基于元件的故障传递特性的配电网可靠性评估方法技术

基于元件的故障传递特性的配电网可靠性评估方法，首先，综合支网络下游故障对上游可靠性参数的影响，得到逆流可靠性参数；其次，支网络用可靠性参数等于其分支节点可靠性参数的一个等效元件替代，再采用ＦＭＥＡ法求主网络各节点的综合可靠性参数和各分支节点的顺流可靠性参数；然后，综合支网络分支节点元件的可靠性参数与其首节点的顺流可靠性参数，得到末节点的顺流可靠性参数；最后，综合逆流可靠性参数与顺流可靠性参数即得综合可靠性参数。本方法是一种与ＦＭＥＡ法等效的快速可靠性评估算法；该方法计及了开关元件本身的故障对可靠性评估的影响，补充了已有方法的缺陷。通过对电源与各备用电源进行组合，它适用于含有多个备用电源和任意多级分支的配电网。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
配电网是电力系统的重要组成部分。和输电网比，它公里数多、覆盖面广、对用电可靠性影响大。统计结果表明，大约8(m的用户停电事故是配电网 引发的。因此，研究适用任意结构配电网、快速和准确的可靠性评估方法意 义重大。配电网的可靠性评估方法主要有模拟法和解析法。模拟法能给出可靠性 参数的概率分布，向用户提供大量的信息，但由于它计算费时，工程应用中广泛采用解析法。传统解析法是采用故障模式影响分析法(FMEA )。它通过对 各元件故障产生的负荷点影响分析，列出全部可能的故障一影响事件表，再 据此综合得出各负荷点的可靠性指标。对元件多、结构复杂的配电网，不仅 基本故障事件表的规模随元件数平方增长，而且电网结构的复杂性使基本故 障事件表的建立中深度和广度搜索量剧增，使FMEA法的计算速度受到严重影 响。
技术实现思路
为了解决现有配电网的故障模式影响分析法计算量大、计算速度慢的技 术问题，本专利技术提供一种计算速度较快、可靠性较高的基于元件的故障传递 特性的配电网可靠性评估方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤1 )将配电网中连接主电源至备用电源路径上的串联元件和单个并联元件 构成的网络称为主网络，配电网中删除主网络后任何一个连通的网络为支网 络，支网络与主网络的联接点为分支节点；2) 各支网络中任意选取一元件，根据元件末节点的可靠性参数和该元件 本身的可靠性参数计算该元件首节点的可靠性参数，并以此计算支网络中各 节点的逆流可靠性参数；3) 每个支网络用可靠性参数等于其分支节点逆流可靠性参数的一个等效元件替代，再采用故障模式影响分析法计算主网络中各节点的综合可靠性参数和各分支节点的顺流可靠性参数；4) 各支网络从连接分支节点的元件开始，利用该元件的可靠性参数与其 首节点的顺流可靠性参数计算该元件末节点的顺流可靠性参数，这样顺流逐个元件计算即得各节点的顺流可靠性参数；5) 根据各节点的逆流可靠性参数与顺流可靠性参数计算支网络各节点的 综合可靠性参数。上述的，所述步骤2) 包括以下步骤(i) 任取一末端元件&，如果它是开关或熔断器则从支网络中删除它、再 任取一个末端元件，置其首节点A的逆流故障参数等于该元件本身的故障参数《「A;和〈X，并称A为刚处理过的元件；(ii) 用j'表示刚处理过的元件首节点，则元件。是刚处理过的元件的紧 邻上游元件，用力表示其首节点；(iii) 根据。计算元件。将J节点的逆流故障参数;i';和《传递到节点力的 值(和《;，并称。为刚处理过的元件，再转到(ii);(iv) 上述(ii)和(iii)的过程反复进行，直到刚处理过的元件不再有紧邻上游元件止，完成元件ft故障的逆流传递，从支网络中去掉元件^;(v) 上述(i)-(iv)的过程反复进行，直到所有支网络的元件都被删除止；(vi) 再按下式计算支网络中各节点i的逆流可靠性参数即故障率《和修复 时间仁《=M上式中Q,为i节点的所有下游节点编号的集合。上述的中，所述步骤 4)包括以下步骤(i) 任取一首端元件。 ，其首节点记为力；(ii) 如果节点i,是分支节点、或与它相连的元件个数为2，根据元件。 本身的故障率《和修复时间r;计算元件。顺流传递心节点的故障率《和修复时间 < 到末节点时的故障率《和修复时间< ;(iii) 若iy不是分支节点且与它相连的元件个数大于2，则e,末节点的顺 流可靠性参数《和《，由其首节点力的顺流可靠性参数《和^、 e,本身的故障参数、节点力的逆流可靠性参数a;;和《中扣除。及其下游元件故障对节点力的逆流可靠性影响参数《+i:^《和《+乙。々,;'，再按下式计算；<formula>formula see original document page 5</formula>(iv) 从支网络中删除元件e,;(v) 再从余下的支网络中任取一新的首端元件，重复上述操作，直到所 有支网络的元件被删除止，即完成支网络中上游节点的可靠性参数计算。本专利技术的技术效果在于本专利技术方法结合配电网在结构上的特点，特别是支网络中无源的特点，故障参数的逆流传递中对元件的遍历顺序，可以取故障参数的顺流传递中对元件的遍历顺序的逆序，这样避免了已有基于FMEA 的方法需要建立两个遍历表、链表建立与搜索计算量大的缺陷，可以大幅度 提高配电网的可靠性评估速度。另外本专利技术方法也避免了网络等值法存在的 支网络划分不唯一、相应的计算结果不唯一的缺陷，避免了需要多级分支、 分层搜索和计算复杂的缺陷；该方法避免了网络等值法处理含有两级和多级 分支网络的大分支网络时、多级断路器对下游故障的扩散重复作用、使故障 扩散失真的现象。