含柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种计及柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法。该方法包括：获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，确定分布式电源DG的可靠性参数；根据配电网的网络拓扑，构建电力电子变压器可靠性模型；根据分布式电源DG能否单独满足负荷需求，建立负荷对应的多电源故障树或单电源故障树；按照最小割集理论，利用多电源故障树或单电源故障树，分别计算出配电网中各负荷的可靠性指标；根据配电网中各负荷的可靠性指标，计算出配电网的可靠性指标。本发明专利技术解决了尚未商业化运行电力电子变压器设备应用于柔性变电站情况下配电网可靠性评估问题，为柔性变电站项目的可研及规划设计提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
含柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法
本专利技术涉及配电网
，尤其涉及一种含柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法。
技术介绍
随着能源开发利用技术的成熟，电源侧风电、光伏等清洁能源的比重在电源结构中的比例逐渐增大。与此同时，用电侧的负荷种类，用电方式也发生了变化，如计算机、数据中心等直流负荷数量在增加，出现了以绿色交通带动的电动汽车产业所形成的充放电双向负荷。为了应对风光等自然资源不稳定导致的发电出力波动，以及降低直流负载对交流电网所产生的谐波，电网需要加装储能装置、滤波装置，无功补偿装置等。由此带来的问题是：电网中交直流换流转换设备增多，包括不同电压等级的DC/AC或AC/DC变换装置，再加上电网内新增的诸如DG(distributedgeneration，分布式电源)，储能等新设备，这些设备还具有各自的输出特性，导致配电网络结构变得更为复杂，协调控制更加困难。为了应对此问题，借助于日渐成熟的电力电子技术及其柔性装备制造技术，将电力电子变压器应用于变电站中，是诸多解决以上复杂问题的方案之一。电力电子变压器是由模块化的变流器和高频变压器组成的集成设备，具有功率调节灵活、以及交直流转换等多种功能，不仅能方便地接入分布式能源、电动汽车蓄电池等双向负荷、储能装置，还能方便地调控配电网的运行方式等诸多优越性能，使得配电网的结构简化，控制灵活，便于分层控制，从而成为变电站中替代常规电力变压器且集变压和柔性控制的新型设备，使得变电站不再仅仅只能变压和分配电能，还能控制站内、站外的电气参数，包括电压，电流，功率等，从而将之前常规变电站改造成符合当今电网控制与管理需要的柔性变电站，从而极大地改变了原有配电网的配置。在这种情况下，针对含柔性变电站的混合交直流配电网可靠性分析变得十分重要，它可以帮助电力管理者清楚影响发生变化了的配电网可靠性的薄弱模块，从而加强相关技术的研究与管理工作的细化，保证配电网具有较高的设计与运行水平。而进行含柔性变电站的配电网可靠性分析时，遇到的问题是，柔性变电站站内的关键设备电力电子变压器尚未进入商业化运行，缺少可靠性运行参数，而以往配电网可靠性分析大多基于配电网所有运行设备的统计参数计算，是为配电网的运行管理提供服务的。对于尚投运电力电子变压器设备的配电网如何进行可靠性分析，尚未见及报导。以往如直流输电换流设备等柔性电力设备的可靠性分析，采用的是基于元件级可靠性理论模型进行分析计算，过于理想化；此外，柔性电力设备的电压等级高，至少10kV及以上，拓扑复杂，里面有成千上百个IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型三极管)，而基于数量庞大的元件级可靠性理论模型计算出的设备可靠性，容易产生较大的误差，与工程实际存在着较大的距离。考虑到电力电子变压器这种新型电力设备投入到电网，在项目可研或规划设计的可靠性评估的需要，有必要设计一套能够满足工程需要的、方便计算的混合交直流配电网进行可靠性评估的方法，处理柔性变电站内含有尚未投运电力电子变压器设备这种情况。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种计及柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法，以解决上述
技术介绍
