一种含微网的复杂配电网可靠性评估算法制造技术

本发明专利技术公开了一种含微网的复杂配电网可靠性评估算法，首先形成含微网配电网的分块网络图，计算各节点的等效可靠性参数；根据负荷点形成分类路径；然后结合含微网配电网负荷点停电影响类型，采用基于路径分割的负荷点故障激励集形成算法对分类路径进行分割和存储，形成故障激励集；负荷点处于微电源供电能力区域时，则采用基于时序Monte Carlo法的计算微电源对负荷点供电的概率和可靠性指标；本发明专利技术提出的路径分割算法，不仅考虑了考虑负荷点与电源间路径的连通性，还考虑了微电源发电随机特性对故障模式后果的影响，并提出面向负荷点的可靠性评估方法，由于负荷点的数量规模远小于配电网元件的数量规模，具有较小的计算复杂性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电网可靠性领域，特别是一种含微网的复杂配电网可靠性评估算法。
技术介绍
微网作为集成了分布式电源、储能装置、负荷以及控制装置的单一可控网络系统，其对新能源的有效利用及灵活、智能的控制特点，使其在解决电能质量、能源和环保等方面出现的问题时表现出极大的潜能，正受到越来越广泛的关注。微网接入配电网后，改变了传统配电网单电源辐射状结构，使之成为了含多电源的多端供电网络。微网作为集成了多种不同特性的分布式电源和能量转换单元的复杂单元，其运行状态常常会发生变化，且与配电网之间存在交互影响，这些都将直接影响整个配电系统运行特性和可靠性。因此，含微网的配电系统可靠性评估与传统配电网可靠性评估相比将会发生重大变化。目前，国内外关于含分布式电源的配电网可靠性评估已有大量研究成果。对于含微网配电网可靠性评估的研究成果则相对较少。首先建立DG和储能联合发电系统的可靠性模型。然后在此基础上，基于蒙特卡罗时序模拟方法，提出了含微网配电网可靠性评估算法，但该算法将孤岛考虑为确定性孤岛，且认为某次故障事件下，微网内所有负荷点的停运时间均相同。针对配电网特点，在传统配电网故障模式后果分析(FMEA)过程中引入了馈线容量束，以此为基础，结合微网的结构特征和功能特点，分别从故障位于微网外部和内部两方面阐述了其FMEA过程，进而给出了模型的计算机评估流程，但并没有详细分析含微网配电网与传统配电网可靠性评估的根本区别。通过研究基于故障影响遍历算法的可靠性评估方法。通过建立区域网络图、节点邻接矩阵、故障影响矩阵，对含微网的复杂配电网进行了可靠性评估，但评估过程未考虑微电源出力的随机特性，把微电源视为常规备用电源。这些方法均只计及微网对其内部可靠性的影响而忽略对其外部配电网可靠性的影响，且均属于面向元件的可靠性评估方法，即从以元件为研究对象，遍历其故障对各负荷点的停电影响进而计算可靠性指标。传统配电网中，由于主电源和备用电源均为常规电源，通常认为其容量足够充裕，因此仅需依据负荷点与各电源间路径的连通性即可确定故障对负荷点的停电影响，且同一负荷点在故障事件下具有相同的停电类型，这可有效降低配电网可靠性评估的计算复杂性；而对于含微网配电网，由于微电源多为间歇性分布式电源，发电具有随机特性，即使负荷点与微电源之间保持连通，也不能保证对负荷完全可靠供电，因此需要综合考虑负荷点与电源间路径的连通性以及微电源发电的充裕性，确定故障对负荷点的停电影响。另外，对于同一含微网配电网的负荷点，其在故障事件下的停运模式会因微电源出力变化而变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于含微网的复杂配电网(简称DNM)可靠性评估的路径分割算法，它综合考虑了负荷点与电源间路径连通性、微电源发电充裕性以及微网与配网间交互影响，可以较为快捷准确地实现对含微网的复杂配电网可靠性进行评估，具有较强的实用性。