专利名称：一种基于模式的大规模中压配电网供电可靠性评估方法
技术领域：
本发明属于电网规划建设领域，涉及一种基于模式的大规模中压配电网供电可靠 性评估方法。
背景技术：
配电网供电可靠性的定量评估是在配电网现有运行状态的基础上，为了规划、设 计和建设新的系统，或者扩建、改造和发展现有配电网供电能力而进行的可靠性估计。通过 可靠性评估来比较不同的配电网规划与改造方案的可靠性，最终确定经济、合理的方案。配 电网供电可靠性的定量评估可以改善和促进电力工业的生产技术和管理，为配电网规划和 改造提供科学的依据。配电网中由于设备元件众多，网络结构复杂，运行方式多种多样，给供电可靠性评 估工作带来了很大困难，难以满足工程实际应用要求。目前计算电力系统供电可靠性指标 的方法主要有模拟法和解析法这两大类。其中，模拟法灵活且不受系统规模的限制，但耗时 多且精度不高，这种方法主要用于发、输电组合系统及变电站的可靠性评估中。解析法可进 一步分为状态空间法和网络法。以马尔可夫模型来描述的状态空间法能较好的处理各种复 杂的情况，但当系统规模很大、结构很复杂时，该方法将变得十分繁杂；网络法是配电网可 靠性分析中最为流行的方法，诸如故障模式影响分析法(FMEA)、故障遍历法等。其中，故障 模式影响分析法是最传统的配电网供电可靠性评估方法，这种方法原理简单、清晰，模型准 确，但是，它的计算量随元件数目的增加成指数增长，面对大规模复杂配电网络，该方法也 将面临难以克服的“计算灾”，因此需要进行改进。改进的配电网可靠性评估方法的解析法 有最小路法、等值法、最小割集法等。进行配电网供电可靠性评估，首先需要构建评估模型，其中网络模型是评估模型 的基础。对于中小规模配电网(如包含几十条到一百多条配电线路)而言，进行详细建模 评估与分析是可行的，但如果对大规模配电网(如包含上千条配电线路)进行完整详细建 模，其工作量将非常巨大，一方面因为中压配电网具有线路多、设备多、接线模式复杂，运行 方式变化多等特点，另一方面由于中压配电网结构变化多、更新快，一个确定的计算模型将 很快不符合实际情况。因此，对大规模配电网进行详细和精确建模费时费力，使可靠性相关 分析不能在日常工作中得到有效贯彻。大规模中压配电网络的计算和评估模型应该具有可 快速建立、快速计算、适应性良好的特点，可以根据配电网的实际情况随时进行调整。现有 针对大规模复杂配电系统可靠性评估的方法，往往是在最小路法和最小割集法法等方法的 基础上进行改进，并不能解决建模工作量大的问题。目前在这一领域并没有能兼顾准确性 和工程实用性的方法。为此，本发明提出网络可靠性特征模式理论。在对大规模配电网进行可靠性分析 的时候，可以根据线路的网络结构特征将线路划分为若干种模式，近似认为每一种模式中 的线路具有相同的可靠性。这里需要关注的主要是影响线路可靠性的网络结构特征，如线 路的长度、类型、负载率、负荷点数、分段和联络情况等。可靠性特征模式简化建模法的理论
3基础是配电线路结构及运行方面的相似性。实际上，配电网在建设和运行时往往都遵循一 定的模式。将所有线路按照模式分类后，可以对每一个模式中有代表性的线路建立详细的计 算模型，得到精确的可靠性指标。利用每个模式中使用精确模型计算的线路的评估指标可 以得到该模式的可靠性指标期望值，进而可对整个网络的可靠性做出评估。
发明内容
本发明提供了一种基于模式分析的用于大规模中压配电网供电可靠性评估的方 法。对于大规模中压配电网(如具有上千条中压线路的配电网)，进行详细的供电可靠性评 估与分析具有相当大的工作量和实施难度。本方法考虑到在同一地区配电网中，一般都会 存在一定数量的在结构特性、电气特性、供电可靠性等方面相近的线路，通过采用某种模式 分类和分析方式，可以将这些线路分成若干类线路组。属于同一线路组中的线路可认为具 有同样的可靠性特征，这样的一个线路组就构成一种“模式”，进而可以从“模式”的角度进 行分析，大大降低可靠性评估的工作量和分析难度。由于这种模式分类方式主要基于配电 网结构相关因素，因此称为“网络可靠性特征模式”。适用于大规模中压配电网供电可靠性 评估。