考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术提供一种考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，该方法充分考虑了不同用户类型，不同季节的时序负荷特征，使评估结果更加符合电网的实际运行状况；同时也考虑了分布式电源接入对配电网的孤岛支撑作用，使本评估方法的适用范围更广，能够应对更多样的配电场景。现有的配电网可靠性评估通常不考虑负荷的时序变化情况，采用峰值负荷进行仿真，必然会放大故障的影响，而本发明专利技术在可靠性评估中考虑负荷时序特征、用户类型等负荷特征，能够使负荷点和系统的可靠性指标预测结果得到改善，也更贴近实际值。

【技术实现步骤摘要】
考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法
本专利技术涉及电力
，更具体地，涉及一种考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法。
技术介绍
配电网是系统与用户连接的最后一个环节，配电网的可靠性是供电企业考核网架结构和可靠性管理水平的重要指标之一。因此，提出一套准确有效的配电网可靠性评估方法，对于提高用户的用电体验、找出配电网薄弱环节、指导配电系统的优化建设改造都有重要的意义。负荷特性对配电网可靠性指标有着重要的影响，但在传统的配电网可靠性评估中，为了降低计算难度，减少计算量，往往假设负荷是固定不变的，采用负荷的最大值或平均值进行评估，忽略负荷波动对评估结果的影响。实际电网中的负荷是变化的，而且多数情况下的负荷水平小于年最大负荷，这种只考虑负荷单一水平的配电网可靠性评估结果必然和电网实际可靠性水平存在较大的误差。此外，随着分布式电源的广泛应用，配电网的供电可靠性评估不得不考虑分布式电源接入对配电网负荷的故障支撑作用。接入适当容量的分布式电源，可以在电网发生故障时通过孤岛运行维持对部分负荷的供电，减少故障停电范围为了减少故障次数和年平均停电时间。为了使评估方法具有更广的使用场景，在配电网可靠性评估中除了需要考虑负荷特性以外，还需要考虑分布式电源的容量、孤岛运行方案等因素。现有的配电网可靠性评估方法对负荷特征考虑不够全面，难以反映配电网实际运行状态的问题，存在局限性。为此，亟须提出一种考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，更准确有效地评估配电网的可靠性，指导配电网的建设和改造工作。
技术实现思路
本专利技术提供一种准确有效的虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，包括一下步骤：S1：读入配电网系统中各元件的连接拓扑、元件参数和负荷数据；S2：以4个季度的典型日负荷曲线来表征用户全年的负荷变化，采用聚类-分段法对典型日负荷曲线进行时序性简化，依次得出居民、商业、农业、工业四类用户在春夏秋冬四个季节的负荷时序特性曲线；S3：把具有共同入口元件和相同故障影响的元件集合进行合并简化，形成配电网馈线分区，计算馈线区的可靠性参数，并根据故障率大小将已划分的馈线区进行分类，避免故障率低的馈线区元件在序贯蒙特卡洛仿真时难以被抽到的问题；S4：根据配电网中分布式电源的出力大小和负荷情况，确定配电网孤岛运行方案；S5：采用改进序贯蒙特卡洛法对每一类馈线区进行分层抽样仿真，并综合各类馈线区的影响求取每个负荷点的可靠性指标；S6：根据配电网中各负荷点的可靠性指标，计算配电网系统的可靠性指标。进一步地，所述步骤S1中的元件参数包括：各配电网元件的故障率、平均故障停电时间和平均故障修复时间。进一步地，所述步骤S1中的负荷数据包括：各负荷点的用户负荷类型、负荷点的用户数和平均负荷，以及居民、商业、农业、工业四类用户在春夏秋冬四个季节的典型日负荷曲线。