一种配电网网络健康指数评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配电网资产管理技术领域，具体涉及一种配电网网络健康指数评估方 法。
【背景技术】
[0002] 智能配电网的物理载体是所有新旧技术、新老设备和网络的集成，而设备和网络 的健康水平是所有其他工作的重要基础和支撑，是智能电网建设必不可少的基石。现代配 电网的复杂性、离散性、动态性、非线性、多目标性和不确定性，对规划提出了更高要求;智 能电网状态检测的应用范围已不再局限于电网装备的监测与管理、状态检修和全寿命周期 管理等，而将会进一步发展为基于风险的检修，并扩大到安全运行、优化调度、经济运营和 优质服务等领域，将为电网运行、综合管理等提供外延的应用支撑;未来智能电网的资产管 理也将远远超出传统电网资产管理的范畴，范围将大幅扩展、全方位覆盖，管理将更科学化 和智能化。然而所有智能配电网技术的发展，新技术的应用都基于对现有配电网的感知，特 别是对现有设备和网络健康状况的了解和知识积累。因此，全面系统地掌握现有配电网设 备和网络的健康水平，对现有配电网资产的精益化高效管理是智能配电网建设的出发点， 不仅可为电网风险控制和设备管理策略提供重要信息，而且能够保证电力系统的整体可靠 性，降低运维费用，提高投资回报率，为智能电网建设夯实基础。
[0003] 然而，现有健康指数的研究对象仅限于单个设备元件，尚未扩展到网络，且侧重于 已超期服役设备，以剩余寿命为主要目标。目前高压设备健康指数研究相对准确、成熟，配 电设备相对定性、粗放，同时在研究方法方面欠缺深入地理论研究和信息规律挖掘，模型比 较简单，常数和边界约束条件常取决于经验，侧重于自身故障模型、单个层次、单截面(静态 状态)的HI和故障后的结果，简单量化分析的方法和简单的健康指数评价指标，尚未将设备 健康指数与效率、规划、检修有机的结合起来。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种配电网网络健康指数评估方法，在复杂配 电网运行健康状况与人体健康状态相类比的基础上，使用健康指数描述配电网的功能和性 能表征，依据设备健康指数与故障率之间的模型关系以及故障模式与影响分析法(FMEA)建 立了配电网健康指数评估方法模型，可得出配电网的自身健康状况及其变化趋势，对已造 成或可能发生的异常病症，及早做出响应，保障其处于健康状态。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] -种配电网网络健康指数评估方法，其改进之处在于，包括：
[0007] (1)确定所述配电网供电区域范围；
[0008] (2)根据所述配电网的关键设备的健康指数HI和故障率λ的函数关系，确定所述关 键设备的故障率λ;
[0009] (3)对所述配电网进行化简；
[0010] (4)确定所述配电网的供电可靠率P;
[0011] (5)确定所述配电网网络健康指数HI'。
[0012] 优选的，所述步骤(2)中，确定第i类关键设备的年故障率?1，公式为：
[0013] pi = ru/NiX100% (1)
[0014] 式(1)中，m为第i类关键设备的年故障设备数量，^第1类关键设备总数；
[0015] 确定第i类关键设备的健康指数Hli和故障率&的函数关系，公式为：
[0016]
(：2>
[0017] 式(2)中，K为比例系数，C为曲线系数。
[0018] 进一步的，通过反演计算获取所述比例系数K和曲线系数C，公式为：
[0019]
(3)
[0020] 式(3)中，Pl为第i类关键设备的年故障率，m为第i类关键设备的年故障设备数量， 化第1类关键设备总数，K为比例系数，C为曲线系数，Nu为健康等级为j的第i类关键设备数 量，HIu为健康等级为j的第i类关键设备的健康指数的平均值。
[0021] 进一步的，所述第i类关键设备的健康等级分为四级，包括：当HL·属于(0,2]，所述 第i类关键设备的健康等级为一级，健康状态为良好，当HL·属于(2,4]，所述第i类关键设备 的健康等级为二级，健康状态为正常，当HL·属于(4,7]，所述第i类关键设备的健康等级为 三级，健康状态为较差，当Hli属于(7,10)，所述第i类关键设备的健康等级为四级，健康状 态为严重。
[0022] 优选的，所述步骤(3)中，采用网络等值法将所述配电网中分支馈线对主馈线的影 响等效为串联在主馈线的等效节点支路。
[0023] 进一步的，所述串联在主馈线的等效节点支路的故障率\的计算公式为：
[0024]
⑷
[0025]式(4)中，pb为所述分支馈线首端断路器的正确动作概率，η为所述分支馈线上受 断路器控制的节点元件个数，λ8为所述分支馈线上受断路器控制的节点元件的故障发生 率。
[0026] 优选的，所述步骤(4)中，利用故障模式与影响分析法，对所述配电网进行供电可 靠性评估，包括：
[0027] 将所述配电网转换为由串在主馈线上的并联结构组成的网络结构，所述网络结构 中，并联结构的供电可靠率Ρ'为：
[0028]
C5)