该算法是从负荷点出发，基于故障模式后果分析，对含微网的配电网负荷点停电影响类型进行划分，并引入负荷点故障激励集计算可靠性指标；依据负荷点与电源间的连通性，将配电网元件归类到不同路径上形成负荷点的分类路径；以不同类型开关为分割开关将负荷点分类路径分割为若干段，形成负荷点的故障激励集，进而计算负荷点及系统的可靠性指标。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案包括以下内容：本专利技术提供的含微网的复杂配电网可靠性评估算法，包括以下步骤：Step1：形成含微网配电网的分块网络图，计算各节点的等效可靠性参数；Step2：枚举一负荷点LPi，形成分类路径L1i、L2i、L3i、L4i；Step3：结合含微网配电网负荷点停电影响类型，采用基于路径分割的负荷点故障激励集形成算法对负荷点LPi的分类路径进行分割和存储，形成负荷点LPi的故障激励集Ai、Bi、Ci、Di、Ei；Step4：当负荷点LPi处于微电源供电能力区域时，基于时序Monte Carlo法的微电源计算微电源对负荷点LPi供电的概率；Step5：计算负荷点LPi的可靠性指标，并判断所有负荷点是否枚举完毕；若是，则计算系统可靠性指标，否则，转步骤Step2。进一步，所述负荷点停电影响类型包括以下五种类型：Ⅰ类：在所述Ⅰ类停电影响下，负荷点与主电源、微电源间的连通路径均被中断，若故障被隔离后，主电源和微电源均不能对其恢复供电；在所述Ⅰ类停电影响下负荷点的停电时间为故障修复时间trep；Ⅱ类：在所述Ⅱ类停电影响下，负荷点到主电源、微电源间的路径均被中断，若故障经隔离开关隔离后，负荷点由主电源对其供电，在所述Ⅱ类停电影响下负荷点停电时间为故障隔离时间tiso；Ⅲ类：在所述Ⅲ类停电影响下，负荷点处于由隔离开关进行故障隔离而形成的微电源供电能力区域内；若微电源对负荷点恢复供电，则停电时间为(tiso+ta)，否则停电时间为trep；在所述Ⅲ类停电影响下负荷点停电时间按照以下公式来计算：(tiso+ta)q(1)+trep(1-q(1))；其中，q(1)为Ⅲ类停电影响下微电源对负荷点供电的概率，ta为微电源启动时间；Ⅳ类：在所述Ⅳ类停电影响下，负荷点处于PCC点开断而形成的微电源供电能力区域内，若负荷点能由微电源恢复供电，则其停电时间为ta；若负荷点不能由微电源恢复供电，也不能由主电源恢复供电，则停电时间为trep；在所述Ⅳ类停电影响下负荷点停电时间按照以下公式来计算：taq(2)+trep(1-q(2))；其中，q(2)为Ⅳ类停电影响下微电源对负荷点供电的概率；Ⅴ类：在所述Ⅴ类停电影响下，负荷点处于PCC点开断而形成的微电源供电能力区域内，若负荷点能由微电源恢复供电，则其停电时间为ta；若负荷点无法由微电源恢复供电，若通过隔离开关隔离故障转由主电源能恢复供电，则停电时间为tiso；在所述Ⅴ类停电影响下负荷点停电时间按照以下公式来计算：taq(3)+tiso(1-q(3))；其中，q(3)为Ⅴ类停电影响下微电源对负荷点供电的概率。进一步，所述分类路径L1i、L2i、L3i和L4i按照以下方式形成：①第一集合S1i＝SP1i∩SP2i：主最短路与微最短路公共路径上节点的集合；②第二集合S2i＝SP1i∩(S-SP2i)：在主最短路上但不在微最短路上的节点集合；③第三集合S3i＝(S-SP1i)∩SP2i：不在主最短路上但在微最短路上的节点集合；④第四集合S4i＝(S-SP1i)∩(S-SP2i)：既不在主最短路上也不在微最短路上的节点集合。其中，S为DNM网络空间图中所有节点构成的集合，S中节点按编号由小到大排列；SP1i为主电源和微电源到负荷点LPi主最短路径；SP2i为主电源和微电源到负荷点LPi微最短路径。进一步，所述第四集合S4i中节点包括处于分支馈线上的彼此不相连的孤立节点，以及由多条路径L4i组成的路径集。