一种基于开关边界分区的有源配电网可靠性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种有源配电网可靠性评估方法。特别是设及一种用于公共机构城市 配电网规划工作的基于开关边界分区的有源配电网可靠性评估方法。
【背景技术】
[0002] 配电系统作为联系终端用户与发、输电系统的纽带，是保证用户安全可靠供电的 重要环节。随着配电系统中分布式电源接入的迅速普及，分布式电源W其自身的特点给配 电系统带来了多种影响的同时，也将改变原有的配电系统可靠性评估的理论与方法。由于 用户可W同时从传统电源和分布式电源两方面获取电能，配电系统的故障模式影响分析过 程将发生根本性改变，需要考虑系统的孤岛运行。因此，在原有配电网可靠性评估方法的基 础上，结合分布式电源的特点，对含分布式电源的配电网进行可靠性评估，对配电网的规划 和运行具有重要的指导意义。
[0003] 传统的配电网可靠性评估方法主要包括解析法和蒙特卡洛法两类。针对不同的配 电系统模式、复杂程度W及所需求的分析深度不同，选用的评估方法也不同。随着分析深度 的日益延伸，解析法的分析过程会变得异常庞杂，计算量也会大幅度增加。因此在评估配电 网可靠性时，主要考虑的是蒙特卡洛法，即利用计算机产生随机数对元件的失效事件进行 抽样构成系统失效事件集，再通过统计的方式计算可靠性指标的一类方法。在运种方法中， 系统的失效状态由计算机随机抽样产生，代替了解析法中的人工选取过程，其中一个抽样 点表示一个实际的样本，系统的可靠性指标是在积累了足够的样本数目后，对每个样本的 状态估计结果进行统计而得到。因此，相对于解析法，蒙特卡洛模拟法不仅比较直观，而且 更容易模拟负荷变化等随机因素和系统的校正控制策略。随着计算机运算速度的不断提升 和电力系统的日趋复杂，蒙特卡洛法在配电系统可靠性评估领域有着日益广泛的应用。
[0004] 然而，当分布式电源接入配电网后，电网变成一个多电源与负荷点相连接的网络， 配电网结构和运行方式与传统配电网相比发生了深刻的改变。因此在评价含分布式电源的 配电网可靠性时需要综合考虑分布式电源自身出力波动性影响、分布式电源自身故障W及 分布式电源孤岛运行方式，特别是主动孤岛的影响。主动孤岛是指将故障隔离在孤岛区域 之外，此时分布式电源不退出运行，从而为孤岛内的负荷供电。在包含多个分布式电源的配 电系统中，为了形成主动孤岛，保护装置的动作逻辑将变得十分复杂。因此本文提出的一种 基于开关边界的含分布式电源的配电网可靠性评估方法W开关为边界将系统划分为不同 的区域，有利于故障定位，减少停电区域，便于精准评估电网可靠性。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够减少分析量，提升计算精度的基于 开关边界分区的有源配电网可靠性评估方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种基于开关边界分区的有源配电网可靠性评估方 法，包括如下步骤：
[0007] I)根据开关安装位置，将包含有源配电网划分为9个区域，包括：故障区、无影响 区、上游隔离区、上游无缝孤岛区、下游隔离孤岛区、下游隔离转供区、下游故障修复区、无 缝孤岛区和下游无缝孤岛转供区，所述区域划分依据是分布式电源接入配电网后，配电网 结构发生变化；开关位置不同，故障影响造成的停电时间、恢复供电过程和时间也不同；
[0008] 2)根据不同的故障分区对应的可靠性计算表达式，计算故障所处馈线对应的故障 点造成的负荷点停电持续时间，包括：计算不含分布式电源供电的区域中故障点的停电故 障率和停电持续时间，及计算含分布式电源供电的区域中故障点的停电故障率和停电持续 时间；