进一步地，所述步骤S2中的采用聚类-分段法对典型日负荷曲线进行时序性简化的过程如下：S201：以1h为间隔，在第p类用户在第q个季节的典型日负荷曲线fpq(x)上获取24个时刻的负荷数据，并以第p类用户的年最大负荷值为基准，对该类用户的所有负荷数据进行归一化处理，其中p＝1,2,3,4，q＝1,2,3,4；S202：采用模糊c-均值聚类方法对24个负荷数据进行聚类，依次将负荷数据划分为2到10类，并计算各个聚类个数下的聚类中心，得到聚类个数m时的聚类中心集合Hm；S203：对原来的典型日负荷曲线fpq(x)进行分段直线拟合，将原来的典型负荷曲线简化为几段不同负荷等级的直线，得出第p类用户在第q个季节的拟合负荷时序特性曲线gpq(x)，其中，分段直线拟合以聚类数目和各段方差之和的乘积作为目标函数，具体拟合模型为：式中，表示典型日负荷曲线fpq(x)的第i个时刻的负荷数据，表示拟合负荷时序特性曲线gpq(x)的第i个时刻的负荷数据，m表示聚类时的分类数，γ表示调整系数，通常选取1～3，Hm为分成m类时的聚类中心集合。进一步地，所述步骤S3中的配电网馈线分区，具体分区原则为：把具有共同入口元件，而且具有相同故障影响的元件集合划分为一个馈线区，其中，入口元件是指开关或保护装置，每一馈线区只包含一个开关或保护装置；相同故障影响是指同个馈线区域内的元件故障所造成的影响相同，即在同一馈线区内无论是哪个元件发生故障，在故障修复之前，被隔离的都是整个馈线区以及相应的负荷。进一步地，所述步骤S3中的馈线区的可靠性参数，具体包括馈线区的等效故障率λieq和等效故障时间rieq，计算公式为：式中，λij和rij分别表示馈线区i内元件j的故障率和平均故障停电时间；Ni表示馈线区i内的元件数量。进一步地，所述步骤S3中的馈线区分类，具体是指：将故障率在同个数量级的馈线区划分为同一类，使故障率低的馈线区元件在序贯蒙特卡洛仿真中不被忽略。进一步地，所述步骤S5具体过程是：按照配电网馈线区分类结果，采用序蒙特卡洛方法对各类的馈线区进行分层抽样仿真，其中，对第n类馈线区进行序蒙特卡洛仿真具体包含以下内容：S501：读取元件参数和负荷参数，初始化系统参数，设定仿真年数NY，并设开始仿真时间t＝0；S502：计算各馈线区的正常工作时间TTF和元件修复时间TTR，具体计算公式为：式中，TTFi和TTRi分别为馈线区i的正常工作时间和元件修复时间，ξ为区间[0,1]上均匀分布的随机数，μieq为馈线区i的元件等效故障修复时间；S503：找出正常工作时间TTFi最小的馈线区，则该馈线区最先发生故障，确定受该馈线区影响的负荷点范围，判断有无可以由分布式电源继续供电的负荷点；如果存在由分布式电源继续供电的负荷点，则在孤岛运行期间，每小时产生一个[0,1]上均匀分布的随机数，统计分布式电源的输出功率和此时的负荷水平，按照预设的孤岛运行方案形成孤岛，计算负荷点的停电次数和故障时间；如果没有，则直接统计负荷点的停电次数和故障停电时间；S504：判断总模拟时间t是否小于仿真时间，如果是，则推进模拟时间，并重复步骤S502至S504，如果不是，则继续下一步骤；S505：计算第n类馈线区故障时，负荷点k的可靠性指标，包括：故障率λkn、故障平均停电时间rkn、年平均停电时间Ukn，具体计算公式为：λkn＝Nkn/trkn＝∑Tkn/NknUkn＝λknrkn式中，Nkn、Tkn分别表示第n类馈线区故障时，负荷点k的总故障次数、总故障停电时间，t表示统计年限；S506：综合各类馈线区故障对负荷点可靠性指标的贡献，算出负荷点k的故障率λk、年平均停电时间Uk、故障平均停电时间rk，计算公式为：λk＝∑λknUk＝∑Uknrk＝Uk/λk。进一步地，所述步骤S6中的配电网系统的可靠性指标，具体包括：系统平均停电频率SAIFI，系统平均停电持续时间SAIDI，系统平均有效度ASAI，期望缺供电量EENS，具体计算公式为：EENS＝∑LakUk式中：Ck表示负荷点k的用户数，D表示可靠性计算中的统计年限，其中平年以8760计算，闰年用8764计算，Lak是接入负荷点k的平均负荷。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，起特征在于，包括一下步骤：S1：读入配电网系统中各元件的连接拓扑、元件参数和负荷数据；S2：以4个季度的典型日负荷曲线来表征用户全年的负荷变化，采用聚类‑分段法对典型日负荷曲线进行时序性简化，依次得出居民、商业、农业、工业四类用户在春夏秋冬四个季节的负荷时序特性曲线；S3：把具有共同入口元件和相同故障影响的元件集合进行合并简化，形成配电网馈线分区，计算馈线区的可靠性参数，并根据故障率大小将已划分的馈线区进行分类，避免故障率低的馈线区元件在序贯蒙特卡洛仿真时难以被抽到的问题；S4：根据配电网中分布式电源的出力大小和负荷情况，确定配电网孤岛运行方案；S5：采用改进序贯蒙特卡洛法对每一类馈线区进行分层抽样仿真，并综合各类馈线区的影响求取每个负荷点的可靠性指标；S6：根据配电网中各负荷点的可靠性指标，计算配电网系统的可靠性指标。