本发明的一种基于模式的大规模中压配电网供电可靠性评估方法，包括以下步 骤(1)大规模复杂配电网的简化建模对大规模中压配电网的网络结构进行基本简化，以便于后续线路模式分析和典型 线路的精确建模计算，所述简化的手段包括负荷点合并，将同一个分段内的多个负荷归并 到一个负荷点上的多个用户；线段简化，将无开关分隔的所有线段合并为一个线段，在不影 响连接关系的前提下，忽略一些较短的线段；分支线合并，将距离较近的分支线合并，得到 简化后的配电网络结构模型，简化后的网络结构模型包含的信息有线路的长度、负荷点数、 分段数和联络数；(2)选择线路的可靠性相关特征集合配电线路的特征是指线路的某一重要属性，其全部特征可视为一个特征集合，所 述配电线路的特征包括线路性质、线路类型、线路长度、线路负载率、负荷点数量、线路分段 数和线路联络数，其中若干种特征对线路的可靠性影响较为显著，将这些特征所形成的集 合称为可靠性相关特征集合；(3)网络可靠性特征模式划分以所述可靠性相关特征集合作为线路模式划分的主要依据，每个特征按照取值范 围分为若于区间，所有特征的取值范围通过组合形成了若干种模式，每条线路都归属于某 一个模式，而每种模式中的线路都具有相似的结构特征；(4)对每种模式选取典型区域或线路进行详细建模和精确评估从每个模式中选取若干条具有代表性的线路进行精确的可靠性评估，精确评估可 采用经典的可靠性评估方法，包括故障模式影响分析法和最小割集法等，一个模式中精确 评估结果的平均值或按照用户数量或负荷大小的加权平均值可以作为该模式的供电可靠 性评估结果，该模式内的线路可认为具有相同的供电可靠性；
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或选择若干个包含多条线路的典型区域中压配电网进行可靠性详细建模和精确 评估，分别对每条线路的中压配电网进行详细建模和精确评估，由于所述典型区域中的线 路往往可以涵盖绝大多数特征模式，其结果可直接用来作为模式的评估结果，对未被典型 区域所涵盖的模式，可以再单独选择典型线路进行评估；(5)应用典型线路精确评估结果对全域大规模配电网供电可靠性进行评估得到典型线路供电可靠性评估结果后，再结合区域网络可靠性特征模式划分结 果，将各模式典型线路精确评估结果的平均值作为该模式的供电可靠性评估结果，进而可 以最终得到全域大规模配电网供电可靠性评估结果。其中，网络可靠性特征模式划分方法如下考虑各个特征参数对可靠性影响的程度有所不同，对依据影响程度由大到小进行 排序，为了便于模式的表示和识别，每个特征参数的区间使用两个字符表示，模式使用所有 特征参数合成的一个字符串作为标识；其中，对于一些网络结构较为特殊的线路，可以单独处理。其中，专用线路划分模式时不把联络数作为一个特征参数。本发明技术方案的优点是(1)大幅度降低大规模中压配电网供电可靠性评估的建模工作量，显著减少计算 量，本方法可应用于我国各类地区大规模中压配电网的供电可靠性评估、分析与优化当中。(2)通过分析网络可靠性特征模式的线路结构特征，可以为每一种模式下的线路 设定一个网络结构优化方向，作为配电网可靠性规划的重要依据之一。(3)与典型区域或线路的精确评估相结合，便于对大规模中压配电网供电可靠性 进行深入分析，寻找可靠性薄弱环节，从网络、设备、技术，甚至管理方面提出有针对性的指 导意见，以提高供电可靠性。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1示出了基于模式的可靠性评估方法流程图。图2示出了线路的可靠性特征模式。图3示出了本方法的原理示意图。图4示出了相对集中的线路的特征模式分布。
具体实施例方式本方法主要针对大规模中压配电网的供电可靠性评估，具体实施方案如下。(1)简化建模首先要对线路的网络结构进行基本简化，以便于后续线路模式分析，以及典型线 路的精确建模。简化手段如下 负荷点合并将同一个分段内的多个负荷归并到一个负荷点上的多个用户。 线段简化将无开关分隔的所有线段合并为一个线段；在不影响连接关系的前 提下，忽略一些较短的线段。 分支线合并将距离较近的分支线合并。
经过以上手段简化，可以有效的减少每一条线路的线段数和负荷点数，得到简化 后的配电网络结构模型。简化后的网络结构模型主要包含的信息是线路的长度、类型(电 缆或架空)、负荷点数、分段数、联络数等。(2)选择线路的可靠性相关特征集合配电线路的特征指线路的某一重要属性，其全部特征可视为一个特征集合。这些 特征包括线路性质(公用、专用)、线路类型(电缆或架空)、线路长度、线路负载率、负荷点 数量、线路分段数、线路联络数等。其中若干种特征对线路的可靠性影响较为显著，将这些 特征所形成的集合称为可靠性相关特征集合。(3)网络可靠性特征模式划分网络可靠性特征模式划分以可靠性相关特征集合为依据，包括与网络相关的6种 主要因素，分别是 线路类型即架空线路、电缆线路； 线路长度即线路总长度； 线路负载率即线路最大负载率； 负荷点数即线路中压用户数量，一般即配电变压器的数量； 分段数线路分段数量； 联络数线路联络数量；将以上因素作为模式划分的主要特征参数，同时结合地区特征，可确定出各模式 的具体划分方法。以某区域中压配电网为例，可形成如表1所示的划分方法表1网络可靠性特征模式划分