进一步，所述负荷点LPi的故障激励集Ai、Bi、Ci、Di、Ei按照以下基于路径分割算法形成：S31：形成负荷点LPi的分类路径L1i、L2i、L3i、L4i；S32：选择不同类型开关作为分割开关分别对L1i、L2i、L3i、L4i进行分割，确定负荷点LPi的故障激励集：S321：对于路径L1i，无需分割，直接存入Ai；S322：对于路径L2i，采用如下的方法进行分割和存储：若L2i上包含有PCC，则以PCC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含微网的复杂配电网可靠性评估算法，其特征在于：包括以下步骤：Step1：形成含微网配电网的分块网络图，计算各节点的等效可靠性参数；Step2：枚举一负荷点LPi，形成分类路径L1i、L2i、L3i、L4i；Step3：结合含微网配电网负荷点停电影响类型，采用基于路径分割的负荷点故障激励集形成算法对负荷点LPi的分类路径进行分割和存储，形成负荷点LPi的故障激励集Ai、Bi、Ci、Di、Ei；Step4：当负荷点LPi处于微电源供电能力区域时，基于时序Monte Carlo法的微电源计算微电源对负荷点LPi供电的概率；Step5：计算负荷点LPi的可靠性指标，并判断所有负荷点是否枚举完毕；若是，则计算系统可靠性指标，否则，转步骤Step2。

【技术特征摘要】
1.一种含微网的复杂配电网可靠性评估算法，其特征在于：包括以下步骤：Step1：形成含微网配电网的分块网络图，计算各节点的等效可靠性参数；Step2：枚举一负荷点LPi，形成分类路径L1i、L2i、L3i、L4i；Step3：结合含微网配电网负荷点停电影响类型，采用基于路径分割的负荷点故障激励集形成算法对负荷点LPi的分类路径进行分割和存储，形成负荷点LPi的故障激励集Ai、Bi、Ci、Di、Ei；Step4：当负荷点LPi处于微电源供电能力区域时，基于时序Monte Carlo法的微电源计算微电源对负荷点LPi供电的概率；Step5：计算负荷点LPi的可靠性指标，并判断所有负荷点是否枚举完毕；若是，则计算系统可靠性指标，否则，转步骤Step2。2.如权利要求1所述的含微网的复杂配电网可靠性评估算法，其特征在于：所述负荷点停电影响类型包括以下五种类型：Ⅰ类：在所述Ⅰ类停电影响下，负荷点与主电源、微电源间的连通路径均被中断，若故障被隔离后，主电源和微电源均不能对其恢复供电；在所述Ⅰ类停电影响下负荷点的停电时间为故障修复时间trep；Ⅱ类：在所述Ⅱ类停电影响下，负荷点到主电源、微电源间的路径均被中断，若故障经隔离开关隔离后，负荷点由主电源对其供电，在所述Ⅱ类停电影响下负荷点停电时间为故障隔离时间tiso；Ⅲ类：在所述Ⅲ类停电影响下，负荷点处于由隔离开关进行故障隔离而形成的微电源供电能力区域内；若微电源对负荷点恢复供电，则停电时间为(tiso+ta)，否则停电时间为trep；在所述Ⅲ类停电影响下负荷点停电时间按照以下公式来计算：(tiso+ta)q(1)+trep(1-q(1))；其中，q(1)为Ⅲ类停电影响下微电源对负荷点供电的概率，ta为微电源启动时间；Ⅳ类：在所述Ⅳ类停电影响下，负荷点处于PCC点开断而形成的微电源供电能力区域内，若负荷点能由微电源恢复供电，则其停电时间为ta；若负荷点不能由微电源恢复供电，也不能由主电源恢复供电，则停电时间为trep；在所述Ⅳ类停电影响下负荷点停电时间按照以下公式来计算：taq(2)+trep(1-q(2))；其中，q(2)为Ⅳ类停电影响下微电源对负荷点供电的概率；Ⅴ类：在所述Ⅴ类停电影响下，负荷点处于PCC点开断而形成的微电源供电能力区域内，若负荷点能由微电源恢复供电，则其停电时间为ta；若负荷点无法由微电源恢复供电，若通过隔离开关隔离故障转由主电源能恢复供电，则停电时间为tiso；在所述Ⅴ类停电影响下负荷点停电时间按照以下公式来计算：taq(3)+tiso(1-q(3))；其中，q(3)为Ⅴ类停电影响下微电源对负荷点供电的概率。3.