一种考虑通信失效的配电网风险评估方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑通信失效的配电网风险评估方法，包括(1)将配电网线路i故障后的供电恢复过程划分为多个受通信失效影响的供电恢复子任务，并将每一个子任务抽象为一个输入‑输出系统；(2)构建各个子任务的状态集，并计算各个子任务状态的概率；(3)构建供电恢复系统状态集，并计算各个供电恢复系统状态的概率以及该状态下恢复容量；(4)计算线路i故障后的电力不足期望值；(5)计算配电网风险评价指标。本发明专利技术提出的风险指标中，各条配电网线路的故障率体现了配电网物理系统风险对风险指标的影响；而配电网中各条线路故障后的电力不足期望值与通信链路的可靠性相关，体现了配电网信息系统风险对风险指标的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电网规划领域，并涉及电力系统风险评估领域
技术介绍
配电网的通信系统可由光纤通信、同轴电缆通信、载波通信、无线通信等不同通信介质组建而成，而各种通信介质在实际应用中均会出现不同程度的网络时延、数据丢包、数据误码等通信失效的情况，导致配电网供电恢复系统工作异常。虽然在通信领域已有重发法、冗余法、前向纠错法等通信失效后的数据修复方法，但是一方面实现这些方法的软硬件开销较大，另一方面即使采用这些方法依然不能完全保证通信过程完全有效。当配电网发生故障时，配电网供电恢复系统可以切除故障线路，实现配电网重构，从而尽可能降低故障对配电网可靠性带来的影响。配电网供电恢复系统架构包括集中式和分布式两类，其中任何一种实现方式都依赖于通信系统进行数据采集和远动控制，当通信失效时，必然会对配电网供电恢复的效果产生影响。定量分析配电网供电恢复系统的有效性的方法包括解析法和模拟法两类。解析法基于元件可靠性模型，通过对配电网系统故障进行枚举实现；模拟法主要借助蒙特卡洛模拟进行配电网风险评估，通过反复抽取配电网系统元件的状态，计算待求参数的数字特征作为其近似解。然而，现有的方法仅考虑了电力系统元件失效，而忽略了通信系统失效对配电网供电可靠性的影响。为分析通信系统失效情况下的配电网风险，应在已有配电网风险评估方法的基础上，考虑通信系统的状态以及不同失效状态对供电恢复系统的影响。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术提供一种考虑通信失效的配电网风险评估方法，该方法将整个供电恢复过程分解为多个包含输入和输出的子任务，当通信系统失效时，依赖于失效通信链路的子任务将输出无效值，进而影响供电恢复的效果。通过计算不同供电恢复系统失效状态下的负荷缺额、恢复容量以及各个状态的概率，可以得到供电恢复后的电力不足期望值，并据此构建配电网风险评价指标。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种考虑通信失效的配电网风险评估方法，包括以下步骤：步骤一、选取一条配电网线路作为故障线路i，并将该线路i故障后的供电恢复过程划分为多个受通信失效影响的供电恢复子任务，并将每一个子任务抽象为一个输入-输出系统，其中的输入-输出表达式定义为：式(1)中，uk为子任务k的输入向量；yk为子任务k的输出向量；gk(uk)为通信系统正常时子任务k的输入输出关系；步骤二、构建各个子任务的状态集，并计算各个状态的概率：定义各供电恢复子任务的状态为st,k∈Gt,k＝{0,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑通信失效的配电网风险评估方法，包括以下步骤：步骤一、选取一条配电网线路作为故障线路i，并将该线路i故障后的供电恢复过程划分为多个受通信失效影响的供电恢复子任务，并将每一个子任务抽象为一个输入‑输出系统，其中的输入‑输出表达式定义为：式(1)中，uk为子任务k的输入向量；yk为子任务k的输出向量；gk(uk)为通信系统正常时子任务k的输入输出关系；步骤二、构建各个子任务的状态集，并计算各个状态的概率：定义各供电恢复子任务的状态为 