一种计及电动汽车接入的配电网可靠性评估方法

文档序号:9550303阅读:346来源:国知局
一种计及电动汽车接入的配电网可靠性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力配电网领域,具体涉及一种计及电动汽车接入的配电网可靠性评 估方法。
【背景技术】
[0002] 随着智能电网和V2G技术的快速发展,当配电网发生故障形成孤岛区域时,大量 电动汽车电池可作为移动的分布式电源,向孤岛区域供电,提高配电网可靠性,降低大规模 电动汽车接入带来的不利影响。
[0003]目前,对电动汽车接入配电网可靠性的研究中较少考虑配电网故障对电动汽车充 电中断的影响。期刊《IEEETransactionsonSustainableEnergy》2014年第5卷第1期 αReliability/costevaluationwithPEVandwindgenerationsystem',一文计及用户 行为和电网调度规律,建立了插电式电动汽车(Plug-inElectricVehicle,PEV)的充放电 模型,对接入PEV和风机的电力系统进行可靠性和经济性分析,并探讨了PEV并网容量对电 力系统供电可靠性的影响。期刊《电力系统及其自动化学报》2013年第25卷第4期"电动 汽车负荷对配电网可靠性影响的量化分析"一文基于电动汽车充电的概率统计模型,建立 了不同充电模式下电动汽车的充放电功率模型。采用V2G技术恢复孤岛区域负荷供电,计 及元件浴盆寿命周期,采用时序蒙特卡罗模拟法对电动汽车的配电系统进行可靠性评估。 分析电动汽车的控制模式、接入位置和渗透率对系统可靠性影响。
[0004] 上述文献研究了电动汽车利用V2G技术放电改善配电网可靠性,以及电动汽车作 为储能装置间歇性为配电网供电的可靠性的负面影响。但都没有计及配电网随机故障对电 动汽车充放电的影响,配电网发生故障致使电动汽车充电中断,间接影响电动汽车对配电 网可靠性的改善作用。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的不仅计及了电动车作为储能装置对孤立配电网的可靠性的改善作 用,还计及配电网随机故障对电动汽车充电功率的影响,通过建立配电网随机故障与电动 汽车充电可靠性模型,提出一种基于拉丁超立方抽样的时序蒙特卡罗模拟法来评估配电网 的可靠性,该方法能合理确定需要接入配电网的电动汽车数量,同时也能合理确定含电动 汽车的配电网中其它电源的配置,从而提高配电网的可靠性。
[0006] 为实现上述目的,本发明采用一种计及电动汽车接入的配电网可靠性评估方法, 其关键在于包括如下步骤:
[0007] a、建立配电网元件运行-停运两状态可靠性模型;
[0008] b、建立电动汽车充电可靠性模型,定义电动汽车平均充电中断次数、平均充电中 断持续时间、电动汽车平均缺充电量三个指标,该三个指标用于评价配电网故障对电动汽 车可靠性的影响;
[0009] c、采用基于拉丁超立方抽样的时序蒙特卡罗模拟法评价计及电动汽车接入的配 电网的可靠性,该步骤包括:
[0010] 确定配电网元件的可靠性参数,时序负荷曲线及模拟年限N,电动汽车的数量及单 个电动汽车的电能参数;
[0011] 根据步骤a建立的配电网元件两状态可靠性模型计算配电网元件的抽样区间;
[0012] 采用基于拉丁超立方抽样的时序蒙特卡罗模拟法抽取持续运行时间最小的配电 网元件,并计算该配电网元件的持续故障时间;
[0013] 判断该持续故障时间是否处于电动汽车充电时段,若处于充电时段则分析受故障 影响的充电区域以及受故障影响的电动汽车数量,记录电动汽车已存储的电量、电动汽车 充电功率、充电中断次数、充电时段的停电时间,计算该充电区域充电时段缺供电量;
[0014] 若该持续故障时间处于放电时段则分析受故障影响的放电区域汽车反馈电网的 电量,并计算放电区域内的孤岛负荷I\P;计算孤岛内电动汽车反馈电网的功率PEV,如果I\P <PEV贝直接计算放电时间;如果PPEV^j削减孤岛负荷Ρυ并计算放电时间;计算该放 电区域放电时段的停电时间、停电次数、缺供电量;