中的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术的实施例提供的一种含柔性变电站的混合交直流配电网的可靠性评估方法，其特征在于，该方法包括：获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值；确定分布式电源DG的可靠性参数；根据所述配电网的网络拓扑，构建电力电子变压器可靠性模型；根据所述分布式电源DG能否单独满足负荷需求，建立负荷对应的多电源故障树或单电源故障树；按照最小割集理论，利用所述多电源故障树或所述单电源故障树，分别计算出配电网中各负荷的可靠性指标；根据配电网中所述各负荷的可靠性指标，计算出配电网的可靠性指标。优选地，所述的获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，包括：所述的配电网的网络拓扑包括：柔性变电站、高压交流网络、高压直流网络、低压交流网络和低压直流网络；所述高压交流网络接高压交流电源，并通过高压交流进线与所述柔性变电站连接；所述高压直流网络接高压直流电源，并通过高压直流进线与所述柔性变电站连接；所述低压交流网络通过低压交流出线与所述柔性变电站连接，并连接低压交流负载；所述低压直流网络通过低压直流出线与所述柔性变电站连接，并连接低压直流负载。优选地，所述的获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，还包括：所述元件是指含柔性变电站配电网的元件，包括：电力电子变压器、断路器、隔离开关、母线、配电线路和电力变压器，柔性变电站内的元件包括但不限于：电力电子变压器、断路器、隔离开关和母线；其中，所述配电线路为架空线或电缆；所述断路器包括：直流断路器和交流断路器；所述电力电子变压器包括：主电路和控制电路，所述主电路基于内部拓扑和接口包含5个变换模块：第一级的AC/DC变换器、第二级的DC/AC变换器、第三级的高频变压器、第四级的AC/DC变换器和第五级的DC/AC变换器，其中，所述第一级的AC/DC变换器将高压交流电作为所述电力电子变压器的输入，所述第五级的DC/AC变换器输出低压交流电供交流负载使用；所述电力电子变压器包括但不限于：有一个直流端口和一个交流端口；所述母线采用：单母线、单母线分段、桥式接线、双母线或双母线分段。优选地，所述的获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，还包括：所述柔性变电站与所述高压交流网络、高压直流网络、低压交流网络和低压直流网络的拓扑方式为：所述柔性变电站的进线：所述高压直流网络中的直流电源，经所述直流断路器连接进线侧母线BUSHD，所述BUSHD的另一侧经所述直流断路器接至所述电力电子变压器的高压直流侧；所述高压交流网络中交流电源，分别经两个所述交流断路器连接进线侧母线BUSHA1、BUSHA2，所述BUSHA1和所述BUSHA2通过分段断路器SWB相连，所述BUSHA1经所述交流断路器连接至所述电力电子变压器的高压交流侧，所述BUSHA2经所述交流断路器连接至电力变压器的高压侧；所述柔性变电站的出线：所述低压直流网络中包含直流负载LOADD11和双向充放电装置LOADD12，所述LOADD11和所述LOADD12依次经所述直流断路器和低压直流母线连接到所述电力电子变压器的低压直流侧；所述低压交流网络中的敏感交流负载LOADA1，依次经所述交流断路器和低压交流母线，连接到所述电力电子变压器的低压交流侧；所述低压交流网络中的常规交流负载LOADA2，依次经所述交流断路器和低压交流母线，连接到电力变压器的低压侧。优选地，所述的获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，还包括：所述的元件可靠性参数值包括：故障率和修复时间；所述电力电子变压器、母线、断路器和配电线路的故障率和修复时间根据历史统计数据查得，所述电力电子变压器、母线、断路器和配电线路的故障率分别为：PT、PBUS、PSW、PLINE，所述电力电子变压器、母线、断路器和配电线路的修复时间分别为：RT、RBUS、RSW、RLINE。优选地，所述的确定分布式电源DG的可靠性参数，包括：设所述分布式电源DG的可靠性参数为PDG；预先确定分布式电源DG的装机容量，给定分布式电源的故障率为λDG，故障修复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含柔性变电站的混合交直流配电网的可靠性评估方法，其特征在于，该方法包括：获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值；确定分布式电源DG的可靠性参数；根据所述配电网的网络拓扑，构建电力电子变压器可靠性模型；根据所述分布式电源DG能否单独满足负荷需求，建立负荷对应的多电源故障树或单电源故障树；按照最小割集理论，利用所述多电源故障树或所述单电源故障树，分别计算出配电网中各负荷的可靠性指标；根据配电网中所述各负荷的可靠性指标，计算出配电网的可靠性指标。

