基于等分散抽样法的配电网可靠性评估方法及应用与流程

本发明涉及电力电网领域，尤其是涉及一种基于等分散抽样法的配电网可靠性评估方法及应用。

背景技术：

电力系统可靠性是对电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供应电力和电能能力的度量，据不完全统计用户停电故障中以上是由配电系统故障引起的，因此对配电网进行可靠性评估具有十分重大的意义。

配电网可靠性评估有两类方法解析法和蒙特卡罗模拟法解析法采用故障枚举的方法进行状态选择，得出平均值指标，当配电系统比较复杂时，计算量随着元件数的增长呈指数增长，而蒙特卡罗法不受系统复杂程度的影响，采用抽样的方法进行状态选择，不仅可以给出平均值指标，而且可以给出可靠性指标的概率分布，使可靠性指标的信息更加丰富。另外，解析法通常是全局地枚举每个元件故障后对每个负荷的影响，而当精度要求不高时，采用蒙特卡罗法只需抽出部分元件，便能得到误差较小的系统可靠性指标，减少了元件故障后果分析的遍历次数。对于一个庞大的配电系统，该方法能够有效提高计算效率，若想获得较高的精度，由于蒙特卡罗法的计算精度与样本的抽样次数有很大的关系，就必须对系统进行大量的抽样，这样必然花费很长的时间。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于等分散抽样法的配电网可靠性评估方法及应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于等分散抽样法的配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：

1)采集待评估配电网的基础信息；

2)基于所述基础信息构建所述待评估配电网的配电网模型；

3)基于所述配电网模型进行仿真迭代，采用等分散抽样法计算获得所述待评估配电网的最终可靠性指标。

进一步地，所述基础信息包括变压器铭牌参数、馈线参数、负荷参数、元件的故障率和故障修复时间。

进一步地，所述步骤2)中，基于matlab平台构建所述配电网模型。

进一步地，所述步骤3)具体为：

301)根据元件的最大故障率，将[0,1]区间划分为h个区间；

302)在当前仿真次数下，判断各元件在每个区间的故障状态，通过节点故障影响分析法，计算每个区间下的区间可靠性指标；

303)计算各所述区间可靠性指标的平均值，以该平均值作为一个可靠性指标样本；

304)判断样本方差系数是否满足收敛条件，若是，则停止，获得最终可靠性指标，若否，则返回步骤302)进行下一次仿真迭代。

进一步地，所述判断各元件在每个区间的故障状态具体为：

对每个元件产生一个随机数αj,j＝1,2,...,m，m为元件数，对于第d个区间，若存在(d-1)/h＜αj≤d/h+λj，λj为元件故障率，则表示元件j在区间d内是故障状态，否则为正常运行状态；其他区间元件j的状态为正常运行状态。

进一步地，所述节点故障影响分析法中，通过前推过程和回推过程获得所有负荷点可靠性指标，对各负荷点可靠性指标求平均数，获得区间可靠性指标。

进一步地，所述区间可靠性指标包括停运次数和停运时间。

本发明还提供一种基于所述的基于等分散抽样法的配电网可靠性评估方法的配电网运行控制方法，该控制方法基于所述待评估配电网的最终可靠性指标实现。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

1、本发明采用基于等分散抽样法进行配电网可靠性评估，在保证了计算结果准确率的前提下，大幅度减少了抽样次数，节省了计算时间。

2、本发明评估过程快捷，有效可行。

3、本发明在节点故障影响分析法中，通过前推过程和回推过程获得所有负荷点可靠性指标，考虑全面，获得结果可靠性高。

4、本发明可以基于配电网可靠性评估结果进行配电网的运行控制，有效提高配电网运行的可靠性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为实施例中的ieeerbtsbus6主馈线4的系统接线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明提供一种基于等分散抽样法的配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：

1)采集待评估配电网的基础信息，所述基础信息包括变压器铭牌参数、馈线参数、负荷参数、元件的故障率和故障修复时间，初始仿真次数n＝0，设定样本方差收敛的条件。

2)基于所述基础信息构建所述待评估配电网的配电网模型。

3)基于所述配电网模型进行仿真迭代，采用等分散抽样法计算获得所述待评估配电网的最终可靠性指标，具体为：

301)根据元件的最大故障率，将[0,1]区间划分为h个区间，h越大所需抽样次数越少，一般选取为10到20之间；

对每个原件产生一个随机数αj,j＝1,2,...,m(系统中元件数为m)，对随机数αj乘以h向上取整|αj×h|，若d＝|αj×h|，则可判断随机数落在第d个区间；

