计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，包括：10）获取配电网信息数据；20）设定运行模拟年数，运用序贯蒙特卡洛法模拟系统各元件运行状态，在系统发生故障情况下进行故障模式影响分析时，加入被动式孤岛检测方法能否检测到非计划孤岛对配电网自动重合闸操作影响的研究，得到模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长；30）获取分布式电源接入后，计及被动式孤岛检测方法失败负面影响的各负荷点可靠性指标和配电网可靠性指标。该评估方法有效地对被动式孤岛检测失败产生的不利影响进行定量分析，能更好地模拟计算分布式电源带来的负面效应，并能得到一个更加实际的含分布式电源配电网可靠性评估结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于含分布式电源的配电网可靠性评估领域，涉及一种计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法。
技术介绍
分布式电源接入配电网后，会给配电网带来一些好处，如提供电压支撑、降低网络损耗等。另一方面，由于可再生能源的间歇性和波动性，配电网中会出现新的继电保护和孤岛检测问题。当光伏或风电接入配电网后，由于分布式电源的出力不确定性，故障发生后形成的非计划孤岛将不能维持稳定运行，因此非计划孤岛状态需要被及时地检测出来。基于已有的被动式孤岛检测盲区的理论研究，可以根据分布式电源出力与负荷需求的匹配程度，判断故障发生时刻分布式电源能否检测出非计划孤岛的形成。在配电网中，自动重合闸是非常有效的清除线路瞬时故障的操作。分布式电源接入对配电网自动重合闸的影响研究目前主要集中在定性分析上：线路发生瞬时故障后，分布式电源可能会阻碍电弧熄灭，从而导致自动重合闸失败。然而，现有研究中很少有对这一影响的定量分析以及考虑这一影响后的配电网可靠性评估。因此计及非计划孤岛检测失败对配电网自动重合闸的影响，提出相应的含分布式电源配电网的可靠性评估方法将更具有现实意义。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，有效地对被动式孤岛检测失败产生的不利影响进行定量分析，并能得到一个更加精确的含分布式电源配电网可靠性评估结果。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用一种计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，该方法包括以下步骤：10)获取配电网信息数据；20)根据步骤10)获取的配电网信息数据，设定运行模拟年数，运用序贯蒙特卡洛法模拟系统各元件运行状态，所述运行状态包括瞬时故障状态、永久故障状态和正常运行状态；在系统发生故障情况下，计及被动式孤岛检测方法能否检测到非计划孤岛对配电网自动重合闸操作的影响，进行故障模式影响分析，得到模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长；30)根据步骤20)中获取的模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长，得到分布式电源接入后，以及被动式孤岛检测方法失败的各负荷点可靠性指标和配电网可靠性指标。作为优选例，所述的步骤10)中所需具体数据包括：配电网拓扑结构、时序变化的负荷数据、分布式电源接入节点、额定功率及其出力概率分布、变压器故障率和配电线路故障概率。作为优选例，所述的步骤20)具体包括：201)设配电系统元件正常运行持续时间为tTTF，故障修复持续时间为tTTR，tTTF和tTTR均服从指数分布，如下式所示：tTTF=-1λs+λmlnR]]>tTTR＝-tMTTRlnR式中：λs表示元件年破坏性故障率，λm表示元件年瞬时故障率，R表示服从(0，1)均匀分布的随机数，tMTTR为元件的平均修复时间；202)模拟系统各元件运行状态，包括步骤2021)—步骤2025)：2021)首先设定模拟年为Nyear，根据步骤201)生成各元件初始正常运行时间tTTF，令t＝tTTF。2022)找出t值最小的元件i，其最小值为ti，并随机生成一个在(0,1)内均匀分布的随机数x；若x≤λm/(λs+λm)，则进入步骤2023),若x>λm/(λs+λm)，则进入步骤2024)；2023)系统元件发生瞬时故障，假设故障发生时刻分布式电源输出的有功功率为PDG，无功功率为QDG，本地有功需求为PL，无功需求为QL，则流经公共连接点的潮流值由下式计算：ΔPG＝|PDG-PL|ΔQG＝|QDG-QL|其中，ΔPG表示分布式电源输出有功与本地有功需求量差值的绝对值，ΔQG表示分布式电源输出无功与本地无功需求量差值的绝对值；逆变器接口的分布式电源以单位功率因数运行，设公共连接点的电压幅值为UPCC，频率幅值为fPCC，Qf代表负荷的品质因数，电网设定的电压上限值为Umax，电压下限值为Umin，频率上限值为fmax，频率下限值为fmin，若分布式电源逆变器控制方式采用恒定功率控制，则该运行方式下的孤岛检测盲区公式由下式确定：(UPCCUmax)2-1≤ΔPGPDG≤(UPCCUmin)2-1]]>Qf(1-(fPCCfmin)2)≤ΔQGPDG≤Qf(1-(fPCCfmax)2)]]>若分布式电源逆变器控制方式采用恒定电流控制运行，则该运行方式下的孤岛检测盲区公式为：(UPCCUmax)2≤(1+ΔPGPDG)2+(ΔPGPDG)2≤(UPCCUmin)2]]>Qf(fminfPCC-fPCCfmin)≤ΔQGPDG(1+ΔQGPDG)-1≤Qf(fmaxfPCC-fPCCfmax)]]>将故障时刻的PDG、QDG、PL、QL，电网运行设定值UPCC、fPCC、Umax、Umin、fmax、fmin以及负荷品质因数Qf带入相应孤岛检测盲区的不等式，若满足该不等式，则此次孤岛检测失败；瞬时故障变为永久性故障，进行故障模式影响分析，根据元件平均修复时间生成此次故障持续修复时间TTR，将此次受影响的负荷点停电次数和停电时长计入各负荷点的永