一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法和装置与流程

本申请涉及配电网可靠性评估
技术领域：
，尤其涉及一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法和装置。
背景技术：
：随着电力技术的快速发展，配电网的安全运行成为整个电力系统安全运行的重要环节，因此，对配电网进行供电可靠性评估是本领域的重点研究方向。配电网供电可靠性是指配电系统对用户持续供电的能力，是评估配电网供电能力及规划合理程度的重要指标，同时也是受多种因素影响的复杂指标。现阶段配电网可靠性评估工作通常是在转供成功率为100％的前提下开展的，然而在实际运行工况下，当故障出现在负载率较高的线路时，由于转供路径的负荷转供能力不足，会导致负荷无法完全转供，这种情况下计算得到的可靠性评估指标将与真实可靠性存在较大偏差，因此，有必要研究一种根据负荷转供能力合理评估配电网供电可靠性的方法。技术实现要素：本申请实施例提供了一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法和装置，用于根据负荷转供能力合理评估配电网的供电可靠性。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：101、根据获取的被评估区域配电网中各馈线的可转供容量建立馈线容量约束条件；102、判断所述馈线上的负荷是否满足所述馈线容量约束条件，并获取所述负荷在所述被评估区域配电网中的网络拓扑位置；103、根据所述网络拓扑位置确定所述负荷与停运元件的电气位置关系，并根据所述电气位置关系和所述馈线容量约束条件的判断结果判断所述负荷的所属区域；104、根据所述所属区域的停运影响后果映射表确定所述负荷的停运影响后果，计算所述被评估区域配电网的可靠性指标，所述停运影响后果包括停运次数和停运时间。优选地，步骤101之前还包括：100、根据被评估区域配电网中各馈线的允许接入最大配变容量和所述馈线自身接入的实际配变容量，计算各所述馈线的可转供容量。优选地，所述馈线容量约束条件具体为：所述馈线的可转供容量大于与所述馈线上的负荷联络的任一联络馈线的接入配变容量。优选地，步骤103具体为：根据所述网络拓扑位置确定所述负荷与停运元件的电气位置关系，若所述电气位置关系为所述负荷与所述停运元件不存在直接的电气连接，则所述负荷属于n区，若所述电气位置关系为所述负荷位于所述停运元件的上游，则所述负荷属于r区，若所述电气位置关系为所述负荷位于所述停运元件的下游，且所述负荷满足所述馈线容量约束条件，则所述负荷属于t区，若所述电气位置关系为所述负荷位于所述停运元件的下游，且所述负荷不满足所述馈线容量约束条件，则对所述下游的所有负荷根据预置削减原则进行负荷削减，被削减的负荷属于f区，未被削减的负荷属于所述t区。优选地，所述预置削减原则具体为：优先削减距离联络开关远的负荷，距离联络开关近的负荷优先通过转供恢复供电；若所述停电元件的下游负荷的容量大于阈值或重要程度满足预置重要程度等级要求，则即使距离联络开关远的负荷也将优先通过转供恢复供电。优选地，步骤104具体包括：1041、根据所述所属区域的停运影响后果映射表确定所述负荷的停运影响后果；1042、根据最小路法计算所述被评估区域配电网的可靠性指标。优选地，步骤1042具体包括：读取所述被评估区域配电网的网络拓扑信息和负荷设备参数；算法参数初始化，将负荷点总数配置为n，遍历序号k＝0；所述遍历序号k＝k+1，根据所述网络拓扑信息搜索确定负荷点k的最小路；根据所述馈线容量约束条件和所述负荷点的网络拓扑位置，将非最小路元件的停运影响折算至最小路节点；遍历所有最小路的元件和节点，生成fmea表；判断是否满足k<n，若不满足，则所述遍历序号k＝k+1，根据所述网络拓扑信息搜索确定负荷点k的最小路，若满足，则统计各所述负荷点的可靠性指标，计算所述被评估区域配电网的可靠性指标。