如权利要求1所述的含微网的复杂配电网可靠性评估算法，其特征在于：所述分类路径L1i、L2i、L3i和L4i按照以下方式形成：①第一集合S1i＝SP1i∩SP2i：主最短路与微最短路公共路径上节点的集合；②第二集合S2i＝SP1i∩(S-SP2i)：在主最短路上但不在微最短路上的节点集合；③第三集合S3i＝(S-SP1i)∩SP2i：不在主最短路上但在微最短路上的节点集合；④第四集合S4i＝(S-SP1i)∩(S-SP2i)：既不在主最短路上也不在微最短路上的节点集合；其中，S为DNM网络空间图中所有节点构成的集合，S中节点按编号由小到大排列；SP1i为主电源和微电源到负荷点LPi主最短路径；SP2i为主电源和微电源到负荷点LPi微最短路径。4.如权利要求3所述的含微网的复杂配电网可靠性评估算法，其特征在于：所述第四集合S4i中节点包括处于分支馈线上的彼此不相连的孤立节点，以及由多条路径L4i组成的路径集。5.如权利要求1所述的含微网的复杂配电网可靠性评估算法，其特征在于：所述负荷点LPi的故障激励集Ai、Bi、Ci、Di、Ei按照以下基于路径分割算法形成：S31：形成负荷点LPi的分类路径L1i、L2i、L3i、L4i；S32：选择不同类型开关作为分割开关分别对L1i、L2i、L3i、L4i进行分割，确定负荷点LPi的故障激励集：S321：对于路径L1i，无需分割，直接存入Ai；S322：对于路径L2i，采用如下的方法进行分割和存储：若L2i上包含有PCC，则以PCC为分割开关将L2i分割为两段，接着将沿以主电源为起点的潮流方向即从PCC到L2i末端中以隔离开关为分割开关进行分割；若L2i上不包含PCC，则以隔离开关为分隔将L2i进行分割；对分割得到的各段的末端按照以下方式进行判断：S3221：若末端与隔离开关直接相连，则存入Ci；S3222：若末端与PCC直接相连，则存入Di；S3223：若末端既不与隔离开关也不与PCC直接相连，则存入Ai；S323：对于路径L3i，采用如下方法进行分割和存储：若L3i上含PCC或断路器，则以离L3i末端最靠近的PCC或断路器为分割开关将其分割为两段，接着以从分割开关到L3i末端之间的隔离开关为分割开关进行分割；若L3i上不含PCC和断路器，则以隔离开关为分割开关将L3i进行分割；对分割得到的末端按照以下方式进行判断：S3231：若末端与隔离开关直接相连，则将该段存入Bi；S3232：若末端与PCC或断路器直接相连，则该段不进行存储；S3233：若末端与隔离开关、断路器、PCC均未直接相连，则将该段存入Ai；S324：对于路径L4i，采用如下方法进行分割和存储：S3241：对位于微网外部的部分，以离末端最靠近的隔离开关除外的开关为分割开关进行分割，对每段的末端进行判断：若末端与隔离开关直接相连，则当LPi为微网内部负荷点时，存入Ei；当LPi为微网外部负荷点时，存入Bi；若末端不与隔离开关直接相连，则不进行存储；S3242：对位于微网内部的部分，当LPi为微网内部负荷点时，以离其末端最靠近的隔离开关除外的开关为分割开关进行分割，对每段的末端进行判断：若末端与隔离开关直接相连，存入Bi；若末端不与隔离开关直接相连，不进行存储；当LPi为微网外部负荷点时，对路径L4i不进行分割和存储；S33：将路径L1i、L2i、L3i、L4i的各分段分类汇总，形成负荷点LPi的故障激励集Ai、Bi、Ci、Di、Ei。6.如权利要求1所述的含微网的复杂配电网可靠性评估算法，其特征在于：还包括对故障激励集Ai、Bi、Ci、Di、Ei按照以下方式进行可靠性指标的计算： λ L P i = Σ k ∈ I i λ k ; ]]> U L P i = Σ k ∈ A i λ k t k + Σ k ∈ B i λ k t i ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李登峰，朱晟毅，刘育明，朱小军，赵科，文一宇，董光德，蒋望，王瑞妙，刘玲，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50