本申请涉及配电网抗灾害评估
技术领域：
，尤其涉及一种用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法。
背景技术：
：对于一些地形地貌复杂或沿海地区，台风、暴雨和泥石流等极端自然灾害频发，随着配电网规模日渐庞大，极端自然灾害对配电网运行造成的影响十分突出，常常造成配电网发生大规模故障。如此，提高配电网抗灾害能力，减小停电时间，对社会发展和经济繁荣具有重要意义。目前，世界各国都在大力研究清洁能源技术，以缓解日益严重的能源环境危机。风能、太阳能等可再生能源以其低碳环保特性成为传统化石燃料重要的替代能源，由于分布式电源(distributedgeneration,dg)等“反负荷特性”终端接入电网后，可以从电网末端为重要负荷提供功率支持，因此，在发生大规模故障后，“反负荷特性”特性终端接入的配电网的停电范围和停电时间更小，抗灾害能力更强。但分布式发电多受气候等自然因素的影响，其发电的功率、发电量、电能质量等不稳定，因而评估含dg等“反负荷特性”终端接入配电网的抗灾害能力，并比较各种“反负荷特性”终端接入方案对配电网抗灾害能力提升程度是亟待解决的实际问题，具有良好的理论价值和应用价值。技术实现要素：本申请提供了一种用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法，用于评估“反负荷特性”终端接入对配电网抗灾害能力提升程度。本申请提供了一种用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法，所述方法包括以下步骤：通过风灾影响计算得到配电网的风力载荷统计配电网受灾程度；统计“反负荷特性”终端的特性，计算灾害期间所述“反负荷特性”终端的出力；结合配电网受灾程度和灾害期间所述“反负荷特性”终端的出力，确定灾害期间配电网的供电负荷，统计得到灾害情况下配电网的负荷曲线；根据灾害情况下配电网的负荷曲线，计算接入“反负荷特性”终端前和后配电网抗灾害能力指标；计算接入“反负荷特性”终端后配电网抗灾害能力提升程度。可选的，上述方法中，所述计算灾害期间所述“反负荷特性”终端的出力，具体包括：模拟计算风机所处位置实时风速，得到风机出力公式其中，pw和pr分别为风机实时出力和额定功率，参数a、b、c为风机出力曲线非线性部分的多项式拟合系数，vci为切入风速，vw为风机所处位置的实时风速，vr为风机额定风速，vco为风机风速。可选的，上述方法中，所述模拟计算风机所处位置实时风速，具体为：vrmax为气旋中心的最大风速，rmax为最大风速半径，r为风机到风场中心距离。可选的，上述方法中，所述计算灾害期间所述“反负荷特性”终端的出力，还包括：计算光伏阵列实时出力，pb和psn分别为光伏实时出力和额定功率；gbt和gstd分别为实时光强和额定光照强度；rc为特定强度的光强。可选的，上述方法中，根据灾害情况下配电网的负荷曲线，计算接入“反负荷特性”终端前和后配电网抗灾害能力指标，具体为：根据灾害情况下配电网的负荷曲线获得电网抗灾害能力公式其中，其中，为场景n的供电量缺失程度，为灾害天气下的实际负荷曲线的负荷均值，为如未受灾害影响系统运行时的目标负荷曲线的负荷均值，resn为灾害缺失面积。可选的，上述方法中，所述计算接入“反负荷特性”终端后配电网抗灾害能力提升程度，具体为：taf＝afdg1-af0，其中，afdg1为接入“反负荷特性”终端后的配电网抗灾害能力指标，af0为无接入“反负荷特性”终端的配电网抗灾害能力指标，比较接入dg前后配电网抗灾害能力指标变化，获得配电网抗灾害能力提升程度。本发明的目的在于提出一种用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法，用于评估“反负荷特性”终端接入对配电网抗灾害能力提升程度，该方法以风灾为例建立了自然灾害对配电网的影响模型；在考虑dg等反负荷特性终端的在灾害天气的出力特性和负荷重要性的基础上，建立了灾害下的负荷削减模型；从而可以计算得到“反负荷特性”终端接入对配电网抗灾害能力提升程度，能够了解到dg等“反负荷特性”终端接入配电网对配电网的抗灾害能力影响，从而促进dg等“反负荷特性”终端在配电网中的应用。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法的流程图；图2为本申请实施例提供的故障率与风速的关系曲线图；图3为本申请实施例提供的负荷曲线图；图4为本申请实施例提供的配电网结构图。具体实施方式本申请提供的用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法，用于评估“反负荷特性”终端接入对配电网抗灾害能力提升程度，用以反映“反负荷特性”终端对配电网抗灾害能力提升的影响。