优选地，所述馈线的允许接入最大配变容量为：所述馈线的可转供容量为：sg＝smax-sp；其中，α为线路容量裕度，u为馈线电压，imax为馈线最大允许电流，β为配变负载率，δ为馈线所接配变的最大负荷同时率，sp为馈线自身接入的配变容量。本申请第二方面还提供了一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估装置，包括以下模块：约束模块，用于根据获取的被评估区域配电网中各馈线的可转供容量建立馈线容量约束条件；第一判断模块，用于判断所述馈线上的负荷是否满足所述馈线容量约束条件，并获取所述负荷在所述被评估区域配电网中的网络拓扑位置；第二判断模块，用于根据所述网络拓扑位置确定所述负荷与停运元件的电气位置关系，并根据所述电气位置关系和所述馈线容量约束条件的判断结果判断所述负荷的所属区域；计算模块，用于根据所述所属区域的停运影响后果映射表确定所述负荷的停运影响后果，计算所述被评估区域配电网的可靠性指标。优选地，还包括：容量模块，用于根据被评估区域配电网中各馈线的允许接入最大配变容量和所述馈线自身接入的实际配变容量，计算各所述馈线的可转供容量。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请中，提供了一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：101、根据获取的被评估区域配电网中各馈线的可转供容量建立馈线容量约束条件；102、判断馈线上的负荷是否满足馈线容量约束条件，并获取负荷在被评估区域配电网中的网络拓扑位置；103、根据网络拓扑位置确定负荷与停运元件的电气位置关系，并根据电气位置关系和馈线容量约束条件的判断结果判断负荷的所属区域；104、根据所属区域的停运影响后果映射表确定负荷的停运影响后果，计算被评估区域配电网的可靠性指标，停运影响后果包括停运次数和停运时间。本申请提供的配电网可靠性评估方法基于被评估区域电网中的馈线容量约束条件，考虑转供路径的负荷转供能力，结合负荷在被评估区域配电网中的网络拓扑位置，确定负荷的所属区域，并根据停运影响后果映射表确定负荷停运影响后果，最后根据停运影响后果中的停运时间和停运次数计算被评估区域配电网的可靠性指标，因此，本申请提供的配电网可靠性评估方法是一种考虑馈线容量约束条件下计算配电网可靠性指标的方法，其避免了未考虑馈线容量约束评估配电网供电可靠性存在的可靠性指标计算结果与实际可靠性偏差大的问题，其得到的可靠性指标结果更为合理，更具指导意义。附图说明图1为本申请提供的一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法的一个实施例的流程示意图；图2为本申请提供的一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法的另一个实施例的流程示意图；图3为本申请提供的一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估装置的一个实施例的结构示意图；图4为本申请实施例中提供的一种被评估区域配电网的网络拓扑图；图5为本申请实施例中提供的最小路法的算法流程图。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法的一个实施例，包括以下步骤：步骤101、根据获取的被评估区域配电网中各馈线的可转供容量建立馈线容量约束条件。需要说明的是，配电网转供路径的负荷转供能力与馈线的可转供容量有关，因此，本申请实施例中，首先需要根据馈线的可转供容量建立馈线容量约束条件。步骤102、判断馈线上的负荷是否满足馈线容量约束条件，并获取负荷在被评估区域配电网中的网络拓扑位置。需要说明的是，本申请实施例中，建立馈线容量约束条件之后，对被评估区域配电网的每条馈线上的负荷都进行是否满足馈线容量约束条件的判断，并获取负荷在被评估区域配电网中的网络拓扑位置，可以通过负荷的网络拓扑结构获得。步骤103、根据网络拓扑位置确定负荷与停运元件的电气位置关系，并根据电气位置关系和馈线容量约束条件的判断结果判断负荷的所属区域。