本专利技术方法是一种与FMEA法等效的快速可靠性评估算法； 该方法计及了开关元件本身的故障对可靠性评估的影响，补充了已有方法的 该项缺陷。通过对电源与各备用电源进行组合，它适用于含有多个备用电源 和任意多级分支的配电网。下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的说明。 附图说明图1为元件--节点网络的配电网结构示意图。 图2为图1中用等效元件代替支网络的结构示意图。 图3(a)为支网络中的元件。逆流传递故障参数的示意图。 图3(b)为支网络中的元件。顺流传递故障参数的示意图。 具体实施例方式参见图1，图1为一个含备用电源和多级分支线的典型复杂配电网的结构， 将配电网中元件之间的连接点称为节点，则一个配电网也是一个元件-节点网 络。将配电网中连接主电源至备用电源路径上的串联元件和单个并联元件构 成的网络称为主网络，如图2中的实线网络。从一个配电网中删除主网络后 余下的部分中，任何一个连通的网络称为支网络。支网络与主网络的联接点 称为分支节点。 一个任意结构的配电网只有一个主网络，通常有多个支网络， 且各支网络中的功率流向恒定，不随备用电源的投退而变化。配电网中的电气元件主要有线路、变压器、熔断器、分段开关、断路器 和联络开关6种。如图1中节点0-l之间是断路器元件、1-2之间是线路元件、 2-3之间是分段开关元件、2-16之间是熔断器元件、16-17之间是变压器元件。正常运行时，备用电源断开，配电网由主电源供电。约定配电网中功率流入元件的一端和流出元件的一端为该元件的首节点和末节点，分别用i'和J 表示。配电网正常运行时是放射结构的，各元件的功率具有单向流动性。因 此一个元件可用其末节点号唯一标示，如元件J'。当然，元件J的首节点也可 以唯一标示为力。配电网中的一般电气元件可用一个七元素组合的参数。表示上式中i,和J为元件。的首、末节点号，力和J'为大于零的整数；《为 元件的故障率(次/年)；r/为元件的故障修复时间(h/次)；A为元件种类编号， 线路、变压器、烙断器、断路器、分段开关和联络开关依次取1-6; A为元件 的不可靠开断(断路器和分段开关)、不可靠熔断(熔断器)或不可靠闭合(联络 开关)的概率。对线路和变压器此项空；。为分段开关的操作时间或联络开关 的倒闸时间。对其它元件此项空。熔断器，如跌落式熔断器，其典型故障有 动静触头接触不良造成的触头烧毁、损坏及设备缺相运行等。为计下游故障 对上游可靠性的影响，断路器和分段开关的不可靠开断率反映其拒动故障， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于元件的故障传递特性的配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：１）将配电网中连接主电源至备用电源路径上的串联元件和单个并联元件构成的网络称为主网络，配电网中删除主网络后任何一个连通的网络为支网络，支网络与主网络的联接点为分支节点；２）各支网络中从下往上，依次根据元件末节点的可靠性参数和该元件本身的可靠性参数计算该元件首节点的可靠性参数，并以此计算支网络中各节点的逆流可靠性参数；３）每个支网络用可靠性参数等于其分支节点逆流可靠性参数的一个等效元件替代，再采用故障模式影响分析法计算主网络中各节点的综合可靠性参数和各分支节点的顺流可靠性参数；４）各支网络从连接分支节点的元件开始，利用该元件的可靠性参数与其首节点的顺流可靠性参数计算该元件末节点的顺流可靠性参数，这样顺流逐个元件计算即得各节点的顺流可靠性参数；５）根据各节点的逆流可靠性参数与顺流可靠性参数计算支网络各节点的综合可靠性参数。

【技术特征摘要】
1、一种基于元件的故障传递特性的配电网可靠性评估方法，包括以下步骤1)将配电网中连接主电源至备用电源路径上的串联元件和单个并联元件构成的网络称为主网络，配电网中删除主网络后任何一个连通的网络为支网络，支网络与主网络的联接点为分支节点；2)各支网络中从下往上，依次根据元件末节点的可靠性参数和该元件本身的可靠性参数计算该元件首节点的可靠性参数，并以此计算支网络中各节点的逆流可靠性参数；3)每个支网络用可靠性参数等于其分支节点逆流可靠性参数的一个等效元件替代，再采用故障模式影响分析法计算主网络中各节点的综合可靠性参数和各分支节点的顺流可靠性参数；4)各支网络从连接分支节点的元件开始，利用该元件的可靠性参数与其首节点的顺流可靠性参数计算该元件末节点的顺流可靠性参数，这样顺流逐个元件计算即得各节点的顺流可靠性参数；5)根据各节点的逆流可靠性参数与顺流可靠性参数计算支网络各节点的综合可靠性参数。2、 根据权利要求所述的基于元件的故障传递特性的配电网可靠 性评估方法，所述步骤2)包括以下步骤(i)任取一末端元件&，如果它是开关或熔断器则从支网络中删 除它、再任取一个末端元件，置其首节点厶的逆流故障参数等于该元 件本身的故障参数&=《和<:=《，并称&为刚处理过的元件；(ii) 用V表示刚处理过的元件首节点，则元件。是刚处理过的 元件的紧邻上游元件，用力表示其首节点；(iii) 根据。计算元件A将J节点的逆流故障参数^和^传递到 节点力的值;i;和A，并称^为刚处理过的元件，再转到(ii);(iv) 上述(ii)和(iii)的过程反复进行，直到刚处理过的元件不 ^有紧邻上游元件止，完成元件&故障的逆流...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭建春，何禹清，江辉，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43[]