響。
[0057] S2具體為：對于元件，獲取的可靠性參數(shù)有年故障率λ (次/年）、平均修復時間 r (小時）以及年平均持續(xù)修復時間U(小時/年）；對于饋線，獲取的可靠性參數(shù)為其單位 長度的故障率λ ^[次八公里?年）];對于負荷點，獲取的可靠性參數(shù)為用戶數(shù)。
[0058] 下面以一個配電網(wǎng)為例，該配電網(wǎng)有9個負荷點，11個隔離開關(guān)，1個分段開關(guān)，21 個斷路器，7臺配電變壓器和5段母線。設負荷支路首端的熔斷器100%可靠性工作，并網(wǎng) 接入的分布式光伏電源額定輸出功率為230Wp，每臺逆變器交流側(cè)額定功率為100kW。該配 電網(wǎng)中各元件、饋線及負荷點的可靠性參數(shù)如表1所示。
[0059] 表 1
[0060]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步驟： 51 :建立配電網(wǎng)可靠性模型； 52 :獲取配電網(wǎng)中各元件、各饋線及各負荷點的可靠性參數(shù)； 53 :利用網(wǎng)絡等值法對所述配電系統(tǒng)中的較為復雜的單元進行簡化等效； 54 :利用FMEA對簡化等效后的配電系統(tǒng)中的各負荷點建立其故障模式及后果分析表； 55 :獲得所述負荷點可靠性參數(shù)，再計算、對比分析及所述配電網(wǎng)在并網(wǎng)接入分布式光 伏電源前后的可靠性指標。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法，其特征在于，S1 具體為： 將所述各元件視為可修復元件，并且將所述各元件視為標準的兩態(tài)模型，即正常工作 狀態(tài)和故障停運狀態(tài)，其中：保護元件，均視為100%可靠工作； 將所述各負荷點視為恒功率模型； 將所述分布式光伏電源，視為一個額定容量的發(fā)電機。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法，其特征在于，S2 具體為： 對于元件，獲取的可靠性參數(shù)有年故障率、平均修復時間以及年平均持續(xù)修復時間；對 于饋線，獲取的可靠性參數(shù)為其單位長度的故障率；對于負荷點，獲取的可靠性參數(shù)為用戶 數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法，其特征在于，S3 具體包括以下步驟： 531 :按照配電網(wǎng)系統(tǒng)的饋線數(shù)，對配電網(wǎng)進行分層處理，每一條饋線及該饋線所連接 的各兀件為一層； 532 :將配電網(wǎng)的每一層等效為一條相應的等效分支線路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析方法，其特征在于，S5 具體包括以下步驟： 551 :獲得所述負荷點的可靠性參數(shù)：負荷點等效年故障率、負荷點等效年平均停電持 續(xù)時間以及負荷點等效平均停電持續(xù)時間； 552 :獲得所述配電網(wǎng)在并網(wǎng)接入分布式光伏電源前后的可靠性指標：每年用戶停電 次數(shù)、用戶停電持續(xù)時間、系統(tǒng)平均停電頻率、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間、用戶平均停電持續(xù) 時間以及平均供電可用率； 553 :對并網(wǎng)接入分布式光伏電源前后的配電系統(tǒng)的可靠性指標進行分析對比，得出分 布式光伏電源接入后對配電網(wǎng)可靠性的影響。
6. -種基于網(wǎng)絡等值法的配電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)，其特征在于，包括： 可靠性模型建立單元：用于建立配電網(wǎng)可靠性模型； 可靠性參數(shù)獲取單元：用于獲取配電網(wǎng)中各元件、各饋線及各負荷點的可靠性參數(shù)； 簡化等效單元：用于利用網(wǎng)絡等值法對所述配電系統(tǒng)中的較為復雜的單元進行簡化等 效； 故障模式及后果分析單元：用于利用FMEA對簡化等效后的配電網(wǎng)中的各負荷點建立 其故障模式及后果分析表； 分析對比單元：用于獲得所述負荷點可靠性參數(shù)，再計算、對比分析整個配電系統(tǒng)在并 網(wǎng)接入分布式光伏電源前后的可靠性指標。
【文檔編號】H02J3/38GK104218604SQ201410407535
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】王昕 , 鄭益慧, 李立學, 黃珂, 郎永波, 邵鳳鵬 申請人:上海交通大學, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司延邊供電公司, 國家電網(wǎng)公司