一种配电系统的综合评估方法
【专利摘要】本发明提供一种配电系统的综合评估方法：1)获取配电系统电气参数与元件可靠性参数以及初始网络拓扑结构，创建系统可靠性评估模型；2)选取配电系统非正常运行状态，先进行无功功率补偿与优化对其进行矫正与改善，然后评估供电可靠性；3)生成系统状态，选取系统不同于之前列举过的非正常状态重复步骤2)，直到收敛条件满足；4)最后计算与输出整个配电系统的可靠性指标及整体电能质量指标。本发明所述方法将配电系统可靠性评估与系统状态矫正结合在一起，加入对系统非正常运行时对状态的矫正，不仅改善了电压和线损，也减少了系统非正常状态时的切负荷量，使得系统整体的可靠性与电能质量等指标都有了相应的提升，显著改善了配电网的综合运行监测评价的能力。
【专利说明】
-种配电系统的综合评估方法
技术领域
[0001] 本发明属于配电系统领域，具体设及一种配电系统的综合评估方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统的可靠性评估已经成为与供电质量有关的一项基本指标。过去，可靠性 的研究主要侧重于发电系统或W发电和输电组成的组合电力系统的可靠性评估，而配电系 统，特别是中低压配电系统可靠性研究远未得到应有的重视。随着近几年来我国社会经济 的飞速发展，城网改造的步伐加快，配电系统可靠性评估获得其应有的重视，到目前为止己 有较大的进步与发展。而用电量相应增加的同时，电力用户对电能质量(包括频率、电压和 谐波问题等)提出了更高的要求，对供电可靠性、电量计算和电价更为关切。因此结合电能 质量与供电可靠性运两者十分关键，可共同进行配电网的综合评估，为建设安全可靠、经济 高效、技术先进的配电网络设施和服务体系打下良好基础。
[0003] 电力系统的运行面临着许多不确定性，传统的电力系统可靠性评估理论建立在概 率和数理统计的基础上，对规划中的电力系统进行离线评估分析并给出相应的可靠性指 标。但大部分的建模和算法理论都基于固定的运行方式、不变的元件可靠性模型和参数，忽 略线路潮流、母线电压、系统频率等实时运行条件的变化对元件停运概率的影响，忽略机组 的运行方式、负荷的实时变化、网络结构的变化等实时运行条件对故障后果的影响。
[0004] 传统的静态可靠性评估由于其在线实时性不强，不能很好满足运行中的配网可靠 性评估，因此，统筹考虑配电系统可靠性指标及系统运行中的电能质量指标，使两者均符合 国民生产需要是亟需认真考虑的问题。同时，可靠性和电能质量指标在来源和模型上的差 异很大，如何将两种指标联合起来也是值得研究的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种配电系统的综合评估方法，能满足运行中的配电系统 可靠性和电能质量评估的需要。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用了 W下技术方案：
[0007] 1)对配电系统进行可靠性评估建模；
[0008] 2)根据建模结果对配电系统的非正常状态进行选取，针对选取的配电系统非正常 状态进行系统状态矫正，并在矫正后计算配电系统的电能质量指标;然后对系统供电可靠 性状态进行评估；
[0009] 3)重复步骤2)，直至配电系统的各个非正常状态选取完毕；
[0010] 4)经过步3)后，对整个配电系统的可靠性指标及整体电能质量指标进行计算。所 述步骤2)中，对配电系统进行非正常状态选取时，采用蒙特卡洛模拟法或者解析法。所述系 统状态矫正具体包括W下步骤:对配电系统进行补偿，使配电系统运行状态得到优化。
[0011] 所述系统状态矫正还包括W下步骤:在补偿前，通过改变配电系统网络拓扑结构 或改变负荷分布方式对配电系统非正常状态网架进行重构。
[0012] 所述对配电系统进行补偿具体包括W下步骤：
[0013] 2.1)先对配电系统进行潮流计算；
[0014] 2.2)求解W线路损耗最小为目标函数，满足系统潮流约束的无功优化问题；
[0015] 2.3)根据优化结果更新系统运行状态。
[0016] 所述步骤2)中，电能质量指标包括电压合格率与线路损耗率，分别表示为；
[0017]
[001引其中，Vsn表示非正常状态n矫正后的电压合格率，配电系统电压限制为0.95PU至 1.05pu；
[0019]
[0020] 其中，A Psn表示非正常状态n矫正后的线路损耗率，P'为线路的损失功率，P为首端
[0021] 输送功率。
[0022] 所述整个配电系统的可靠性指标为：平均用电有效度ASAI、用户平均停电频率 CAIFI和用户平均停电持续时间CAIDI;