[0029]式(5)中，X为所述并联结构中元件个数，Pi为所述并联结构中第i个关键设备或等 效节点支路的故障率；
[0030]所述网络结构的供电可靠率P为：
[0031 ] C6)
[0032]式(6)中，y为所述网络结构中并联结构的个数。
[0033]优选的，所述步骤(5)中，确定所述配电网网络健康指数HI'，公式为：
[0034] HI7 =10/(l-ln P/C) (7)
[0035] 式(7)中，P为所述配电网的供电可靠率，C为曲线系数。
[0036] 优选的，在所述步骤(5)之后，还包括:根据所述配电网的健康指数HI'确定所述配 电网的健康状态；
[0037]当HV属于(0,2]，所述配电网的健康等级为一级，健康状态为良好，当HF属于(2， 4]，所述配电网的健康等级为二级，健康状态为正常，当Hf属于(4,7]，所述配电网的健康 等级为三级，健康状态为较差，当属于(7,10)，所述配电网的健康等级为四级，健康状态 为严重。
[0038] 优选的，所述配电网的关键设备包括:配电变压器、开关、架空线路和电缆。
[0039] 与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
[0040] (1)本发明提供的一种配电网网络健康指数评估方法，通过将健康指数理念从单 一设备扩展到群体设备和配电网络，可以综合衡量配电网络的健康水平，能够为国内外配 电行业海量群体配电设备及配电网的健康状况分析评估提供先进的技术手段和实用工具。
[0041] (2)本发明提供的一种配电网网络健康指数评估方法，不仅考虑了通过长期对设 备实际运行状况进行统计分析而得到的电气设备故障率，而且提出了基于健康指数的设 备当前状态下的故障率，使计算结果更加准确。
[0042] (3)本发明提供的一种配电网网络健康指数评估方法，在借鉴国际先进经验的基 础上，从全新视角建立了群体设备和网络的健康指数评估方法，改变了长期以来可靠性研 究仅侧重于单一设备在某一时刻、单截面(静态状态）、故障后的结果和因果关系的研究，为 配电网资产管理在宏观与微观层面的结合提供了基础理论和技术手段，为智能配电网建设 奠定了坚实基础。
[0043] (4)本发明提供的一种配电网网络健康指数评估方法，可以为配电网规划、检修与 运行等资产管理环节提供全新的视角与维度，促进配电网资产管理从定性到定量的跃升， 具有很强的工程应用价值，能够有效推进配电网资产管理向精益化、科学化、系统化迈进， 有效提升电网供电可靠性，实现配电网效益的最大化。
【附图说明】
[0044] 图1是本发明提供的一种配电网网络健康指数评估方法流程图；
[0045] 图2是本发明实施例中配电网复杂网络图；
[0046] 图3是本发明实施例中配电网化简示意图；
[0047] 图4是本发明实施例中配电网辐射状馈线网络；
[0048] 图5是本发明实施例中并联结构组成的网络结构示意图；
[0049] 图6是本发明实施例中配电网系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0051] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052] 本发明提供了 一种配电网网络健康指数评估方法，如图1所示，包括：
[0053] (1)确定所述配电网供电区域范围；
[0054] (2)根据所述配电网的关键设备的健康指数HI和故障率λ的函数关系，确定所述关 键设备的故障率λ;
[0055] 其中，所述配电网的关键设备包括:配电变压器、开关、架空线路和电缆。
[0056] (3)对所述配电网进行化简；
[0057] (4)确定所述配电网的供电可靠率Ρ;
[0058] (5)确定所述配电网网络健康指数HF。
[0059] 具体的，所述步骤(2)中，确定第i类关键设备的年故障率?1，公式为：
[0060] pi = ru/NiX100% (1)
[0061] 式(1)中，m为第i类关键设备的年故障设备数量，^第1类关键设备总数；
[0062] 确定第i类关键设备的健康指数Hli和故障率&的函数关系，公式为：
[0063]
(.2)
[0064]式(2)中，K为比例系数，C为曲线系数。
[0065] 其中，通过反演计算获取所述比例系数K和曲线系数C，公式为：
[0066]
(3)
[0067] 式(3)中，Pi为第i类关键设备的年故障率，m为第i类关键设备的年故障设备数，Ni 第i类关键设备总数，K为比例系数，C为曲线系数，化为健康等级为j的第i类关键设备数量， HIu为健康等级为j的第i类关键设备的健康指数的平均值。
[0068] 其中，各类关键设备对应其各自的比例系数K和曲线系数C。
[0069] 所述第i类关键设备的健康等级分为四级，包括：当HL·属于(0,2]，所述第i类关键 设备的健康等级为一级，健康状态为良好，当Hli属于(2,4]，所述第i类关键设备的健康等 级为二级，健康状态为正常，当HL·属于(4,7]，所述第i类关键设备的健康等级为三级，健康 状态为较差，当HL·属于(7,10)，所述第i类关键设备的健康等级为四级，健康状态为严重。
[0070] 在所述步骤(2)之后还包括:步骤(