一种配电网可靠性效益分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种配电网可靠性效益分析方法，所述方法包括获取多笔配电网投资构成的投资组合的收益率和收益方差；依据收益率和收益方差构建配电网的均值‑方差模型；采用拉格朗日乘数法求解均值‑方差模型，得到各笔配电网投资的最优投资金额。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种配电网可靠性效益分析方法，通过构建结合数理统计和经济学的均值‑方差模型，并采用拉格朗日乘数法求解均值‑方差模型，可以得到各笔配电网投资的最优投资金额，为配电网的投资规划提供科学合理的参考。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网可靠性效益分析方法及系统
本专利技术涉及配电网规划
，具体涉及一种配电网可靠性效益分析方法及系统。
技术介绍
配电网是处于电力系统末端，把电源系统或输变电系统与用户设施连接起来，向用户分配电能和供给电能的重要环节，包括配电变电所，配电线路及接户线在内的整个配电网络及其设备。随着配电网包含的各类型电力设备不断增加，及其网络结构日益复杂，如何快速准确地评估配电网的供电可靠性成为亟待解决的重要问题。目前，主要通过构建配电网供电可靠性分析模型，对配电网的成本/效益进行分析，通过成本和效益两个维度间接评估配电网的供电可靠性，保证配电网供电可靠性与配电网投资成本之间达到平衡，使得配电网投资成本与未供电电能成本之和达到最小。但是，常规的配电网供电可靠性模型只对配电网的成本和效益进行总量的上分析，未对影响成本和效益的各因素进行分析，不利于配电网的规划建设。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种配电网可靠性效益分析方法及系统。第一方面，本专利技术中一种配电网可靠性效益分析方法的技术方案是：所述方法包括：获取多笔配电网投资构成的投资组合的收益率和收益方差；依据所述收益率和收益方差构建所述配电网的均值-方差模型；采用拉格朗日乘数法求解所述均值-方差模型，得到所述各笔配电网投资的最优投资金额。第二方面，本专利技术中一种配电网可靠性效益分析系统的技术方案是：所述系统包括：配电网投资收益计算模块，用于获取多笔配电网投资构成的投资组合的收益率和收益方差；均值-方差模型构建模块，用于依据所述收益率和收益方差构建所述配电网的均值-方差模型；均值-方差模型计算模块，用于采用拉格朗日乘数法求解所述均值-方差模型，得到所述各笔配电网投资的最优投资金额。与最接近的现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的一种配电网可靠性效益分析方法，通过构建结合数理统计和经济学的均值-方差模型，该均值-方差模型考虑了多种配电网投资构成的投资组合的效益率，从而避免只对配电网成本和效益进行总量的上分析，为配电网的投资规划提供科学合理的参考。同时，采用拉格朗日乘数法求解均值-方差模型，可以得到各笔配电网投资的最优投资金额。2、本专利技术提供的一种配电网可靠性效益分析系统，通过配电网投资收益计算模块可以得到配电网投资组合的收益率和收益方差，通过均值-方差模型构建模块得到用于度量配电网可靠性风险的均值-方差模型，通过均值-方差模型计算模块对均值-方差模型进行拉格朗日乘数法求解，最终得到各笔配电网投资的最优投资金额，为配电网的投资规划提供科学合理的参考。附图说明图1：本专利技术实施例中一种配电网可靠性效益分析方法实施流程图；图2：本专利技术实施例中一种配电网可靠性效益分析系统结构示意图；其中，11：配电网投资收益计算模块；12：均值-方差模型构建模块；13：均值-方差模型计算模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。配电网可靠性成本是指供电部分为使配电网达到一定的供电可靠性水平而需要增加的投资，下文称为配电网投资。配电网可靠性效益是指因电网达到一定的可靠性水平而使电力客户获得的效益，也就是减少的电力客户停电损失。可靠性成本一般可以理解为增加的设备总投入，而可靠性效益可以用所有电力客户的年停电损失来表示。假定单位停电成本保持不变，增加的设备投入与电力客户的停电损失之和作为目标函数，即可将可靠性成本和可靠性效益统一起来进行衡量。本实施例采用结合数理统计和经济学的均值-方差模型，获取目标函数的最小值，该均值-方差模型考虑了多种配电网投资构成的投资组合的效益率，从而避免只对配电网成本和效益进行总量的上分析，为配电网的投资规划提供科学合理的参考。下面结合附图，对本专利技术实施例提供的一种配电网可靠性效益分析方法进行说明。图1为本专利技术实施例中一种配电网可靠性效益分析方法实施流程图，如图所示，本实施例中配电网可靠性效益分析方法主要包括下述步骤，具体为：步骤S101：获取多笔配电网投资构成的投资组合的收益率和收益方差。本实施例中配电网投资可以包括配电网升级改造投资、配电网自动化建设投资和重大自然灾害防治投资等多种类型的配电网投资。进一步地，本实施例中投资组合的收益率可以按照下述步骤确定：1、分别获取对配电网进行各笔配电网投资之前和进行各笔配电网投资的过程中，配电网在预设时间段内的第一停电时户数和第二停电时户数。其中，停电时户数为配电网的可靠性指标。本实施例中投资组合包括n笔配电网投资，则对配电网进行各笔配电网投资的过程中得到的第二停电时户数为η′＝(η1′,η2′,...,ηi′,...,ηn′)T，ηi′为第i笔配电网投资的停电时户数。