需要说明的是，停运元件指的是配电网中因故障或检修而停运的元件，停运元件与所选的负荷的电气位置关系分为存在电气连接关系和不存在电气连接关系两种情况，存在电气连接关系时又可以分为上游和下游的关系。因此，可以通过负荷的网络拓扑位置确定负荷与停运元件的电气位置关系，然后，再结合馈线上的负荷是否满足馈线容量约束条件的判断结果，对负荷的所属区域进行划分和确定。步骤104、根据所属区域的停运影响后果映射表确定负荷的停运影响后果，计算被评估区域配电网的可靠性指标，停运影响后果包括停运次数和停运时间。需要说明的是，本申请实施例中，停运影响后果主要表现为停电次数的增加和停电时间的增加，每个所属区域都对应这一种停运影响后果，可以用停运影响后果映射表来表示，如表1所示：表1而配电网的供电可靠性指标如系统平均停电频率saifi、系统平均停电持续时间saidi和平均供电可用率asai等，都与停电次数和停电时间有关，可以由停电次数和停电时间计算得到，因此，本申请实施例中获得负荷的停运影响后果后，可以计算出被评估区域配电网的可靠性指标，配电网的供电可靠性指标的计算公式是现有技术，在此不再进行赘述。本申请实施例中提供的配电网可靠性评估方法，基于被评估区域电网中的馈线容量约束条件，考虑转供路径的负荷转供能力，结合负荷在被评估区域配电网中的网络拓扑位置，确定负荷的所属区域，并根据停运影响后果映射表确定负荷停运影响后果，最后根据停运影响后果中的停运时间和停运次数计算被评估区域配电网的可靠性指标，因此，本申请提供的配电网可靠性评估方法是一种考虑馈线容量约束条件下计算配电网可靠性指标的方法，其避免了未考虑馈线容量约束评估配电网供电可靠性存在的可靠性指标计算结果与实际可靠性偏差大的问题，其得到的可靠性指标结果更为合理，更具指导意义。为了便于理解，请参阅图2，本申请提供的一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估方法的另一实施例，包括：步骤201、根据被评估区域配电网中各馈线的允许接入最大配变容量和馈线自身接入的实际配变容量，计算各馈线的可转供容量。进一步地，馈线的允许接入最大配变容量为：馈线的可转供容量为：sg＝smax-sp；其中，α为线路容量裕度，u为馈线电压，imax为馈线最大允许电流，β为配变负载率，δ为馈线所接配变的最大负荷同时率，sp为馈线自身接入的配变容量。需要说明的是，配变容量，即配电变压器装接容量。本申请实施例中，首先根据馈线允许接入的最大配变容量以及馈线自身接入的配变容量，确定被评估区域配电网中每条馈线的可转供容量。馈线允许接入的最大配电容量smax为式中，α为线路容量裕度，u为馈线电压，imax为馈线最大允许电流，β为配变负载率，δ为馈线所接配变的最大负荷同时率。馈线的可转供容量sg为：sg＝smax-sp；式中，sp为馈线自身接入的配变容量。步骤202、根据获取的被评估区域配电网中各馈线的可转供容量建立馈线容量约束条件。进一步地，馈线容量约束条件具体为：馈线的可转供容量大于与馈线上的负荷联络的任一联络馈线的接入配变容量。需要说明的是，本申请实施例中，结合馈线的可转供容量以及与馈线上的负荷联络的任一联络馈线的接入配变容量，判断馈线上的负荷是否满足馈线容量约束条件。若馈线的可转供容量大于与馈线上的负荷联络的任一联络馈线的接入配变容量，则判断为满足馈线容量约束条件，若馈线的可转供容量小于或等于与馈线上的负荷联络的任一联络馈线的接入配变容量，则判断为不满足馈线容量约束条件。需要指出的是，对于馈线上的负荷存在多条可转供路径的场景，则只要存在一条可转供路径满足馈线的可转供容量大于与馈线上的负荷联络的任一联络馈线的接入配变容量，即判断为满足馈线容量约束条件。步骤203、判断馈线上的负荷是否满足馈线容量约束条件，并获取负荷在被评估区域配电网中的网络拓扑位置。需要说明的是，本申请实施例中，步骤203与上一实施例中的步骤102一致，在此不再进行详细赘述。