一种考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法技术

一种考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，属于电力系统规划技术领域；包括：根据配电网所处区域气候条件划分该区域气象防护等级；计算各线路在各气象防护等级下的历史故障率；根据历史故障率预测规划期线路复合故障率预测值；制定候选配电网差异化规划方案；构建综合评估体系，对各候选配电网差异化规划方案进行评价，选择最优的配电网差异化规划方案；本发明专利技术考虑复合气象灾害对配电网的影响，提高配电网的综合应灾能力，保障配电网的安全运行；复合故障率经济风险评估，平衡成本与故障灾害风险；从故障恢复能力的角度对规划方案进行评估，对促进配电网规划工作的应用和完善具有更重要的现实意义；可以提高配电网规划效率和规划质量。

A differential planning method for distribution network considering the risk of complex faults

A distribution network considering the composite failure risk differentiation planning method, which belongs to the technical field of electric power system planning; including: according to the distribution network by regional climate division of the regional meteorological protection level; calculation of each line in the history of the fault protection rate under the weather; according to the rate predicted route planning period composite failure rate prediction value the history of the fault; formulate candidate distribution network differential planning scheme; to construct a comprehensive evaluation system of each candidate distribution network difference evaluation dissimilation plan, selection of optimal distribution network differential planning scheme; the invention considering the effects of meteorological disasters on complex distribution network, improve the distribution network comprehensive disaster preparedness, to ensure safe operation distribution network; composite failure rate and economic risk assessment, balancing cost and fault disaster risk; ability to recover from fault point of planning schemes Line evaluation has more important practical significance in promoting the application and improvement of distribution network planning, and can improve the efficiency of distribution network planning and planning quality.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法
本专利技术属于电力系统规划
，具体涉及一种考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法。
技术介绍
随着电网规模的不断扩大，人们对电能质量的要求越来越高，而近年极端气象灾害频繁发生，线路发生故障的概率明显增加。当发生重大灾害时，保障配电网安全稳定运行和重要负荷的持续供电就至关重要。传统的配电网规划通过规划期间负荷预测和现有网架结构的分析，确定最优的规划方案，在满足负荷要求和安全可靠供电的前提下，使配电网的建设和运行成本最小，其主要针对可靠性进行量化分析，较少从综合气象灾害等级方面考虑对配电网线路故障风险和供电可靠性的影响，而在对规划方案进行评估时，未能考虑故障风险对规划方案经济性的影响。同时，在构建坚强电网的政策下，提高配电网的应灾能力也具有重要意义，对配电网的灾后恢复力要求也越来越高。因此，在配电网规划中综合考虑气象灾害因素，根据复合故障风险对重要环节实施不同防护等级的加强，平衡成本与故障灾害风险，在保障可靠性的前提下，尽可能提高规划方案的经济性和有效性显得尤为重要。目前，我国的配电网结构较为脆弱，应灾能力还不够强，针对复合气象因素配电网规划技术研究还较为薄弱，不能从多方面反映应灾能力的实际情况，同时也缺乏有效可行的评估规划方法。因此，应充分考虑复合气象灾害因素影响，从有效提高配电网应灾能力入手，做好配电网有效性评估工作，提出科学合理的应急能力评估规划方法，以提高我国电网的应灾能力。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法。