一种基于网络等值法的配电网可靠性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于网络等值法的配电网可靠性分析方法及系统，该方法包括以下步骤：建立配电网可靠性模型；获取配电网中各元件、各馈线及各负荷点的可靠性参数；利用网络等值法对配电系统中较为复杂的单元进行简化等效；利用FMEA对简化等效后的配电系统的各负荷点建立其故障模式及后果分析表；获得负荷点的可靠性参数，再计算、对比分析整个配电网在并网接入分布式光伏电源前后的可靠性指标。该系统包括：可靠性模型建立单元、可靠性参数获取单元、简化等效单元、故障模式及后果分析单元、分析对比单元。本发明专利技术提供的基于网络等值法的配电网可靠性分析方法及系统，原理清晰、模型简单、计算量相对较少、适应性强，易于运用到实际工程中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络等值法的配电网可靠性分析方法及系统
本专利技术涉及电力信息
，特别涉及一种基于网络等值法的配电网可靠性分析方法及系统。
技术介绍
配电网是为用户提供电力的终端，其可靠性性能与供电可靠性密切相关。研究资料表明：配电网引起的停电事故占用户总停电事故的比重很大。配电网的可靠性研究具有重要意义。此外，配电网的发展非常迅速，规模持续增加，随着光伏产业的迅速发展和并网核心技术的提高，光伏电源将会广泛应用于配电网，必将对现有系统的可靠性产生深远的影响。光伏发电并网后，给电网带来了各方面的影响。大型集中式光伏电站并入高压输电网后，需要解决大功率电能的远距离传输问题。而且，由于光伏电站输出具有周期性、间歇性和随机性，容量较大的集中式光伏电站将对电网的频率和稳定性造成严重影响，需要为其增设系统备用发电容量，而这又涉及到电网备用容量的规划问题，而且会增加电网运行成本。所以从减小对大电网影响的角度出发，发展分布式光伏发电将是未来光伏应用的重要形式。分布式光伏接入在配电网，就地供电负荷，有剩余电量还可回馈电网，由于容量较小，几乎不会影响大电网的频率和稳定性。因此，对于含分布式光伏电源的配电网的可靠性分析显得非常的重要。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于网络等值法的配电网可靠性分析方法及系统，对含分布式光伏电源的配电网的可靠性进行了分析，分析方法简单，计算量小，适用性强。为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种基于网络等值法的配电网可靠性分析方法，包括以下步骤：S1：建立配电网可靠性模型；S2：获取配电网中各元件、各馈线及各负荷点的可靠性参数；S3：利用网络等值法对所述配电网中较为复杂的单元进行简化等效；S4：利用FMEA对简化等效后的配电系统中的各负荷点建立其故障模式及后果分析表；S5：获得所述负荷点的可靠性参数，再计算、对比分析整个配电系统在并网接入分布式光伏电源前后的可靠性指标。进一步地，S1具体为：将所述各元件视为可修复元件，并且将所述各元件视为标准的两态模型，即正常工作状态和故障停运状态，其中：保护元件，均视为100％可靠工作；将所述各负荷点视为恒功率模型；将所述分布式光伏电源，视为一个额定容量的发电机，它只能满足孤岛内不超过其额定容量的那部分负荷，因此只对孤岛内的负荷的可靠性指标有影响。进一步地，S2具体为：对于元件，获取的可靠性参数有年故障率、平均修复时间以及年平均持续修复时间；对于馈线，获取的可靠性参数为其单位长度的故障率；对于负荷点，获取的可靠性参数为用户数。进一步地，S3具体包括以下步骤：S31：按照配电网系统的馈线数，对配电网进行分层处理，每一条馈线及该馈线所连接的各元件为一层；S32：将配电网的每一层等效为一条相应的等效分支线路。进一步地，S5具体包括以下步骤：S51：获得所述负荷点的可靠性参数：负荷点等效年故障率、负荷点等效年平均停电持续时间以及负荷点等效平均停电持续时间；S52：获得所述配电网在并网接入分布式光伏电源前后的可靠性指标：每年用户停电次数、用户停电持续时间、系统平均停电频率、系统平均停电持续时间、用户平均停电持续时间以及平均供电可用率；S53：对并网接入分布式光伏电源前后的配电系统可靠性指标进行分析对比，得出分布式光伏电源接入后对配电网可靠性的影响。本专利技术还提供一种基于网络等值法的配电网可靠性分析系统，该系统包括：可靠性模型建立单元：用于建立配电网可靠性模型；可靠性参数获取单元：用于获取配电网中各元件、各馈线及各负荷点的可靠性参数；简化等效单元：用于利用网络等值法对所述配电网中的较为复杂的单元进行简化等效；故障模式及后果分析单元：用于利用FMEA对简化等效后的配电网中的各负荷点建立其故障模式及后果分析表；分析对比单元：用于获得所述负荷点可靠性参数，再计算、对比分析整个配电系统在并网接入分布式光伏电源前后的可靠性指标。相较于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术利用一个等效元件来代替一部分配电网络，从而将复杂结构的配电网逐步简化成简单辐射状主馈线系统。对辐射状配电网而言，该等效方法具有很好的适应性。(2)本专利技术原理清晰、简单、模型准确，对所有可能的故障事件或元件失效进行分析，并确定对负荷点的影响，找出系统的故障模式集合，最终在此状态集合的基础上，求得系统的可靠性指标。(3)本专利技术适应性较强，易于运用到实际工程中。