2、采用蒙特卡洛序贯法预测对配电网进行各笔配电网投资后，配电网在预设时段内的第三停电时户数，具体为：(1)参数初始化。将蒙特卡洛序贯法的模拟时钟设置为0，产生1～M之间的随机数，该随机数分别与配电网中待改造的设备元件一一对应。根据每个设备元件的状态模型的失效了参数λ计算各设备元件无故障运行的时间TTF。(2)对故障运行的时间TTFminTTF最小的设备元件产生一个随机数，并根据该设备元件的修复率参数μ计算其故障修复时间TTR。进行生成故障隔离时间ST和故障隔离并负荷转供时间SRT，并将模拟时钟的时间设置为TTFmin。(3)读取FMEA表，查询步骤(2)确定的设备元件在故障时影响的负荷点，并记录这些失电负荷点的停电次数、停电时间和缺电量等信息。(4)产生一个新的随机数，并将其设置为步骤(3)确定的设备元件的新的无故障运行的时间TTF。(5)判断模拟时钟是否超出预设时间段：若未超出则将步骤(3)确定的负荷点信息累加到预设时间段内负荷点可靠性指标中；若依据步骤(3)确定的负荷点信息计算配电网在预设时段内的第三停电时户数，如下式(1)所示：η＝(η1,η2,...,ηi,...,ηn)T＝(h1×t1,h2×t2,...,hi×ti,...,hn×tn)T(1)其中，ηi为对配电网进行第i笔配电网投资后的第三停电时户数，hi和ti分别为对配电网进行第i笔配电网投资后上述设备元件故障影响的停电户数和停电时间。3、依据第一停电时户数和第三停电时户数，计算配电网的可靠性提升量。本实施例中设定对配电网进行组合投资后，其可靠性呈指数级衰减，该可靠性提升量η+如下式(2)所示：其中，为第一停电时户数，H为对配电网进行各笔配电网投资之前的预设时间段，H+为对配电网进行各笔配电网投资之后的预设时间段，为衰减系数。本实施例中预设时间段H和H+均为单位时间段，即包含的时间范围相同，可以为半年或一年等时间段。4、依据第二停电时户数和可靠性提升量，计算得到各笔配电网投资的收益率如下式(3)所示：其中，Xi为第i笔配电网投资的收益率，为第i笔配电网投资对应的可靠性提升量，ηi′为第i笔配电网投资对应的第二停电时户数，wi为第i笔配电网投资的投资金额，β为增益。依据公式(2)可以得到第i本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网可靠性效益分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取多笔配电网投资构成的投资组合的收益率和收益方差；依据所述收益率和收益方差构建所述配电网的均值‑方差模型；采用拉格朗日乘数法求解所述均值‑方差模型，得到所述各笔配电网投资的最优投资金额。

【技术特征摘要】
1.一种配电网可靠性效益分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取多笔配电网投资构成的投资组合的收益率和收益方差；依据所述收益率和收益方差构建所述配电网的均值-方差模型；采用拉格朗日乘数法求解所述均值-方差模型，得到所述各笔配电网投资的最优投资金额。2.如权利要求1所述的一种配电网可靠性效益分析方法，其特征在于，所述获取投资组合的收益率包括下述步骤：分别获取对所述配电网进行各笔配电网投资之前和进行各笔配电网投资的过程中，所述配电网在预设时间段内的第一停电时户数和第二停电时户数；采用蒙特卡洛序贯法预测对所述配电网进行各笔配电网投资后，所述配电网在所述预设时段内的第三停电时户数；依据所述第一停电时户数和第三停电时户数，计算所述配电网的可靠性提升量；依据所述第二停电时户数和可靠性提升量，计算所述各笔配电网投资的收益率，进而得到所述投资组合的收益率。3.如权利要求2所述的一种配电网可靠性效益分析方法，其特征在于，所述可靠性提升量η+如下式所示：其中，n为配电网投资的数量，ηi为第i笔配电网投资对应的第三停电时户数，为所述第一停电时户数，H为对配电网进行各笔配电网投资之前的预设时间段，H+为对配电网进行各笔配电网投资之后的预设时间段，为衰减系数。4.如权利要求2所述的一种配电网可靠性效益分析方法，其特征在于，所述投资组合的收益率XP如下式所示：其中，n为配电网投资的数量，Xi为第i笔配电网投资的收益率，为第i笔配电网投资对应的可靠性提升量，ηi′为第i笔配电网投资对应的第二停电时户数，wi为第i笔配电网投资的投资金额，β为增益。5.如权利要求1所述的一种配电网可靠性效益分析方法，其特征在于，所述投资组合的收益方差σP如下式所示：其中，w＝(w1,w2,...,wi,...,wn)T，wi为第i笔配电网投资的投资金额，n为所述配电网投资的数量。6.如权利要求1所述的一种配电网可靠性效益分析方法，其特征在于，所述配电网的均值-方差模型如下式所示：其中，XP和σP分别为所述投资组合的收益率和收益方差；S为随机变量，w＝(w1,w2,...,wi,...,wn)T，wi为第i笔配电网投资的投资金额，n为所述配电网投资的数量。7.如权利要求1所述的一种配电网可靠性效益分析方法，其特征在于，所述采用拉格朗日乘数法求解均值-方差模型包括构建目标函数、第一约束条件和第二约束条件：所述目标函数f(w)如下式所示：所述第一约束条件如下式所示：wTE(XP)≥rP所述第二约束条件如下式所示：wT1＝1其中，w＝(w1,w2,...,wi,......

【专利技术属性】
技术研发人员：刁赢龙，盛万兴，刘科研，胡丽娟，孟晓丽，何开元，贾东梨，叶学顺，董伟杰，田洪迅，王宏刚，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11