步骤204、根据网络拓扑位置确定负荷与停运元件的电气位置关系，若电气位置关系为负荷与停运元件不存在直接的电气连接，则负荷属于n区，若电气位置关系为负荷位于停运元件的上游，则所荷属于r区，若电气位置关系为负荷位于停运元件的下游，且负荷满足馈线容量约束条件，则负荷属于t区，若电气位置关系为负荷位于停运元件的下游，且负荷不满足馈线容量约束条件，则对下游的所有负荷根据预置削减原则进行负荷削减，被削减的负荷属于f区，未被削减的负荷属于t区。进一步地，预置削减原则具体为：优先削减距离联络开关远的负荷，距离联络开关近的负荷优先通过转供恢复供电；若停电元件的下游负荷的容量大于阈值或重要程度满足预置重要程度等级要求，则即使距离联络开关远的负荷也将优先通过转供恢复供电。需要说明的是，停运元件与所选的负荷的电气位置关系分为存在电气连接关系和不存在电气连接关系两种情况，存在电气连接关系时又可以分为上游和下游的关系。因此，可以通过负荷的网络拓扑位置确定负荷与停运元件的电气位置关系，然后，再结合馈线上的负荷是否满足馈线容量约束条件的判断结果，对负荷的所属区域进行划分和确定。本申请实施例中，确定负荷的所属区域的停运影响后果的方式具体为：若某负荷点与停运元件不存在直接的电气连接，则该负荷点属于n区；若某负荷点位于停运元件的上游，则改负荷点属于r区；若某负荷点位于停运元件的上游，则需要结合馈线容量约束条件确定所属区域，若该负荷点满足馈线容量约束条件，则该负荷点属于t区，若该负荷点不满足馈线容量约束条件，则需要对停运元件下游的所有负荷根据预置削减原则进行负荷削减，被削减的负荷属于f区，未被削减的负荷属于t区，简单的可以理解为，满足馈线容量约束条件即表示可以100％转供，不满足馈线容量约束条件则表示不能实现100％转供，此时便存在了有一定比例可以转供，一定比例不可以转供，假设不满足馈线容量约束条件的30％是可以转供的，那么就有70％不可转供，那么这30％的容量即未被削减的负荷，属于t区，70％的容量即为被削减的负荷，属于f区。针对预置削减原则，考虑供电线路的功率损耗，一般按照先远后近的次序来进行负荷削减，即距离联络开关远的负荷会优先被削减，距离联络开关近的负荷会优先通过转供恢复供电，若停运元件下游负荷的容量较大(大于预设阈值)，或者重要程度较高(满足预置重要程度等级要求)，则即使是距离联络开关远的负荷，也会优先通过转供恢复供电。步骤205、根据所属区域的停运影响后果映射表确定负荷的停运影响后果。需要说明的是，本申请实施例中，停运影响后果主要表现为停电次数的增加和停电时间的增加，每个所属区域都对应这一种停运影响后果，可以用停运影响后果映射表来表示，如上一实施例中的表1所示。步骤206、根据最小路法计算被评估区域配电网的可靠性指标。需要说明的是，最小路法是基于最小路原理的快速评估方法，其基本思想是，对每一负荷点，求取其最小路，根据网络的实际情况，将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响，折算到相应的最小路的节点上，从而对每个负荷点，仅对其最小路上的元件与节点进行计算，即可得到负荷点相应的可靠性指标。本申请实施例中，采用最小路法计算被评估区域配电网的可靠性指标，其算法流程图如图5所示，具体算法步骤为：1)读取被评估区域配电网的网络拓扑信息和负荷设备参数，本申请实施例中对应的配电网网络拓扑图如图4所示，配电网设备参数见表2和表3所示；2)设负荷点总数为n，令遍历序号k＝0；3)遍历序号k＝k+1，根据网络拓扑信息搜索确定负荷点k的最小路；4)根据馈线容量约束条件和负荷点的网络拓扑位置，将非最小路元件的停运影响折算至最小路节点；5)遍历所有最小路的元件和节点，生成fmea(failuremodeandeffectanalysi)表；6)判断是否满足k<n，若不满足，则遍历序号k＝k+1，根据网络拓扑信息搜索确定负荷点k的最小路，若满足，则统计各负荷点的可靠性指标，计算被评估区域配电网的可靠性指标。本申请实施例中，结合表2和表3，采用最小路法对考虑馈线容量约束条件时计算得到的配电网可靠性指标和不考虑馈线容量约束条件时计算得到的配电网可靠性指标进行结果比对，如表4和表5所示。