【技术特征摘要】
1.一种考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，起特征在于，包括一下步骤：S1：读入配电网系统中各元件的连接拓扑、元件参数和负荷数据；S2：以4个季度的典型日负荷曲线来表征用户全年的负荷变化，采用聚类-分段法对典型日负荷曲线进行时序性简化，依次得出居民、商业、农业、工业四类用户在春夏秋冬四个季节的负荷时序特性曲线；S3：把具有共同入口元件和相同故障影响的元件集合进行合并简化，形成配电网馈线分区，计算馈线区的可靠性参数，并根据故障率大小将已划分的馈线区进行分类，避免故障率低的馈线区元件在序贯蒙特卡洛仿真时难以被抽到的问题；S4：根据配电网中分布式电源的出力大小和负荷情况，确定配电网孤岛运行方案；S5：采用改进序贯蒙特卡洛法对每一类馈线区进行分层抽样仿真，并综合各类馈线区的影响求取每个负荷点的可靠性指标；S6：根据配电网中各负荷点的可靠性指标，计算配电网系统的可靠性指标。2.根据权利要求1所述的考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，起特征在于，所述步骤S1中的元件参数包括：各配电网元件的故障率、平均故障停电时间和平均故障修复时间。3.根据权利要求2所述的考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，起特征在于，所述步骤S1中的负荷数据包括：各负荷点的用户负荷类型、负荷点的用户数和平均负荷，以及居民、商业、农业、工业四类用户在春夏秋冬四个季节的典型日负荷曲线。4.根据权利要求3所述的考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，起特征在于，所述步骤S2中的采用聚类-分段法对典型日负荷曲线进行时序性简化的过程如下：S201：以1h为间隔，在第p类用户在第q个季节的典型日负荷曲线fpq(x)上获取24个时刻的负荷数据，并以第p类用户的年最大负荷值为基准，对该类用户的所有负荷数据进行归一化处理，其中p＝1,2,3,4，q＝1,2,3,4；S202：采用模糊c-均值聚类方法对24个负荷数据进行聚类，依次将负荷数据划分为2到10类，并计算各个聚类个数下的聚类中心，得到聚类个数m时的聚类中心集合Hm；S203：对原来的典型日负荷曲线fpq(x)进行分段直线拟合，将原来的典型负荷曲线简化为几段不同负荷等级的直线，得出第p类用户在第q个季节的拟合负荷时序特性曲线gpq(x)，其中，分段直线拟合以聚类数目和各段方差之和的乘积作为目标函数，具体拟合模型为：式中，fipq(x)表示典型日负荷曲线fpq(x)的第i个时刻的负荷数据，表示拟合负荷时序特性曲线gpq(x)的第i个时刻的负荷数据，m表示聚类时的分类数，γ表示调整系数，通常选取1～3，Hm为分成m类时的聚类中心集合。5.根据权利要求4所述的考虑负荷特性与分布式电源接入的配电网可靠性评估方法，起特征在于，所述步骤S3中的配电网馈线分区，具体分区原则为：把具有共同入口元件，而且具有相同故障影响的元件集合划分为一个馈线区，其中，入口元件是指开关或保护装置，每一馈线区只包含一个开关或保护装置；相同故障影响是指同个馈线区域内的元件故障所造成的影响相同，即在同一馈线区内无论是哪...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，刘昊，罗容波，曾庆辉，章涛，李国伟，李新，王云飞，张思寒，王俊波，吴树鸿，马榕嵘，刘长江，黄兆鹏，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44