参见图1，图1为本申请实施例提供的用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法的流程图，所述方法具体包括一下步骤：s101：通过风灾影响计算得到配电网的风力载荷统计配电网受灾程度。极端灾害往往会造成配电网元件的受力载荷显著增大，导致配电线路发生倒杆、断线，造成线路和分布式电源等设备的故障停运，评估“反负荷特性”终端接入对配电网抗灾害能力提升程度，要以配电网受灾的严重程度为基础，灾害对配电网的影响主要是通过力学载荷产生的，因此配电网受灾影响的严重度可以通过分析灾害产生的力学载荷来进行，本申请以风力载荷为例说明载荷对配电网影响程度的计算过程。风灾对配电网的影响程度主要与配电网所处位置的风速有关。风场为轴对称的圆形漩涡，从而模拟各点的风速、风向，风场中有一个圆环为最强烈风带，气旋中心与该位置的距离即最大风速半径及该处的风速分别为：上式中，vt为台风整体移动速度，△p为热带气旋外围气压与台风中心气压的压差，vgx为最大梯度风速，计算方法分别为：其中，f为地球自转科氏力参数；△p0为台风登陆前气压差；为登陆海岸线与台风运动方向夹角；t为登陆时间。风场模拟圆上各点的风速大小v与该点到风场中心距离r之间的关系为由此可计算出可得配电网所处位置的风速。s102：统计“反负荷特性”终端的特性，计算灾害期间所述“反负荷特性”终端的出力。“反负荷特性”终端包括风机、光伏阵列或储能装置等。灾害天气下的风力发电出力与风机所处位置的实时风速有关，由风场模型可以得到各点风速，进而通过风机出力曲线对应得到风机实时出力，风机出力曲线的表达式为式中，pw和pr分别为风机实时出力和额定功率，参数a、b、c为风机出力曲线非线性部分的多项式拟合系数，vci为切入风速，vw为风机所处位置的实时风速，vr为风机额定风速，vco为风机风速。风速介于额定风速与切出风速之间时，风机出力为额定值。如果为强度较弱的热带风暴或强热带风暴最大风速半径不经过风电场，风速较大，因而能促使风电场的发电量增加。风速超过切出风速时，出于安全因素的考虑，风机将停止工作。台风强度较强且最大风速半径经过风电场时，风速的变化剧烈，因此为避免频繁开停机现象，这种情况下应提前使风机停机。光伏阵列的实时输出功率主要与实时的光照强度和温度有关。但考虑到温度的影响较小，且一般光伏阵列均配备了电压追踪装置，故而可以认为光伏的实时出力主要取决于光照强度。光伏阵列的实时出力采用如下模型：其中，pb和psn分别为光伏实时出力和额定功率；gbt和gstd分别为实时光强和额定光照强度；rc为某一特定强度的光强，在该光强下光伏出力与光强的关系开始由非线性变为线性。当强风力作用于光伏电池板时，可能造成光伏支架的断裂，影响灾害期间光伏的正常运行。一般光伏电池板所受的背向风力载荷较大，计算方法为式中：θ1为安装倾角；vpv为光伏板所处位置的风速；s为光伏板面积。储能装置以蓄电池为例，采用kibam模型，当大规模故障发生时，蓄电池位于孤岛中，在其最大充放电约束下由风机光伏充电或为负荷供电。s103：结合配电网受灾程度和灾害期间所述“反负荷特性”终端的出力，确定灾害期间配电网的供电负荷，统计得到灾害情况下配电网的负荷曲线。当线路本身的元件强度大于其所承受的载荷时，线路可以可靠运行，配电网架空线路受到的风力载荷与线路所在位置的风速、导线外径成正比，具体表达式为n1＝0.75v2dsin2θ，其中，v为电网架空线路所处位置的风速，d为导线外径；θ为风向与线路的夹角。在风灾强风速的影响下，部分配电网架空线路发生断线故障，线路故障率与风速之间的关系曲线如图2所示。由风速对应得到线路故障率，风速越大，断线故障线路越多。根据各条线路在灾害期间的故障率，采用蒙特卡洛模拟的方法抽取故障元件，生成故障场景。大规模故障发生后，大量负荷失电，剩余部分负荷通过上级电源供电或由dg供电，待风灾过境后，故障修复，负荷逐渐恢复供电。对于“反负荷特性终端”接入的配电网，当灾害发生时，重要负荷与dg运行在孤岛模式，从而保证其持续供电。考虑到dg等“反负荷特性终端”出力是实时波动的，当dg出力较小时，需要先保证重要负荷供电，因此在上级电源和“反负荷特性终端”提供的功率支持的共同作用下，以恢复重要负荷最多为目标，确定灾害期间可以供电的负荷。其中，wj为负荷j的权重，负荷越重要权重越大，i级负荷为1，ii级负荷为0.1，iii级负荷为0.01；pj,tl为正常供电负荷j在t时刻的有功功率。根据灾害期间可以供电的负荷统计得到相应的灾害情况下的负荷曲线的变化过程的示意图l(t)如图3所示，图3中，t1～t2阶段为灾害发生，故障逐渐扩大阶段，故障元件数增多，负荷水平整体呈下降趋势。t2～t3阶段为故障最严重阶段，负荷水平最低。t3时刻开始修复故障，t3～t4阶段为故障修复阶段，负荷逐渐恢复。t1～t4之间灾害负荷曲线和目标负荷曲线之间所围区域为缺失面积resn。s104：根据灾害情况下配电网的负荷曲线，计算接入“反负荷特性”终端前和后配电网抗灾害能力指标。