表2配电网设备参数1表3配电网设备参数2表4考虑馈线容量约束的配电网可靠性指标可靠性指标指标数值系统平均停电频率saifi(次/户·年)0.795系统平均停电持续时间saidi(h/户·年)3.374平均供电可用率asai(％)99.9615表5不考虑馈线容量约束的配电网可靠性指标可靠性指标指标数值系统平均停电频率saifi(次/户·年)0.795系统平均停电持续时间saidi(h/户·年)1.884平均供电可用率asai(％)99.9785表4的结果与表5的结果相比，表4的可靠性指标计算结果小于表5的可靠性指标计算结果，其原因在于，在传统的不考虑馈线容量约束的计算配电网可靠性指标的方法中，认为存在可转供路径即可100％转供，然而，在配电网实际运行过程中，存在即使有可转供路径，而由于备用电源转供能力不足导致无法转供的现象，因此，与配电网实际工况相比，不考虑馈线容量约束的配电网可靠性指标会偏高，而本申请提供的考虑馈线容量约束的配电网可靠性评估方法，考虑到了因无法转供而导致的停运影响后果，更符合实际运行工况，其可靠性指标的计算结果更加合理，更具备指导意义。为了便于理解，请参与图3，本申请还提供了一种基于馈线容量约束的配电网可靠性评估装置的实施例，包括以下模块：约束模块301，用于根据获取的被评估区域配电网中各馈线的可转供容量建立馈线容量约束条件。第一判断模块302，用于判断馈线上的负荷是否满足馈线容量约束条件，并获取负荷在被评估区域配电网中的网络拓扑位置。第二判断模块303，用于根据网络拓扑位置确定负荷与停运元件的电气位置关系，并根据电气位置关系和馈线容量约束条件的判断结果判断负荷的所属区域。计算模块304，用于根据所属区域的停运影响后果映射表确定负荷的停运影响后果，计算被评估区域配电网的可靠性指标，停运影响后果包括停运次数和停运时间。进一步地，还包括：容量模块300，用于根据被评估区域配电网中各馈线的允许接入最大配变容量和馈线自身接入的实际配变容量，计算各馈线的可转供容量。进一步地，第二判断模块303具体用于：根据网络拓扑位置确定负荷与停运元件的电气位置关系，若电气位置关系为负荷与停运元件不存在直接的电气连接，则负荷属于n区，若电气位置关系为负荷位于停运元件的上游，则负荷属于r区，若电气位置关系为负荷位于停运元件的下游，且负荷满足馈线容量约束条件，则负荷属于t区，若电气位置关系为负荷位于停运元件的下游，且负荷不满足馈线容量约束条件，则对下游的所有负荷根据预置削减原则进行负荷削减，被削减的负荷属于f区，未被削减的负荷属于t区。进一步地，计算模块304具体包括：映射子模块3041，用于根据所属区域的停运影响后果映射表确定负荷的停运影响后果；评估子模块3042，用于根据最小路法计算被评估区域配电网的可靠性指标。进一步地，评估子模块3042具体用于：步骤1042具体包括：读取被评估区域配电网的网络拓扑信息和负荷设备参数；算法参数初始化，将负荷点总数配置为n，遍历序号k＝0；遍历序号k＝k+1，根据网络拓扑信息搜索确定负荷点k的最小路；根据馈线容量约束条件和负荷点的网络拓扑位置，将非最小路元件的停运影响折算至最小路节点；遍历所有最小路的元件和节点，生成fmea表；判断是否满足k<n，若不满足，则遍历序号k＝k+1，根据网络拓扑信息搜索确定负荷点k的最小路，若满足，则统计各负荷点的可靠性指标，计算被评估区域配电网的可靠性指标。进一步地，馈线的允许接入最大配变容量为：馈线的可转供容量为：sg＝smax-sp；其中，α为线路容量裕度，u为馈线电压，imax为馈线最大允许电流，β为配变负载率，δ为馈线所接配变的最大负荷同时率，sp为馈线自身接入的配变容量。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-onlymemory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：randomaccessmemory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12