一种独立微网供电系统及其供电可靠性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种独立微网供电系统及其供电可靠性评估方法，特别是设及一种适 用于基于潮流平衡的供电可靠性评估方法。
【背景技术】
[000引随着能源需求的不断增长，温室效应愈加明显，利用风能、太阳能等的可再生能源 发电技术迅速成为当今应对能源和环境危机的重要手段。独立微网供电系统能将多种类型 的分布式发电单元组合在一起，有效实现多种能源互补，提高整个系统的能源利用率和供 电可靠性。在偏远和海岛地区，独立微网供电系统是解决其供电问题的有效手段之一。
[0003] 可再生能源往往具有随机性、间歇性的特点。在独立微网供电系统规划设计中，如 何在充分利用可再生能源的同时保证系统的供电可靠性是需要关注的关键问题之一。现有 规划方法中通常只是将容量不平衡度作为系统的可靠性指标。为进一步考虑设备故障影 响，需要在规划设计中加入可靠性评估环节，采用合适的可靠性评估方法评价系统的可靠 性水平。
[0004] 然而，目前独立微网供电系统的可靠性评估方法基本只围绕独立系统中的发 电-负荷容量平衡进行可靠性评估，不能满足独立微网的规划设计需求。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种供电可靠性评估更精准的独立微网供电系 统及其供电可靠性评估方法。
[0006] 随着独立微网供电系统规模的增加，在可靠性评估中还应该考虑网架结构的影 响，现有独立微网供电系统供电可靠性评估中，并没有考虑设备故障带来的影响，由于网架 结构复杂、负荷节点较多，中压独立微网供电系统在结构上更接近含分布式电源的配电系 统。目前已经存在一些针对含分布式电源的配电系统的研究，在考虑系统网架结构的基础 上，分析了分布式电源与储能装置接入对配电系统可靠性的影响。但不同的是，含分布式电 源的配电系统长期并网运行，而独立微网供电系统却始终处于离网状态，需要完全依靠微 网内的电源实现电力平衡。该一特点决定了中压独立微网供电系统的电压问题比配电系统 更为突出，由于配电线路中较高的阻性，因此电压同时受有功平衡和无功平衡的双重影响。 而在该一点上，现有方法均只考虑系统内的有功平衡，忽略了系统内无功平衡及其带来的 电压问题。
[0007] 本发明采用的技术方案如下；
[000引一种独立微网供电系统，其特征在于；将独立微网供电系统划分为不同的馈线区 域；主控电源采用集中接入方式，经变压器与不同的馈线区域相连；还包括可再生能源发 电机和或储能装置，设置在变压器高压侧相连的母线上或设置在馈线区域内部。
[0009] 还包括自动保护装置，设置在变压器高压侧和馈线区域入口，用于故障时自动切 断故障区域与供电系统其它区域的连接。
[0010] 还包括手动隔离开关，设置在供电系统网架结构的分支上，用于对相应负荷点的 切除操作。
[0011] 一种基于上述独立微网供电系统的供电可靠性评估方法，包括容量不平衡供电可 靠性评估，其特征在于；还包括设备故障供电可靠性评估；具体方法步骤为：
[0012] 一、将独立微网供电系统划分为不同的馈线区域，读取系统内可再生能源发电机 组、不可再生能源发电机组和储能装置的电源设备运行参数和故障参数，W及馈线区域的 基本潮流信息和故障信息；
[0013] 二、根据所有电源设备和馈线区域的故障参数，对所述电源设备和馈线区域进行 时刻状态抽样，得到所述电源设备和馈线区域的状态变化循环序列；
[0014] S、将所述状态变化循环序列与系统的拓扑结构相结合，得到系统在各仿真步长 下的正常联通区域；
[0015] 四、根据所述系统正常连通区域内的可调度电源种类，选择协调运行策略初步判 断系统的有功平衡，并记录不可再生能源发电机组的开启台数、储能装置的充放电功率和 可再生能源发电机组的过剩功率的有功调度信息；
[0016] 五、根据所述有功调度信息，利用潮流计算得到系统的有功功率缺额和无功功率 缺额；
[0017] 六、根据所述系统有功功率缺额和无功功率缺额，对不可再生能源发电机组和储 能电池的调度指令进行修正，并调用可中断负荷的负荷削减表，得到系统中全部负荷点在 各仿真步长下的停电情况；
[001引走、根据所述负荷点在各仿真步长下的停电情况，统计各负荷点在每个周期内的 停电频率、停电时间和停电量，并根据所述负荷点所在区域，统计各馈线区域与整个系统在 每个周期内的停电时间和停电量，进而得到负荷点、馈线区域和系统S级可靠性指标。
[0019] 所述步骤二中，利用序贯蒙特卡洛模拟法进行所述时刻状态抽样。