权利要求
一种基于模式的大规模中压配电网供电可靠性评估方法，其特征在于包括以下步骤(1)大规模复杂配电网的简化建模对大规模中压配电网的网络结构进行基本简化，以便于后续线路模式分析和典型线路的精确建模计算，所述简化的手段包括负荷点合并，将同一个分段内的多个负荷归并到一个负荷点上的多个用户；线段简化，将无开关分隔的所有线段合并为一个线段，在不影响连接关系的前提下，忽略一些较短的线段；分支线合并，将距离较近的分支线合并，得到简化后的配电网络结构模型，简化后的网络结构模型包含的信息有线路的长度、负荷点数、分段数和联络数；(2)选择线路的可靠性相关特征集合配电线路的特征是指线路的某一重要属性，其全部特征可视为一个特征集合，所述配电线路的特征包括线路性质、线路类型、线路长度、线路负载率、负荷点数量、线路分段数和线路联络数，其中若干种特征对线路的可靠性影响较为显著，将这些特征所形成的集合称为可靠性相关特征集合；(3)网络可靠性特征模式划分以所述可靠性相关特征集合作为线路模式划分的主要依据，每个特征按照取值范围分为若干区间，所有特征的取值范围通过组合形成了若干种模式，每条线路都归属于某一个模式，而每种模式中的线路都具有相似的结构特征；(4)对每种模式选取典型区域或线路进行详细建模和精确评估从每个模式中选取若干条具有代表性的线路进行精确的可靠性评估，精确评估可采用经典的可靠性评估方法，包括故障模式影响分析法和最小割集法，一个模式中精确评估结果的平均值或按照用户数量或负荷大小的加权平均值可以作为该模式的供电可靠性评估结果，该模式内的线路可认为具有相同的供电可靠性；或选择若干个包含多条线路的典型区域中压配电网进行可靠性详细建模和精确评估，分别对每条线路的中压配电网进行详细建模和精确评估，由于所述典型区域中的线路往往可以涵盖绝大多数特征模式，其结果可直接用来作为模式的评估结果，对未被典型区域所涵盖的模式，可以再单独选择典型线路进行评估；(5)应用典型线路精确评估结果对全域大规模配电网供电可靠性进行评估得到典型线路供电可靠性评估结果后，再结合区域网络可靠性特征模式划分结果，将各模式典型线路精确评估结果的平均值作为该模式的供电可靠性评估结果，进而可以最终得到 全域大规模配电网供电可靠性评估结果。
2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于网络可靠性特征模式划分方法如下考虑各个特征参数对可靠性影响的程度有所不同，对依据影响程度由大到小进行排序，为了便于模式的表示和识别，每个特征参数的区间使用两个字符表示，模式使用所有特 征参数合成的一个字符串作为标识；
3.如权利要求2所述的评估方法，其特征在于对于一些网络结构较为特殊的线路，可 以单独处理。
4.如权利要求3所述的评估方法，其特征在于专用线路划分模式时不把联络数作为一 个特征参数。
全文摘要
本发明提供了一种基于模式分析的用于大规模中压配电网供电可靠性评估的方法。对于大规模中压配电网，进行详细的供电可靠性评估与分析具有相当大的工作量和实施难度。本方法考虑到在同一地区配电网中，线路在结构特性、电气特性、供电可靠性等方面具有相似性，选取一组线路结构特征作为分类的依据，具有相似结构特征的线路属于同一个模式，每个模式的可靠性指标可用其中的典型线路代表，这样大大降低可靠性评估的工作量和分析难度。由于这种模式分类方式主要基于配电网结构相关因素，因此称为“网络可靠性特征模式”。该方法适用于大规模中压配电网供电可靠性评估。
文档编号H02J3/00GK101984533SQ20101051244
公开日2011年3月9日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者刘伟, 周莉梅, 崔艳妍, 张谦, 杨林, 王之伟, 王旭, 苏剑, 赵大溥, 钱朝阳, 陈楷, 龙禹 申请人:中国电力科学研究院;江苏省电力公司南京供电公司