302)在当前仿真次数下，判断各元件在每个区间的故障状态，通过节点故障影响分析法，计算每个区间下的区间可靠性指标(q为可靠性指标的个数)；

所述判断各元件在每个区间的故障状态具体为：

对每个元件产生一个随机数αj,j＝1,2,...,m，m为元件数，对于第d个区间，若存在(d-1)/h＜αj≤d/h+λj，则表示元件j在区间d内是故障状态，否则为正常运行状态；其他区间元件j的状态为正常运行状态；

303)计算各所述区间可靠性指标的平均值，以该平均值作为一个可靠性指标样本；

304)仿真次数n＝n+1，判断样本方差系数是否满足收敛条件，若是，则停止，获得最终可靠性指标，若否，则返回步骤302)进行下一次仿真迭代。

所述节点故障影响分析法中，通过前推过程和回推过程获得所有负荷点可靠性指标，对各负荷点可靠性指标求平均数，获得区间可靠性指标，所述区间可靠性指标包括停运次数和停运时间。

①前推过程

将等效的配电网络结构看成一棵以主电源节点为根节点的树，从馈线末端开始，按照树的深度优先搜索(先访问叶节点，再访问根节点)，根据开关弧的类型，求取向后分支通过弧k+i(弧的编号采用末端节点编号)向前向节点k传递的停运次数和停运时间有如下的递推关系：

式中：nk+i，tk+i为节点k+i内部故障时的故障次数和内部故障时的停运时间；为节点k+i的第j条后向连接弧k+i+j，向前向节点k+i传递的故障次数；为节点k+i的第j条后向连接弧k+i+j，向前向节点k+i传递的故障时间。

当弧k+i+j中的开关为自动开关时，且自动断开概率为p，产生一个[0,1]分布的随机数，如果随机数落在[0,p]之间，则认为开关自动断开，计算时，否则认为自动开关拒动，计算时参考式(1-1)。

当弧k+i+j中的开关为手动开关时，计算时参考式(1-1)，计算时，从末端节点出发，将该手动开关后向节点的内部故障时间替换为手动开关操作的总时间，再按照时(1-2)算出所有的

当弧k+i+j中没有开关时，表示节点之间直接相连，计算参考式(1-1)、式(1-2)。

②回推过程

从主电源节点出发，进行宽度有限搜索，先由公式计算节点k-1的年停电次数fk-1和uk-1，再求出前向网络通过弧k向后向节点k传递的停运次数和停运时间有如下递推公式：

如果节点k不能切换到备用电源，则计算时参考式(1-3)、式(1-4)；

如果节点k能切换到备用电源，计算时参考式(1-3)，计算时，从主电源节点出发，将元件节点的内部故障时间替换为联络开关的转换时间，再按照式(1-4)计算出

采用上述的前推回推方法，便能在一次系统状态抽样下，计算出所有负荷点的停电次数及停电事件，再通过对负荷点的可靠性指标求平均数，计算出系统的可靠性指标。

本发明还提供一种基于所述的基于等分散抽样法的配电网可靠性评估方法的配电网运行控制方法，该控制方法基于所述待评估配电网的最终可靠性指标实现。

实施例

本实施例对ieeerbtsbus6主馈线4的配电网系统进行可靠性评估，如图1所示，该配电网系统包括30条线路、23个负荷点、23个配电变压器、4个断路器和一个分段开关；线路故障率取0.065次/(a*km)，每段线路的修复时间为5h；变压器的故障率为0.015次/a，修复时间为200h，分段开关的操作时间为1h。本实施例采用matlab平台基于上述参数进行配电网模型的建立，基于所述配电网模型采用等分散抽样的蒙特卡罗法获得该配电网系统的可靠性指标。

本实施例以常规抽样法与等分散抽样法进行可靠性评估对比，在相同的抽样精度下，比较了两种抽样方法的抽样次数，如表1所示。

表1抽样次数比较

从表1可以看出，采用常规抽样法和等分散抽样法计算出的系统可靠性指标相差不大，但是在相同的计算精度下，采用等分散抽样法的抽样次数明显小于常规抽样法的抽样次数。当方差系数为0.01时，抽样次数减少了75.6％；方差系数为0.0075时，抽样次数减少了76.8％；方差系数为0.055时，抽样次数减少了77.9％。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。