本专利技术的技术方案：一种考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，包括如下步骤：步骤1：根据配电网所处区域气候条件划分该区域气象防护等级：步骤1-1：制定配电网所处区域当前时段的各实时气象信息评分规则，所述气象信息包括：气温、气压、湿度、风向、风速、水汽通量和地形因素，计算各实时气象信息评分分值之和所在区间q1；步骤1-2：制定配电网所处区域当前时段的下一小时时段的延时气象信息与当前时段气象信息积累效应评分规则，计算各延时气象信息积累效应评分分值之和所在区间q2；步骤1-3：制定配电网设备实时状态评分规则，所述设备实时状态包括：系统运行电压、电流、电阻值、温度和振荡幅值，计算各设备实时状态评分分值之和所在区间q3；步骤1-4：计算Q＝q1+q2+q3，根据Q划分气象防护等级j，并确定各等级对应的分值区间，j＝1，2，…，m，m为气象防护等级个数。步骤2：判断历史各时刻配电网所处的气象防护等级，并计算各线路在气象防护等级j时的历史故障率λj：步骤3：根据各线路的在多种防护等级下的线路历史故障率，预测规划期各线路的线路复合故障率预测值：步骤3-1：利用空间状态分析法计算各气象防护等级的平稳状态概率值；步骤3-2：根据各气象防护等级的平稳状态概率值及各线路在各气象防护等级下的线路历史故障率，计算各线路复合故障率；例如，可以根据Q将气象防护等级划分为5级，分别为正常气象防护a、次正常气象防护b、恶劣气象防护c、次极端气象防护d和极端气象防护e；则可建立气象防护等级频率方程组如下：考虑气候条件在整个规划研究周期内各个状态之间的转移过程，根据多态气候持续时间期望值，得到正常、次正常、恶劣、次极端、极端气象防护条件下的转移率(次/小时)分别为：Ab＝1/A，Ac＝1/4A，Ad＝1/4A，Ae＝1/8760，Ba＝1/B，Bc＝1/4B，Bd＝1/4B，Be＝1/8760，Ca＝1/4C，Cb＝1/4C，Cd＝1/4C，Ce＝1/8760，Da＝1/4D，Db＝1/4D，Dc＝1/4D，De＝1/8760，Ea＝1/4E，Eb＝1/4E，Ec＝1/4E，Ed＝1/4E，Pa、Pb、Pc、Pd、Pe分别为正常气象防护、次正常气象防护、恶劣气象防护、次极端气象防护、极端气象防护的平稳状态概率，A，B，C，D，E分别表示正常、次正常、恶劣、次极端、极端气象防护条件下的期望状态持续时间，Ab为正常气象防护向次正常气象防护的状态转移率，Ac为正常气象防护向恶劣气象防护的转移率，Ad为正常气象防护向次极端气象防护的转移率，Ae为正常气象防护向极端气象防护的转移率，Ba为次正常气象防护向正常气象防护的转移率，Bc为次正常气象防护向恶劣气象防护的转移率，Bd为次正常气象防护向次极端气象防护的转移率，Be为次正常气象防护向极端气象防护的转移率，Ca为由恶劣气象防护向正常气象防护的转移率，Cb为由恶劣气象防护向次正常气象防护的转移率，Cd为由恶劣气象防护向次极端气象防护的转移率，Ce为由恶劣气象防护向极端气象防护的转移率，Da为次极端气象防护向恶劣气象防护的转移率，Db为次极端气象防护向极端气象防护的转移率，Dc为次极端气象防护向恶劣气象防护的转移率，De为次极端气象防护向极端气象防护的转移率，Ea为极端气象防护向正常气象防护的转移率，Eb为极端气象防护向次正常气象防护的转移率，Ec为极端气象防护向恶劣气象防护的转移率，Ed为极端气象防护向次极端气象防护的状态转移率，各气象防护等级的平稳状态概率之和为1，即Pa+Pb+Pc+Pd+Pe＝1(2)根据方程组(1)与式(2)，得到各气象防护等级的平稳状态概率值。考虑多态气象防护后的线路复合故障率λf为：λf＝Paλa+Pbλb+Pcλc+Pdλd+Peλe(3)其中，λa、λb、λc、λd、λe分别为气象防护等级a、b、c、d、e对应的线路历史故障率；步骤3-3：计算历史各年线路复合故障率，结合时间序列分析法预测规划期线路故障风险即线路复合故障率预测值：步骤3-3-1：计算历史各年线路复合故障率，对历史线路复合故障率时间序列进行平稳化处理，将非平稳数据序列转化为均值为0的平稳序列，公式如下：λ'f,t＝|λf,t-λ0|(4)式中λ0为λft的均值，λft为历史第t年的线路复合故障率。步骤3-3-2：对平稳处理后的线路复合故障率序列进行相关性分析，计算线路故障率时间序列的自相关函数ρt与偏自相关函数φtt：φt,c＝φt-1,c-φtt·φt-1,t-c其中，t为自相关函数与偏自相关函数的阶数。步骤3-3-3：计算规划期中第t年各线路复合故障率预测值其中，t＝1,2,…,n,…,n'，1～n为历史各年，n～n'为规划期各年，p和q根据自相关函数ρk与偏自相关函数φkk确定，φ1、φp、εt、θ1、εt-1、θq、εt-q均为参数，l1，…，lp为根据历史数据与规划期的年限距离，并结合专家经验定义的权重值。步骤4：根据各线路的故障率预测值制定候选配电网差异化规划方案；步骤5：构建综合评估体系，对各候选配电网差异化规划方案进行评价，选择最优的配电网差异化规划方案。所述综合评估体系中规划有效性综合评价指标主要包括：1、差异化全寿命避险价值，2、差异化弹性恢复期，3、差异化弹性恢复度，4、差异化配电网恢复成本，5、差异化网架可利用率。所述差异化全寿命避险价值为对各配电网候选规划方案计算考虑风险费用的差异化全寿命避险价值，所述差异化全寿命避险价值主要考虑四个方面：预防效益Ex1、保障效益Ex2、修正效益Ex3、止损效益Ex4。预防效益包括：灾害预警效益、工程保险效益、跟踪监督效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据配电网所处区域气候条件划分该区域气象防护等级；步骤2：判断历史各时刻配电网所处的气象防护等级，并计算各线路在各气象防护等级下的历史故障率；步骤3：根据各线路历史故障率，预测规划期各线路的线路复合故障率预测值；步骤4：根据各线路的复合故障率预测值制定候选配电网差异化规划方案；步骤5：构建综合评估体系，对各候选配电网差异化规划方案进行评价，选择最优的配电网差异化规划方案。