久故障停电次数指标和停电时间指标，生成新的元件正常运行时间TTFnew，将ti+TTR+TTFnew作为更新后的ti，进入步骤2025)；若不满足该不等式，则成功检测到孤岛存在，瞬时重合闸成功，进行故障后果分析，将此次瞬时停电影响的负荷点停电次数指标加1，根据该故障元件故障率新生成元件正常运行时间TTFnew，将ti+TTFnew作为更新后的ti，进入步骤2025)；2024)系统元件发生永久故障，进行故障模式影响分析，根据元件平均修复时间生成此次故障持续修复时间TTR，并将受影响的负荷点停电次数和停电时长计入各负荷点的永久故障停电次数指标和停电时间指标，生成新的元件正常运行时间TTFnew，将ti+TTR+TTFnew作为更新后的ti，进入步骤2025)；2025)如果min(t)<Nyear，返回步骤2022)，否则，前往步骤203)；203)统计模拟年内各负荷点的瞬时停电次数Ntf、持续停电次数Nsf及其持续停电时长TNsf。作为优选例，所述的步骤30)具体包括：根据步骤20)得到的模拟年内各负荷点瞬时停电次数、持续停电时长和持续停电次数，得到各负荷点的可靠性指标，包括负荷点的年平均瞬时停电次数λtf、年平均持续停电次数λsf及年平均持续停电时长Usf，如下式所示：λtf=NtfNyear]]>λsf=NsfNyear]]>Usf=TNsfNyear]]>根据各负荷点的可靠性指标，得到系统年平均瞬时停电频率MAIFI、系统年平均永久停电频率SAIFI、系统年平均停电持续时间SAIDI以及平均供电可用度ASAI系统可靠性指标，如下式所示：MAIFI=Σi=1MNtfM·Nyear]]>SAIFI=Σi=1MNsfM·Nyear]]>SAIDI=Σi=1MTNsfM·Nyear]]>ASAI=M&C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：10)获取配电网信息数据；20)根据步骤10)获取的配电网信息数据，设定运行模拟年数，运用序贯蒙特卡洛法模拟系统各元件运行状态，所述运行状态包括瞬时故障状态、永久故障状态和正常运行状态；在系统发生故障情况下进行故障模式影响分析时，加入被动式孤岛检测方法能否检测到非计划孤岛对配电网自动重合闸操作影响的研究，得到模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长；30)根据步骤20)中获取的模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长，得到分布式电源接入后，计及被动式孤岛检测方法失败的各负荷点可靠性指标和配电网可靠性指标。

【技术特征摘要】
1.一种计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：10)获取配电网信息数据；20)根据步骤10)获取的配电网信息数据，设定运行模拟年数，运用序贯蒙特卡洛法模拟系统各元件运行状态，所述运行状态包括瞬时故障状态、永久故障状态和正常运行状态；在系统发生故障情况下进行故障模式影响分析时，加入被动式孤岛检测方法能否检测到非计划孤岛对配电网自动重合闸操作影响的研究，得到模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长；30)根据步骤20)中获取的模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长，得到分布式电源接入后，计及被动式孤岛检测方法失败的各负荷点可靠性指标和配电网可靠性指标。2.根据权利要求1所述的计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的步骤10)中所需具体数据包括：配电网拓扑结构、时序变化的负荷数据、分布式电源接入节点、额定功率及其出力概率分布、变压器故障率和配电线路故障概率。3.根据权利要求1所述的计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的步骤20)具体包括：201)设配电系统元件正常运行持续时间为tTTF，故障修复持续时间为tTTR，tTTF和tTTR均服从指数分布，如下式所示：tTTF=-1λs+λmlnR]]>tTTR＝-tMTTRlnR式中：λs表示元件年破坏性故障率，λm表示元件年瞬时故障率，R表示服从(0，1)均匀分布的随机数，tMTTR为元件的平均修复时间；202)模拟系统各元件运行状态，包括步骤2021)—步骤2025)：2021)首先设定模拟年为Nyear，根据步骤201)生成各元件初始正常运行时间tTTF，令t＝tTTF。2022)找出t值最小的元件i，其最小值为ti，并随机生成一个在(0,1)内均匀分布的随机数x；若x≤λm/(λs+λm)，则进入步骤2023),若x>λm/(λs+λm)，则进入步骤2024)；2023)系统元件发生瞬时故障，假设故障发生时刻分布式电源输出的有功功率为PDG，无功功率为QDG，本地有功需求为PL，无功需求为QL，则流经公共连接点的潮流值由下式计算：ΔPG＝|PDG-PL|ΔQG＝|QDG-QL|其中，ΔPG表示分布式电源输出有功与本地有功需求量差值的绝对值，ΔQG表示分布式电源输出无功与本地无功需求量差值的绝对值；逆变器接口的分布式电源以单位功率因数运行，设公共连接点的电压幅值为UPCC，频率幅值为fPCC，Qf代表负荷的品质因数，电网设定的电压上限值为Umax，电压下限值为Umin，频率上限值为fmax，频率下限值为fmin，若分布式电源逆变器控制方式采用恒定功率控制，则该运行方式下的孤岛检测盲区公式由下式确定：(UPCCUmax)2-1≤ΔPGPDG≤(UPCCUmin)2-1]]>Qf(1-(fPCCfmin)2)≤ΔQGPDG≤Qf(1-(fPCCfmax)2)]]>若分布式电源逆变器控制方式采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，聂颖惠，宋杉，朱俊澎，任佳依，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32