附图说明下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明：图1为本专利技术的基于网络等值法的配电网可靠性分析方法的操作流程图；图2为本专利技术的基于网络等值法的配电网可靠性分析方法的步骤S3的具体操作流程；图3为本专利技术的基于网络等值法的配电网可靠性分析方法的步骤S5的具体操作流程；图4为含分布式光伏电源的发电系统的简要结构示意图；图5a为本专利技术的实施例1的简化等效原理的等效前的示意图；图5b为本专利技术的实施例1的简化等效原理的等效后的示意图；图6a为本专利技术的实施例1的步骤S3的简化等效前的示意图；图6b为本专利技术的实施例1的步骤S3的第一次等效后的示意图；图6c为本专利技术的实施例1的步骤S3的第二次等效后的示意图；图7为本专利技术的基于网络等值法的配电网可靠性分析系统的结构图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1：参阅图1-图6，本专利技术提供的基于网络等值法的配电网可靠性分析方法，包括以下步骤：S1：建立配电网可靠性模型；S2：获取配电网中各元件、各馈线及各负荷点的可靠性参数；S3：利用网络等值法对所述配电系统中的较为复杂的单元进行简化等效，将较为复杂的的配电网简化成相对简单的辐射状配电网；S4：利用FMEA对简化等效后的配电网中的各负荷点建立其故障模式及后果分析表；S5：获得所述负荷点可靠性参数、再计算、对比分析整个配电系统并网接入分布式光伏电源前后的可靠性指标。其中，S1具体为：将所述各元件视为可修复元件，并且将所述各元件视为标准的两态模型，即正常工作状态和故障停运状态，其中：保护元件，均视为100％可靠工作，可修复元件主要包括：架空线路、电缆线路、断路器、隔离开关、熔断器、分断开关及配电器等；将所述各负荷点视为恒功率模型；将所述分布式光伏电源，视为一个额定容量的发电机，它只能满足孤岛内不超过其额定容量的那部分负荷，因此只对孤岛内的负荷的可靠性有影响。S2具体为：对于元件，获取的可靠性参数有年故障率λ(次/年)、平均修复时间r(小时)以及年平均持续修复时间U(小时/年)；对于馈线，获取的可靠性参数为其单位长度的故障率λO[次/(公里·年)]；对于负荷点，获取的可靠性参数为用户数。下面以一个配电网为例，该配电网有9个负荷点，11个隔离开关，1个分段开关，21个断路器，7台配电变压器和5段母线。设负荷支路首端的熔断器100％可靠性工作，并网接入的分布式光伏电源额定输出功率为230Wp，每台逆变器交流侧额定功率为100kW。该配电网中各元件、馈线及负荷点的可靠性参数如表1所示。表1S3具体包括以下步骤：S31：按照配电网系统的馈线数，对配电网进行分层处理，每一条馈线及该馈线所连接的各元件为一层；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络等值法的配电网可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立配电网可靠性模型；S2：获取配电网中各元件、各馈线及各负荷点的可靠性参数；S3：利用网络等值法对所述配电系统中的较为复杂的单元进行简化等效；S4：利用FMEA对简化等效后的配电系统中的各负荷点建立其故障模式及后果分析表；S5：获得所述负荷点可靠性参数，再计算、对比分析及所述配电网在并网接入分布式光伏电源前后的可靠性指标。

【技术特征摘要】
1.一种基于网络等值法的配电网可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立配电网可靠性模型，具体为：将各元件视为可修复元件，并且将所述各元件视为标准的两态模型，即正常工作状态和故障停运状态，其中：保护元件，均视为100％可靠工作；将各负荷点视为恒功率模型；将分布式光伏电源，视为一个额定容量的发电机；S2：获取配电网中各元件、各馈线及各负荷点的可靠性参数，所述元件的可靠性参数包括：年故障率λ、平均修复时间r以及年平均持续修复时间U；S3：利用网络等值法对所述配电网中的较为复杂的单元进行简化等效，简化后的孤岛内负荷点的等效故障率计算步骤为：运用下式其中，λ1、λ2分别为两元件的年故障率，r1、r2分别为两元件的平均停电持续时间；按照分布式光伏电源与主馈线的二重故障进行折算，不考虑两段主馈线同时故障；S4：利用FMEA对简化等效后的配电网中的各负荷点建立其故障模式及后果分析表；S5：获得所述负荷点可靠性参数，再计算、对比分析所述配电网在并网接入分布式光伏电源前后的可靠性指标。2.根据权利要求1所述的基于网络等值法的配电网可靠性分析方法，其特征在于，S2具体为：对于元件，获取的可靠性参数有年故障率、平均修复时间以及年平均持续修复时间；对于馈线，获取的可靠性参数为其单位长度的故障率；对于负荷点，获取的可靠性参数为用户数。3.根据权利要求1所述的基于网络等值法的配电网可靠性分析方法，其特征在于，S3具体包括以下步骤：S31：按照配电网的馈线数，对配电网进行分层处理，每一条馈线及该馈线所连接的各元件为一层；S32：将配电网的每一层等效为一条相应的等效分支线路。4.根据权利要求1所述的基于网络等值法的配电网可靠性分析方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昕，郑益慧，李立学，黄珂，郎永波，邵凤鹏，
申请(专利权)人：上海交通大学，国网吉林省电力有限公司延边供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：上海;31