根据灾害情况下的负荷曲线可得，配电网抗灾害能力可用如下公式表示：其中，为场景n的供电量缺失程度，为灾害天气下的实际负荷曲线的负荷均值，为如未受灾害影响系统运行时的目标负荷曲线的负荷均值，resn为灾害缺失面积。该指标越大，负荷曲线缺失面积越小，说明在灾害期间配电网的负荷损失较小，恢复正常供电越快，配电网抗灾害能力越强。s105：计算接入“反负荷特性”终端后配电网抗灾害能力提升程度。比较接入“反负荷特性”终端前后配电网抗灾害能力，比较得接入“反负荷特性终端”dg后对配电网抗灾害能力提升程度，可表示为：taf＝afdg1-af0，其中，afdg1为接入“反负荷特性”终端后的配电网抗灾害能力指标，af0为无接入“反负荷特性”终端的配电网抗灾害能力指标，比较接入dg前后配电网抗灾害能力指标变化，获得配电网抗灾害能力提升程度。本申请提供的用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法，用于评估“反负荷特性”终端接入对配电网抗灾害能力提升程度，该方法以风灾为例建立了自然灾害对配电网的影响模型；在考虑dg等反负荷特性终端的在灾害天气的出力特性和负荷重要性的基础上，建立了灾害下的负荷削减模型；从而可以计算得到“反负荷特性”终端接入对配电网抗灾害能力提升程度，能够了解到dg等“反负荷特性”终端接入配电网对配电网的抗灾害能力影响，从而促进dg等“反负荷特性”终端在配电网中的应用下面结合具体实例对本申请实施例提供的用于评估配电网抗灾害能力提升程度的方法进行详细说明。配电网结构如附图4所示，线路的长度如表1所示，地理走向如图4所示，数字表示馈线段编号，馈线段1、6、11、16、19、25、31、37处有断路器，馈线段4、28处有隔离开关。图4中圆圈标号表示负荷点位置，负荷点负荷均值如表2所示。负荷的重要程度分类：1级负荷节点为1、12～13、18、20、31；2级负荷节点为3～4、6、8、10～11、15、17、23；其余为3类负荷。台风移动方向与馈线2呈45°方向，移动速度为6m/s，登陆位置距该配电网182km。表1：长度/km馈线段序号0.62,3,8,9,12,13,17,19,20,24,25,28,31,340.751,5,6,7,10,14,15,22,23,26,27,30,330.84,11,16,18,21,29,32,381.637,392.536,40,35表2：负荷点序号负荷均值/kw负荷点序号负荷均值/kw1,24,29358.17,21781.82,19,30382.58,14,16,22356.73,26,27650.39,23,31757.64,18696.110,11,12340.95,28458.713,20500.26,25387.215,17,32602.5“反负荷特性终端”接入方案1中dg接入位置如图4所示，每处dg包含5台风机、5个光伏阵列和总容量12000kwh的蓄电池组，1台风机额定功率335kw。光伏板面积s取0.97m2，安装倾角θ1＝24.5°。根据上述已知条件进行计算，灾害往往会导致多个元件故障的大规模故障场景。以线路4、26、36和38故障为例，灾害期间各阶段负荷水平和缺失面积如表3所示。表3：由表3可知，故障最严重阶段含dg配电网所带负荷约为正常运行的55％(8.02/14.68＝0.55)，较不含dg配电网可以多供给5.15mw负荷(8.02-2.87＝5.15)。dg接入配电网后，灾害期间dg可以支撑重要负荷供电，负荷曲线的缺失面积减少了约47％((229.91-122.58)/229.91＝0.47)。因此，“反负荷特性终端”接入可以提高配电网抗灾害能力。抽样生成并计算各故障场景下的负荷曲线缺失面积，代入配电网抗灾害能力公式可以得到相应的配电网抗灾害能力指标。各种“反负荷特性终端”接入方案下的抗灾害能力如表4第一行所示。代入配电网抗灾害能力提升程度公式可得配电网抗灾害能力的提升程度评估结果如表4第二行所示所示。其中“反负荷特性终端”接入方案2是在方案1的基础上再在节点7、13处接入dg。表4：不接入接入方案1接入方案2配电网抗灾害能力0.5930.7830.814抗灾害能力提升程度-0.1900.221由表4数据可知，对于不含dg配电网，灾害过程中负荷量仅为正常情况下的59.3％。在网架结果和元件强度不变的情况下，dg接入使配电网抗灾害能力提高，有78.3％的负荷可以正常供电。接入方案2中，dg总容量增大，配电网抗灾害能力进一步提升为0.814。接入方案2对配电网抗灾害能力的提升效果更大。对于常受灾害天气影响的地区，应多为重要负荷位置接入dg，从而有效提高该区域配电网的抗灾能力。以上所述的本申请实施方式，并不构成对本申请保护范围的限定。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12