基于属性区间模型的配电网运行状态评估方法

文档序号:9417927阅读:813来源:国知局
基于属性区间模型的配电网运行状态评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于属性区间模型的配电网运行状态评估方法,属于电力系统优 化运行领域。
【背景技术】
[0002] 随着智能配电网的发展和各种新型电力设备的接入,配电网的结构和运行情况日 趋复杂,对供电能力、供电质量和供电效率等要求越来越高。配电网自愈控制技术可促使配 电网运行状态不断向更优状态转移,从而更好地满足用户对配电网日益增长的需求。配电 网运行状态评估作为自愈控制技术的重要组成部分,是实现自愈控制功能的先决条件,目 的是掌握配电网的健康程度,为实施恰当的控制措施提供决策依据。
[0003] 本发明在划分配电网运行状态基础上,从安全性、可靠性、优质性、经济性和适应 性五个方面建立配电网运行状态评估指标及其计算模型;基于属性识别理论建立配电网运 行状态辨识的数学模型,并采用层次分析法等综合评估方法求解模型,从而辨识出配电网 实际运行状态。

【发明内容】

[0004] 发明目的:本发明所要解决的技术问题是应对配电网的结构和运行情况日趋复 杂,对供电能力、供电质量和供电效率等要求越来越高的情况。
[0005] 技术方案:本发明为实现上述目的,采用如下技术方案:
[0006] 一种基于属性区间模型的配电网运行状态评估方法,包括以下步骤:
[0007] 1)进行配电网运行状态的划分:结合智能配电网实际工程将配电网运行状态,将 配电网运行状态划分为紧急状态、恢复状态、异常状态、正常状态和优化状态;
[0008] 2)建立配电网运行状态评估的指标框架:根据配电网需要保证的供电安全性、可 靠性、优质性、经济性以及适应性,建立配电网运行状态评估的指标;
[0009] 3)建立配电网运行状态评估关键指标的计算模型:根据配电网需要保证的供电 安全性、可靠性、优质性、经济性以及适应性,分别建立安全性评估指标的计算模型、可靠性 评估指标的计算模型、优质性评估指标的计算模型、经济性评估指标的计算模型以及适应 性评估指标的计算模型;
[0010] 4)基于属性识别理论配电网运行状态辨识的属性区间模型:
[0011] 配电网运行状态评估的样本为待评估的η个时刻的运行数据样本;记每一个样本 测量m个运行状态评估指标为I2.....Ini,第i个时刻第j个评估指标I ,的测量值或计 算值为Xu (1彡i彡n, 1彡j彡m),K个等级构成空间的评估集(C1, C2,…,Ck)是属性测度 空间的一个有序分割类,且满足(;< C 2<…< Ck,按状态的优劣顺序将配电网运行状态的 有序分割类排序为紧急状态,恢复状态,异常状态,正常状态和优化状态;
[0012] 针对每个运行状态评估指标均可以按照(;进行分割,形成描述m个运行状态评估 指标优劣程度的分类标准矩阵,如下所示:
[0013]
Cl)
[0014] 分类标准矩阵中,[ajk,bjk]为第j个评估指标在属性区间F上的第k个分割区间, 满足a jk< b _jk,k = 1,2,…,K ;A = [a_jk]mXK和B = [b _jk]mXK分别为下界/上界标准矩阵;
[0015] 将分类矩阵转化为分类标准矩阵。
[0016] 作为优化,所述步骤1)中配电网运行状态的划分包括以下五种:
[0017] 1)紧急状态:配电网中发生故障、出现严重低电压、严重过负荷、过负荷持续时间 超出允许范围时所处的状态;
[0018] 2)恢复状态:对配电网的紧急状态实施控制后,其电气参数能符合运行约束条 件,但存在失电负荷或供电孤岛,此时配电网的运行状态虽不再恶化,但尚未恢复至正常的 运行状态;
[0019] 3)异常状态:配电网中存在过负荷且持续时间在允许范围内、出现过电压或低电 压但未发生电压失稳、存在运行异常的电力设备但未影响正常供电时所处的状态;
[0020] 4)正常状态:配电网中无过负荷、无电压越限、无运行异常的电力设备时所处的 状态;
[0021] 5)优化状态:配电网安全、可靠运行,且在当前负荷水平下网络损耗低、运行成本 小、网架结构坚强、有功无功电源支持充裕、对负荷及其分布的变化具有很强的适应能力时 所处的状态。
[0022] 作为优化,所述步骤2)中安全性、可靠性、优质性、经济性以及适应性分别对应于 以下五个区间:
[0023] 1)配电网的安全性通过过电压指标、低电压指标和过负荷指标来体现,以防止当 出现严重过电压、低电压或过负荷时,配电网将存在严重的安全运行风险;
[0024] 2)配电网的可靠性通过故障概率和失负荷风险来体现,以对应预防是自愈控制的 基本思想,提前消除故障和安全隐患,提高可靠性;
[0025] 3)配电网的优质性通过电压偏差率和瞬时节点电压合格率体现,馈线功率因数指 标可反映无功补偿情况,间接体现保持电压合格的能力,因此用于计算配电网的优质性;