[0023]
[0024] 的用户数；
[0025]
[0026] 响的用户数；
[0027]
[0028] 所述整体电能质量指标，是指各个非正常状态矫正后的电压合格率及线路损耗 率，按照各非正常状态发生概率分别进行加权，而求得的系统整体电压合格率及系统整体 线路损耗率。
[0029] 所述系统整体电压合格率表示为：
[0030]
[0031] 其中，Pn为非正常状态n发生的概率;Vsn表示非正常状态n矫正后的电压合格率；
[0032] 所述系统整体线路损耗率表示为：
[0033]
[0034] 其中，Psn表示非正常状态n矫正后的线路损耗率。
[0035] 本发明的有益效果体现在：
[0036] 本发明将系统状态矫正应用于可靠性评估中，通过非正常运行状态选取时，改善 网络结构，补偿并优化配电系统，不仅改善了电压和线损，也减少了系统非正常状态时的切 负荷量，使得系统整体的可靠性与电能质量等指标都有了相应的提升，显著改善了配电网 的综合运行监测评价的能力。
[0037] 进一步的，本发明所提出的评估方法具有很强的可操作性和综合性。是现今可靠 性评估与无功补偿运两个均较为成熟的技术的有效结合。
[0038] 进一步的，本发明最终将得到含有整体电压合格率、整体线损率等电能质量指标 与可靠性指标两者共同组成的运行可靠性综合指标，起到实时监测的作用，快速建立反馈 并在出现严重故障时调整系统结构参数，提高配电网综合运行可靠性。
【附图说明】
[0039] 图1为配电系统综合评估流程图。
[0040] 图2为系统状态矫正模块内部详细结构。
【具体实施方式】
[0041 ]下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。
[0042] 参见图1，本发明提供一种兼顾配网可靠性与优质电能质量的配电系统的综合评 估方法，设及可靠性评估系统与加入其中的系统状态矫正模块，最终得到由整体电压合格 率、整体线损率等电能质量指标与可靠性指标两者共同组成的运行可靠性综合指标，起到 实时监测的作用，快速建立反馈并在出现严重故障时调整系统结构参数，提高配电网综合 运行可靠性。
[0043] 1)获取配电系统内各数据，包括配电系统电气参数与元件可靠性参数、初始网络 拓扑结构，W及系统在研究时间范围内的发电机出力数据和负荷数据。
[0044] 2)根据配电系统内电气参数、元件可靠性参数及初始网络拓扑结构进行可靠性建 模；
[0045] 2.1)建立元件的状态模型，并分析状态之间的转移状况；
[0046] 2.2)搭建配电系统线路结构模型，明确线路开关位置。
[0047] 3)经过步骤2)后，可采用蒙特卡洛模拟法或解析法对系统进行状态选取，即选取 系统可能发生的一种非正常状态，并进入系统状态矫正模块；
[0048] 为使配电系统运行状态得到改善，利用系统状态矫正模块对配电系统非正常运行 状态进行矫正，此处需要用到研究时间范围内的发电机出力及负荷数据。如图2所示，具体 包括W下步骤：
[0049] 3.1)进入系统状态矫正模块，在已经选取的非正常状态的系统中，通过改变配电 系统网络拓扑结构、改变负荷分布等方式进行重构；如果重构之后的系统可W对非正常状 态进行改善，则此重构为必要发生，若不能改善，则不动作;进入步骤3.2);
[0050] 3.2)建立无功优化问题模型，对此时的系统进行初始=相潮流计算与分析。此时 可得到原始系统线路中的线路损耗率(简称线损率)及电压合格率。
[0051] 3.3)经过步骤3.2)在配电系统进行潮流计算的基础上，求解W线损最小为目标函 数，满足系统潮流约束的无功优化问题。
[0052] 3.4)根据优化结果更新系统非正常运行状态，并对无功补偿优化后的系统运行状 态再次进行潮流计算，可W得到补偿后系统线路中的线路损耗率及电压合格率。
[0053] 3.5)输出结果，可比较出经过无功补偿优化之后，系统电压与线损的提高程度。
[0054] 所述步骤3.5)中，所输出的结果为基于本次非正常运行状态矫正后的两个电能质 量指标，即电压合格率与线损率；
[0化5]
[0056] 其中，配电系统电压限制一般为0.95pu至1.05pu;Vsn表不在n状态下的电压合格率。
[0化7]
[005引其中，P'为线路的损失功率，千瓦;P为首端输送功率，千瓦。
[0059] 经过无功补偿之后系统的线路损耗与电压合格率均有一定程度的改善，同时，由 于无功补偿使得电压回升，线路损耗减少，在供电系统的发电出力不变的情况下，对配电系 统可提供的有效功率增大，运意味着切负荷量由之减少。运一现象体现了加入系统状态矫 正模块对可靠性的积极影响，将使得可靠性各指标均有一定的改善。