[0009] 3)通过计算负荷点的年故障停运率和年平均停运时间，衡量系统可靠性，具体是 采用系统平均停电频率指标SAIFI和系统平均停电持续时间指标SAIDI，来衡量系统可靠 性。
[0010] 步骤1)所述的9个区域的划分定义如下：
[0011] (1)故障区：是故障发生后，由开关限定的、包含故障点的最小区域； 阳〇1引 似无影响区：是故障发生后，由原电源供电，没有受到故障影响的区域；
[0013] (3)上游隔离区：是故障发生并隔离故障后，位于故障区域上游，可由原电源继续 供电的区域；
[0014] (4)上游无缝孤岛区：是故障发生后，位于故障区域上游，由分布式电源立即供电 而没有受到故障影响的区域；
[0015] (5)下游隔离孤岛区：是故障发生并隔离故障后，位于故障区域下游，只可由分布 式电源继续供电的区域；
[0016] (6)下游隔离转供区：是故障发生并隔离故障后，位于故障区域下游，可由联络电 源继续供电的区域；
[0017] (7)下游故障修复区：是故障发生后，位于故障区域下游，造成停电且必须等待故 障修复后才可W继续供电的区域；
[001引 做无缝孤岛区：是故障发生后，位于故障区域下游，仅由分布式电源立即供电而 没有受到故障影响的区域；
[0019] (9)下游无缝孤岛转供区：是故障发生后，位于故障区域下游，先由分布式电源立 即供电，而后又可由联络电源共同供电，没有受到故障影响的区域。
[0020] 步骤2)所述的不含分布式电源供电的区域包括故障区、无影响区、上游隔离区、 下游隔离转供区、下游故障修复区，所述计算不含分布式电源供电的区域中故障点的停电 故障率和停电持续时间，包括分别计算： 阳021] (1)计算故障区内故障点的停电故障率和停电持续时间
[0022] 故障区中的负荷点i等待故障修复后恢复供电，停电持续时间为修复时间，因此： 阳02引 入 (1) W24] Ui,,=f，.tt,， 似
[00对式中，A 1^,和U ,分别表示馈线j故障所造成的负荷点i停电的故障率和停电持 续时间，为馈线j的故障率，ti为馈线j的故障修复时间；
[0026] (2)计算无影响区内故障点的停电故障率和停电持续时间
[0027] 无影响区中的负荷点i没有受到故障影响，继续由原母线供电，因此： 阳02引入i'.i=〇做
[0029] Ui, j= 0 (4)
[0030] (3)计算上游隔离区内故障点的停电故障率和停电持续时间
[0031] 上游隔离区中的负荷点i通过隔离开关和断路器动作后恢复供电，因此： 阳03引入妨 阳 03引 (6)
[0034] 式中tt,g为隔离开关和断路器动作时间；
[0035] (4)计算下游隔离转供区内故障点的停电故障率和停电持续时间
[0036] 下游隔离转供区中的负荷点i通过负荷开关和断路器动作后恢复供电，因此：
[0037] 入j (7) 阳 03引做
[0039]式中tt,f为负荷开关和断路器动作时间； W40] 巧）计算下游故障修复区内故障点的停电故障率和停电持续时间
[0041] 下游故障修复区中的负荷点i等待故障修复后恢复供电，停电时间为修复时间， 因此： W42] f.j (1) W43] 似
[0044] 步骤2)所述的含分布式电源供电的区域包括上游无缝孤岛区、下游隔离孤岛区、 无缝孤岛区、下游无缝孤岛转供区，所述计算含分布式电源供电的区域中故障点的停电故 障率和停电持续时间，包括如下步骤：
[0045] (1)选取元件停运模型，其中，非电源元件与风机采用二状态马尔可夫模型，而光 伏和储能系统选取=状态马尔可夫模型；
[0046] 似选取系统状态，其中，对非电源元件采用序贯抽样法对分布式电源采用非序 贯抽样法；
[0047] 做选取元件出力模型，包括：风机模型、光伏模型和负荷模型；
[0048] (4)计算上游无缝孤岛区、下游隔离孤岛区、无缝孤岛区、下游无缝孤