[0020] 所述步骤走中，根据每个负荷点在各仿真步长下的停电状态与停电量，统计各负 荷点在每个周期内的停电频率、停电时间和停电量作为负荷点可靠性指标。
[0021] 所述步骤走中，根据所述负荷点的停电状态、停电量及其所属馈线区域，得到各馈 线区域在各仿真步长下的停电状态与停电量，并统计各馈线区域在每个周期内的平均停电 时间和平均停电量作为馈线区域可靠性指标。
[0022] 所述步骤走中，根据所述馈线区域的停电状态、停电量，得到所述系统在各仿真步 长下的停电状态与停电量，并统计所述系统在每个周期内的平均停电时间和平均停电量作 为系统可靠性指标。
[0023] 所述周期为1年，所述仿真步长为1小时。
[0024] 一与现有技术相比，本发明的有益效果是：不仅考虑了容量不平衡对供电可靠性 的影响，还考虑了设备故障和网架结构对供电可靠性的影响，能够更精确的评估独立微网 供电系统供电可靠性，能更有效实现多种能源互补，提高整个系统的能源利用率和供电可 靠性。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明其中一实施例的系统结构示意图。
[0026] 图2为本发明供电可靠性评估方法其中一实施例的流程示意图。
[0027] 图3为本发明其中一实施例的硬充电策略流程示意图。
[002引图4为本发明其中一实施例的修成策略流程示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0030] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加W替换。目P，除非特别叙述，每个特征 只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0031] 如图1所示，一种独立微网供电系统，将独立微网供电系统划分为不同的馈线区 域；在本具体实施例中可再生能源发电机为风力发电机，不可再生能源发电机为柴油发电 机；作为系统主控电源的柴油发电机采用集中接入方式，经变压器与不同的馈线区域相连； 风力发电机WT和储能装置EA(在本具体实施例中为蓄电池储能装置）设置在变压器高压 侧相连的母线上或设置在馈线区域内部（在本具体实施例中设置在馈线区域内部）。
[0032] 在本具体实施例中，考虑到变压器故障和馈线区域内的线路故障，变压器高压侧 和馈线区域入口处均装有自动保护装置。当故障发生时，自动保护装置能及时检测到系统 内的不正常运行状态，通过跳闽操作迅速切断故障区域与系统其它区域的连接，从而实现 故障区域的隔离。
[0033] 在本具体实施例中，各馈线区域内部均为树状网络，根节点与区域入口处自动保 护装置相连，负荷点分散在网络的干支和分支上。树状网络的某些分支上设有手动隔离开 关，能够支持相应负荷点的切除操作，但各馈线区内部不含自动保护装置。
[0034] 如图2所示，基于上述独立微网供电系统的供电可靠性评估方法，包括容量不平 衡供电可靠性评估，还包括设备故障供电可靠性评估；在本具体实施例中，W1年为周期，1 小时为步长来进行可靠性评估，具体方法步骤为：
[0035] 一、将独立微网供电系统划分为不同的馈线区域，读取系统内可再生能源发电机 组、不可再生能源发电机组和储能装置等电源设备运行参数和故障参数，W及馈线区域的 基本潮流信息和故障信息；
[0036] 在图1所示系统中，变压器高压侧和各馈线区域入口处均设有自动保护装置。该 结构下，馈线区域中的所有元件均在其入口处自动保护装置的保护范围内，当区域内任意 元件发生故障时，相应自动保护装置将迅速动作令整个馈线区域隔离，从而导致该区域内 的所有负荷停电。当某区域被隔离时，该区域中所有可再生能源发电设备和储能装置的供 电都将切断。综上所述，系统内任意线路的故障都可等效为相应馈线区域的故障，从而可将 馈线区域作为一个整体进行建模，W有效减少故障抽样的时间。W图1所示的独立微网供 电系统为例，整个系统可根据自动保护装置的位置分为4个区域。区域0为柴油发电机与 变压器组成的主控电源区域，区域1~3为不同的负荷区域。
[0037] 二、根据所有电源设备和馈线区域的故障参数，对所述电源设备和馈线区域进行 时刻状态抽样，得到所述电源设备和馈线区域的状态变化循环序列；
[003引在本具体实施例中，基于序贯蒙特卡洛模拟法，对系统内各元件进行状态抽样，产 生各元件的运行状态序列。
[0039] =、将所述状态变化循环序列与系统的拓扑结构相结合，得到系统在各仿真步长 下的正常联通区域；
[0040] 抽样生成系统内各电源与馈线区域的运行状态序列后，就能够依照系统的拓扑结 构得到系统在每一时刻的连通区域（即未被自动保护装置隔离