【技术特征摘要】
1.一种含柔性变电站的混合交直流配电网的可靠性评估方法，其特征在于，该方法包括：获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值；确定分布式电源DG的可靠性参数；根据所述配电网的网络拓扑，构建电力电子变压器可靠性模型；根据所述分布式电源DG能否单独满足负荷需求，建立负荷对应的多电源故障树或单电源故障树；按照最小割集理论，利用所述多电源故障树或所述单电源故障树，分别计算出配电网中各负荷的可靠性指标；根据配电网中所述各负荷的可靠性指标，计算出配电网的可靠性指标。2.根据权利要求1所述的含柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，包括：所述的配电网的网络拓扑包括：柔性变电站、高压交流网络、高压直流网络、低压交流网络和低压直流网络；所述高压交流网络接高压交流电源，并通过高压交流进线与所述柔性变电站连接；所述高压直流网络接高压直流电源，并通过高压直流进线与所述柔性变电站连接；所述低压交流网络通过低压交流出线与所述柔性变电站连接，并连接低压交流负载；所述低压直流网络通过低压直流出线与所述柔性变电站连接，并连接低压直流负载。3.根据权利要求2所述的含柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，还包括：所述元件是指含柔性变电站配电网的元件，包括：电力电子变压器、断路器、隔离开关、母线、配电线路和电力变压器，柔性变电站内的元件包括但不限于：电力电子变压器、断路器、隔离开关和母线；其中，所述配电线路为架空线或电缆；所述断路器包括：直流断路器和交流断路器；所述电力电子变压器包括：主电路和控制电路，所述主电路基于内部拓扑和接口包含5个变换模块：第一级的AC/DC变换器、第二级的DC/AC变换器、第三级的高频变压器、第四级的AC/DC变换器和第五级的DC/AC变换器，其中，所述第一级的AC/DC变换器将高压交流电作为所述电力电子变压器的输入，所述第五级的DC/AC变换器输出低压交流电供交流负载使用；所述电力电子变压器包括但不限于：有一个直流端口和一个交流端口；所述母线采用：单母线、单母线分段、桥式接线、双母线或双母线分段。4.根据权利要求3所述的含柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，还包括：所述柔性变电站与所述高压交流网络、高压直流网络、低压交流网络和低压直流网络的拓扑方式为：所述柔性变电站的进线：所述高压直流网络中的直流电源，经所述直流断路器连接进线侧母线BUSHD，所述BUSHD的另一侧经所述直流断路器接至所述电力电子变压器的高压直流侧；所述高压交流网络中交流电源，分别经两个所述交流断路器连接进线侧母线BUSHA1、BUSHA2，所述BUSHA1和所述BUSHA2通过分段断路器SWB相连，所述BUSHA1经所述交流断路器连接至所述电力电子变压器的高压交流侧，所述BUSHA2经所述交流断路器连接至电力变压器的高压侧；所述柔性变电站的出线：所述低压直流网络中包含直流负载LOADD11和双向充放电装置LOADD12，所述LOADD11和所述LOADD12依次经所述直流断路器和低压直流母线连接到所述电力电子变压器的低压直流侧；所述低压交流网络中的敏感交流负载LOADA1，依次经所述交流断路器和低压交流母线，连接到所述电力电子变压器的低压交流侧；所述低压交流网络中的常规交流负载LOADA2，依次经所述交流断路器和低压交流母线，连接到电力变压器的低压侧。5.根据权利要求4所述的含柔性变电站的混合交直流配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的获取配电网的网络拓扑和元件可靠性参数值，还包括：所述的元件可靠性参数值包括：故障率和修复时间；所述电力电子变压器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晖，胡顺威，周方泽，刘桢，从黎，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11