st,k∈Gt,k＝{0,1}   (2)式(2)中，Gt,k为子任务k的状态集；st,k为供电恢复过程中子任务k的状态，其中st,k＝1表示该子任务k正常完成，st,k＝0表示该子任务k失效；供电恢复子任务状态与执行该子任务过程中每一次数据传输过程状态之间的关系为：式(3)中，Lk为完成子任务k过程中的数据传输过程集；sc,i为子任务k中第i次数据传输过程的状态，其中sc,i＝1表示数据传输正常，反之sc,i＝0；子任务k中第i次数据传输正常完成的概率为 P(sc,i＝1)＝1‑αi   (4)式(4)中，αi为第i次数据传输所依赖通信链路的丢包率；定义事件Ak和分别表示子任务k完成事件st,k＝1和失效事件st,k＝0，其发生的概率分别为：P(st,k=1)=P(Ak)=Πi∈Lk(1-αi)---(5)]]>P(st,k=0)=P(Ak‾)=1-P(Ak)---(6)]]>步骤三、根据步骤二建立的子任务状态集，构建供电恢复系统状态集G：对于包含n个子任务的供电恢复过程，定义供电恢复系统状态空间G为供电恢复过程中各个子任务状态空间的笛卡尔积，即：G＝Gt,1×Gt,2×…×Gt,n   (7)其中，每一个供电恢复系统状态表示为：si＝(st,1,st,2,…,st,n)∈G   (8)式(8)中，st,1～st,n分别为供电恢复过程中n个子任务状态；步骤四、计算各个供电恢复系统状态的概率P(sd,i)以及不同状态下的恢复容量Crec(sd,i)：计算各个供电恢复系统状态出现的概率P(si)，设在状态si下其中m个子任务正常完成，而其余的n‑m个子任务失效，则状态si的概率为：P(si)=P(A1...AmAm+1‾...An‾)---(9)]]>式(9)中，A1～Am分别为状态si下的m个子任务完成事件；分别为状态si下的n‑m个子任务失效事件；设：对于各个子任务中数据通信过程之间的相互影响忽略不计，各个子任务完成事件和失效事件之间相互独立，式(9)转化为P(si)=P(A1)...P(Am)P(Am+1‾)...P(An‾)---(10)]]>在状态si下，供电恢复容量Crec(si)与故障后配电网系统状态xd之间的关系如下： Crec(si)＝frec,i(xd)   (11)在考虑通信失效情况下的供电恢复容量期望值的计算表达式为：E[Crec]=Σi∈GCrec(si)P(si)---(12)]]>步骤五、根据线路i故障后的负荷缺额以及步骤四计算得到的各个状态下的恢复容量，计算配电网中线路i故障后的电力不足期望值ELOL(sd,i)：ELOL(sd,i)＝E[Clack|sd,i]‑E[Crec|sd,i]   (13)式(13)中，E[Clack|sd,i]为线路i故障导致的恢复区内负荷缺额期望值；E[Crec|sd,i]为线路i故障后，考虑通信失效情况下的供电恢复容量期望值，步骤六、重复步骤一至步骤五，分别计算各条线路故障后的电力不足期望值；步骤七、根据步骤六中得到的各条配电网线路故障后的电力不足期望值，计算配电网风险评价指标R：R=Σi∈LdP(sd,i)ELOL(sd,i)---(14)]]>式(14)中，Ld为配电网线路集；P(sd,i)为配电网线路i故障率，P(sd,i)=niΣk∈Ldnk---(15)]]>式(15)中，ni为统计时间段内线路i的停电次数。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑通信失效的配电网风险评估方法，包括以下步骤：步骤一、选取一条配电网线路作为故障线路i，并将该线路i故障后的供电恢复过程划分为多个受通信失效影响的供电恢复子任务，并将每一个子任务抽象为一个输入-输出系统，其中的输入-输出表达...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆云飞，王梓博，贾宏杰，余晓丹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12