[0060] 4)对经过系统状态矫正后的配电系统进行可靠性状态评估，并记录可靠性状态评 估过程的有效信息。
[0061] 5)完成步骤3)与4)之后，改变系统状态，找出系统不同于之前列举过的非正常状 态，并返回执行步骤3)对系统其他非正常状态进行矫正。若系统内全部非正常状态都已经 选取完毕，则执行步骤6)。
[0062] 6)根据各个非正常运行状态的出现概率、步骤4)得到的可靠性有效信息及步骤3) 得到的两个电能质量指标，对整个配电系统的可靠性指标及整体电能质量指标进行计算。
[0063] 步骤6)中所述的可靠性指标包含如下系列指标:平均用电有效度ASAI、用户平均 停电频率CAIFI、用户平均停电持续时间CAIDI;
[0064]
[0065] 其中，U功负荷点i的等值年平均停电时间;N功负荷点i的用户数;i为正整数;R为 负荷点集合；
[0066]
[0067]其中，、为负荷点i的等值故障率;Mi为负荷点i受停电影响的用户数；
[006引
[0069] 进一步的，步骤6)中所述的整体电能质量指标，是指将在步骤3)得到的矫正后某 一非正常状态下的电压合格率Vsn及线损率A Psn，对各非正常状态发生概率进行加权，求得 系统整体电压合格率及线损率。
[0070]
[0071] 侣正常状态n发生的概率；
[0072]
【主权项】
1. 一种配电系统的综合评估方法，其特征在于:包括以下步骤： 1) 对配电系统进行可靠性评估建模； 2) 根据建模结果对配电系统的非正常状态进行选取，针对选取的配电系统非正常状态 进行系统状态矫正，并在矫正后计算配电系统的电能质量指标;然后对系统供电可靠性状 态进彳丁评估； 3) 重复步骤2)，直至配电系统的各个非正常状态选取完毕； 4) 经过步3)后，对整个配电系统的可靠性指标及整体电能质量指标进行计算。2. 如权利要求1所述的配电系统的综合评估方法，其特征在于:所述步骤2)中，对配电 系统进行非正常状态选取时，采用蒙特卡洛模拟法或者解析法。3. 如权利要求1所述的配电系统的综合评估方法，其特征在于:所述系统状态矫正具体 包括以下步骤:对配电系统进行补偿，使配电系统运行状态得到优化。4. 如权利要求3所述的配电系统的综合评估方法，其特征在于:所述系统状态矫正还包 括以下步骤:在补偿前，通过改变配电系统网络拓扑结构或改变负荷分布方式对配电系统 非正常状态网架进行重构。5. 如权利要求3所述的配电系统的综合评估方法，其特征在于:所述对配电系统进行补 偿具体包括以下步骤： 2.1) 先对配电系统进行潮流计算； 2.2) 求解以线路损耗最小为目标函数，满足系统潮流约束的无功优化问题； 2.3) 根据优化结果更新系统运行状态。6. 如权利要求1所述的配电系统的综合评估方法，其特征在于:所述步骤2)中，电能质 量指标包括电压合格率与线路损耗率，分别表示为；其中，￥5"表示非正常状态η矫正后的电压合格率，配电系统电压限制为0.95pu至 I.05pu；其中，APsn表示非正常状态η矫正后的线路损耗率，P'为线路的损失功率，P为首端输送 功率。7. 如权利要求1所述的配电系统的综合评估方法，其特征在于:所述整个配电系统的可 靠性指标为：平均用电有效度ASAI、用户平均停电频率CAIFI和用户平均停电持续时间 CAIDI；其中，仏为负荷点i的等值年平均停电时间，^为负荷点i的用户数； f 用户停电总次 ^停电用户总数 ieR 其中，Xi为负荷点i的等值故障率，Mi为负荷点i受停电影响的用户数； 用户平均年停电时间_ ' 用户停电总次数 YjXiNi ieR P8. 如权利要求1所述的配电系统的综合评估方法，其特征在于：所述整体电能质量指 标，是指各个非正常状态矫正后的电压合格率及线路损耗率，按照各非正常状态发生概率 分别进行加权，而求得的系统整体电压合格率及系统整体线路损耗率。9. 如权利要求8所述的配电系统的综合评估方法，其特征在于:所述系统整体电压合格 率表不为：其中，Pn为非正常状态η发生的概率;1"表示非正常状态η矫正后的电压合格率； 所述系统整体线路损耗率表示为：其中，Psn表示非正常状态η矫正后的线路损耗率。
【文档编号】G06Q50/06GK106022545SQ201610505591
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】别朝红, 洪扬, 李更丰, 顾晨临, 曾方迪
【申请人】西安交通大学