[0026] 4)配电网的经济性通过网络损耗率和设备轻载率体现,以对应于配电网运行过程 中的经济性表现在网络损耗和设备是否得到充分利用;
[0027] 5)配电网的适应性体现在采用重要用户多电源供电占比和基本负荷孤立供电能 力指标反映对重要用户和孤岛用户等特殊场景的供电适应性;采用供电区无功缺额反映配 电网在当前运行方式下对无功资源的适应性;采用线路分段平均装接容量反映当前运行方 式下通过馈线转接负荷、降低可能发生的故障影响范围的能力,衡量配电网对负荷分布的 适应性。
[0028] 作为优化,所述步骤3)中,建立的安全性评估指标的计算模型、可靠性评估指标 的计算模型、优质性评估指标的计算模型、经济性评估指标的计算模型以及适应性评估指 标的计算模型分别为:
[0029] 1)安全性评估指标的计算模型包括:
[0030] a)过电压:过电压程度越高对配电网的危害越大,因此在进行状态评估时需掌握 电压情况最严重的节点及其严重程度,本发明选择所有节点过电压指标的最大值,计算公 式如下,
[0031] Us= max{ |u「uN|} i = 1,2,…,η (2)
[0032] 式中,^为过电压指标,η为配电网的过电压节点总数,u i为配电网第i个过电压 节点的电压,Un为配电网的额定电压;
[0033] b)低电压:低电压不但会危害设备,还可能发展为电压失稳甚至电压崩溃,低电 压程度越低危害程度越大,因此,选择所有节点低电压指标的最大值,计算公式形式同公式 (1),此时η为低电压节点总数,U 1为第i个低电压节点的电压;
[0034] c)过负荷:定义过负荷指标为配电网支路电流与其最大允许载流量之比,类似于 过电压和低电压指标,在计算时取所有支路过负荷指标的最大值;
[0035] (3)
[0036] 式中,m为配电网的支路总数,I1为配电网第i条支路的电流,I a为第i条支路的 最大允许载流量;
[0037] 2)可靠性评估指标的计算模型包括:
[0038] a)故障概率:设开关设备流过故障电流但却漏报故障电流信息的概率为?^则正 确上报的概率为;设开关实际没有流过故障电流但是误报故障电流信息的概率 为Ρ Ε,则不误报的概率为K=丨-Λ ^-般ρΜ可以取为0. 1-0. 2, ρ [;可以设为0.05-0. 10。
[0039] 假设开关流过故障电流的概率为Ic,则有:
[0040] (:4>
[0041] 上式中,Pm表示未收到故障信息,I-P Ε表示收到故障信息;
[0042] b)失负荷风险:失负荷风险指标不仅要考虑失电负荷占比,还需考虑负荷的重要 程度,才能反映对配电网整体运行可靠性的影响程度,如下式所示,
[0043] (5)
[0044] 式中,P为配电网的总负荷;Plciss l为第i个节点所失的负荷大小。c i为节点负荷 的重要程度系数,若节点负荷为一级负荷,系数取1 ;若节点负荷为二级负荷,系数取〇. 7 ; 若节点负荷为三级负荷,系数取〇. 3 ;
[0045] 3)优质性评估指标的计算模型包括:
[0046] a)电压偏差:当电压运行在允许范围内时,不会对配电网造成危害,因此在计算 配电网的电压偏差时,取所有节点电压偏差的平均值;
[0047] b)电压越限:电压越限指标目的是衡量节点电压出现异常的情况,因此需采用越 限程度最严重的节点进行计算,公式的形式与所有节点过电压指标的最大值的计算公式相 同,此时η为非过电压和非低电压的电压越限节点总数,U1为第i个电压越限节点的电压;
[0048] c)馈线功率因数:在状态评估时需要掌握所有节点的功率因数,并了解功率因数 最低的节点及其程度,以便配置无功补偿,提高电能质量;
[0049] 4)经济性指标的计算模型包括:
[0050] a)网络损耗率:网络损耗率是依据电网的结构参数和运行参数从潮流计算中得 出的损耗电量与供电量之比,其大小直接反映了配电网供电与用电的经济效益,对于当前 配电网的运行状态,计算公式如下: 则
(6)
[0052] 式中,ΔρΑ网络损耗率,Δ p Σ为网络总有功损耗量,p g为网络有功总量;
[0053] b)设备轻载率:配电网的主要设备包括线路和配变,为反映配电网设备的利用情 况,本发明采用轻载线路和轻载配变总数占总设备数的比例来计算设备轻载率指标;
[0054] 5)适应性指标的计算模型包括:
[0055] a)重要用户多电源供电占比:定义重要用户多电源供电占比指标为按相关标准 配置多电源的重要用户与重要用户总数的比值,该指标反映了配电网有功资源的适应性, 如下式:
[0056] (7)
[0057] 式中,S为重要用户多电源供电占比,Ill表示重要用户是否含有多电源配置,若含 多电源则为1,否则为〇, N为重要用户总数;
[0058] b)基本负荷孤立供电能力:定义基本负荷孤立供电能力为在孤岛供电情况下分 布式电源出力与基本负荷的比
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