【技术特征摘要】
1.一种考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据配电网所处区域气候条件划分该区域气象防护等级；步骤2：判断历史各时刻配电网所处的气象防护等级，并计算各线路在各气象防护等级下的历史故障率；步骤3：根据各线路历史故障率，预测规划期各线路的线路复合故障率预测值；步骤4：根据各线路的复合故障率预测值制定候选配电网差异化规划方案；步骤5：构建综合评估体系，对各候选配电网差异化规划方案进行评价，选择最优的配电网差异化规划方案。2.根据权利要求1所述的考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下步骤：步骤1-1：制定配电网所处区域当前时段的各实时气象信息评分规则，所述气象信息包括：气温、气压、湿度、风向、风速、水汽通量和地形因素，计算各实时气象信息评分分值之和所在区间q1；步骤1-2：制定配电网所处区域当前时段的下一小时时段的延时气象信息与当前时段气象信息积累效应评分规则，计算各延时气象信息积累效应评分分值之和所在区间q2；步骤1-3：制定配电网设备实时状态评分规则，所述设备实时状态包括：系统运行电压、电流、电阻值、温度和振荡幅值，计算各设备实时状态评分分值之和所在区间q3；步骤1-4：计算Q＝q1+q2+q3，根据Q划分气象防护等级，并确定各等级对应的分值区间。3.根据权利要求1所述的考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，其特征在于，所述历史故障率计算方法为：气象防护等级为j时的历史故障率λj为：4.根据权利要求1所述的考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤：步骤3-1：利用空间状态分析法计算各气象防护等级的平稳状态概率值；步骤3-2：根据各气象防护等级的平稳状态概率值及各线路在各气象防护等级下的线路历史故障率，计算各线路复合故障率；步骤3-3：计算历史各年线路复合故障率，结合时间序列分析法预测规划期线路故障风险即线路复合故障率预测值。5.根据权利要求1所述的考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，其特征在于，所述步骤5中综合评估体系包括规划有效性综合评价指标：差异化全寿命避险价值、差异化弹性恢复期、差异化弹性恢复度、差异化配电网恢复成本和差异化网架可利用率。6.根据权利要求4所述的考虑复合故障风险的配电网差异化规划方法，其特征在于，所述气象防护等级分为5级，分别为正常气象防护a、次正常气象防护b、恶劣气象防护c、次极端气象防护d和极端气象防护e；所述步骤3-1中各气象防护等级的平稳状态概率值计算方法为：建立气象防护等级频率方程组：其中：Ab＝1/A，Ac＝1/4A，Ad＝1/4A，Ae＝1/8760，Ba＝1/B，Bc＝1/4B，Bd＝1/4B，Be＝1/8760，Ca＝1/4C，Cb＝1/4C，Cd＝1/4C，Ce＝1/8760，Da＝1/4D，Db＝1/4D，Dc＝1/4D，De＝1/8760，Ea＝1/4E，Eb＝1/4E，Ec＝1/4E，Ed＝1/4E；Pa、Pb、Pc、Pd、Pe分别为正常气象防护、次正常气象防护、恶劣气象防护...

【专利技术属性】
技术研发人员：张化光，刘鑫蕊，孙秋野，杨凌霄，杨珺，王智良，郑瑶瑶，何雅楠，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21