[0015] 统计充电区域和放电区域停电时间、停电次数、缺供电量;
[0016] 重复模拟Ν年,计算系统可靠性指标并根据该指标评价系统的可靠性,该系统可 靠性指标包括充电区域平均缺供电量、放电区域平均缺供电量、系统平均停电次数、系统平 均停电时间、系统平均缺电量,以及根据步骤b定义的电动汽车平均充电中断次数、平均充 电中断持续时间、电动汽车平均缺充电量。
[0017] 所述的步骤a采用如下公式建立配电网元件运行-停运两状态可靠性模型,
[0018]
[0019] 公式⑴中,U为平均不可用率,λ为故障率(次/年);μ为修复率(修复次数 /年);MTTR为平均修复时间(h);MTTF为平均无故障持续工作时间(h);f为平均失效频率 (次/年),MTTF+MTTR是元件的状态从"运行一故障一运行"的一个平均周期。
[0020] 配电网元件可靠性模型用于评价配电网元件故障对配电网可靠性的影响。
[0021] 所述的步骤b包括:
[0022] 建立电动汽车充电可靠性模型,定义电动汽车平均充电中断次数、平均充电中断 持续时间、电动汽车平均缺充电量三个指标,
[0023] 所述的平均充电中断次数采用公式(2)计算,
[0024]
[0025]公式⑵中,AIFC表示平均充电中断次数(单位为次/yr),匕表示负荷点i处一 年中电动汽车的充电中断次数,队表示负荷点i处接入的电动汽车数量;
[0026] 所述的平均充电中断持续时间采用公式(3)计算,
[0027]
[0028] 公式(3)中,AIDC表示平均充电中断持续时间(单位为h/yriDi表示负荷点i处 电动汽车的充电中断时间;
[0029] 所述的电动汽车平均缺充电量AENCev (单位为Mffh/yr)
[0030]
[0031]公式(4)中,AENCev表示电动汽车平均缺充电量(单位为Mffh/yr),P。^表示电动 汽车在负荷点i的充电功率。
[0032] 所述的步骤c包括:
[0033]Stepl:输入m个配电网元件的可靠性参数,时序负荷曲线,电动汽车的数量及单 个电动汽车的荷电量、充放电功率;其中第k个元件的可靠性参数包括故障率λ#Ρ平均修 复时间MTTRk,k= 1,2,···,πι,!!!为配电网中总的元件个数,初始化模拟时间t= 0,设定所 有元件初始状态为正常状态;
[0034]Step2:输入模拟年限yr,根据公式(5)计算元件k的拉丁超立方抽样区间数nk;
[0035]
[0036]公式(5)中,LHSPCT1。^ 示模拟时间,LHSpCT1C]d= 8760Xyr(单位h),
皿11^表示元件k平均无故障持续工作时间,round表示按照四舍五入取 整;117&表示元件k的平均修复时间,MTTFk+MTTRk是元件k的状态从"运行一故障一运行" 的一个周期;
[0037] St印3 :对元件k不重复抽取[1,2,…,nk]之间的随机数Rak,对第Rak段抽取[0, 1]之间的随机数Uk,根据公式(6)计算该状态下元件k的持续运行时间TTFk,k= 1,2,…, m;
[0038]
[0039] St印4 :找到当前时刻持续运行时间最小的元件p,认为TTFP时间后元件p发生故 障,t=t+TTFp,对第Rap段抽取[0,1]之间的随机数Up,根据式(7)计算元件p的故障持续 时间TTRP,t=t+TTRp,故障时间D=TTRP;
[0040]
[0041] 公式(7)中,λρ指元件p故障率或修复率,1^代表元件p抽样区间;
[0042]Step5:判断故障持续时间TTRP是否处于电动汽车充放电时段,若处于充电时段, 转step6;若处于放电时段,转step7;若否转step9;
[0043] Step6 :分析受故障影响的充电区域的负荷点以及受故障影响的电动汽车数量队, 该充电区域用R表示,记录电动汽车已存储的电量ERl、电动汽车充电功率Pi、充电中断次数 t及充电中断时间Di,转st印9 ;
[0044] Step7 :分析放电区域受故障影响的负荷点,该放电区域用C表示,计算电动汽车 反馈电网的电量ECl以及放
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