[发明专利]一种复杂辐射形配电网可靠性评估的前推回代方法

摘要

一种复杂辐射形配电网可靠性评估的前推回代方法，属于配电网可靠性评估方法技术领域。本发明利用计算机，通过程序，先输入配电网数据，确定能用于前推回代计算的辐射形配电网支路数组，然后运用计算可靠性指标的前推回代法确定节点可靠性指标，最后计算系统可靠性指标。本发明能广泛应用于具有多个备用电源和多分支线的大规模复杂配电网可靠性的准确快速评估，能够很方便地计及隔离开关、分支线保护、备用变压器、备用电源等设备配置对配电网可靠性的影响，能有效地缩短复杂配电网可靠性的评估的时间，为配电网的规划和运行决策提供科学依据。本发明可广泛应用于辐射状配电网的可靠性评估。

主权项

一种复杂辐射形配电网可靠性评估的前推回代方法，利用计算机，通过程序进行计算，得到配电网可靠性指标，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：(1)输入配电网数据首先定义配电网中任意一条支路由首端开关和元件串联组成，所述元件是指线路或变压器，然后输入配电网的数据，配电网的数据包括节点总数(N)，支路总数(L)，支路编号，支路首末端节点编号，支路开关类型，所述支路开关类型是指未装设开关、装设隔离开关、装设断路器或熔断器，线路故障率，线路修复时间，变压器故障率，变压器修复时间，备用电源接入的节点编号(Nd)，隔离故障时间(RI)，备用电源切换时间(RC)，负荷节点的用户数，负荷节点的平均负荷，保护系统可靠动作的概率；(2)确定能用于前推回代计算的辐射形配电网支路数组在第(1)步完成后，为方便数据的输入和满足前推回代计算的要求，根据第(1)步输入的支路数据，运用常规的广度优先搜索算法形成能用于前推回代计算的辐射形配电网支路数组，辐射形配电网支路数组中的元素从右至左的顺序是满足前推计算要求的支路顺序；从左至右的顺序是满足回代计算要求的支路顺序；(3)运用计算可靠性指标的前推回代法确定节点可靠性指标在第(2)步完成后，先假设k为辐射形配电网支路数组中元素的位置编号，lk为元素k对应的支路编号，i和j分别为支路lk的首末端节点编号，电能由支路lk的首端节点流向末端节点，把支路的首端节点称为末端节点的上游节点，末端节点称为首端节点的下游节点，再把配电网中经某个节点提供电能的所有支路组成的配电网定义为该节点的下游配电网，根据故障停电时间将故障停运分为隔离型故障停运和修复型故障停运两种类型，隔离型故障停运是指导致节点停电时间为故障隔离时间的故障停运；修复型故障停运是指导致节点停电时间为故障修复时间的故障停运，然后运用计算可靠性指标的前推回代法确定节点可靠性指标，具体过程如下：1)前推计算各支路首端节点因下游配电网故障导致停运的可靠性指标和确定节点的备用电源标识符在第(2)步完成后，根据第(2)步得到的用于前推回代计算的辐射形配电网支路数组，从配电网的末端负荷节点向电源节点依次逐条支路前推计算全部支路的首端节点因下游配电网故障导致停运的可靠性指标和确定节点备用电源标识符，具体步骤如下：①在第(2)步完成后，先将各节点因下游配电网故障导致停运的可靠性指标和非备用电源接入节点的备用电源标识符的初值设为0，备用电源接入节点的备用电源标识符的值取为1；再令k＝L，L为支路总数；②在第(3)－1)－①步完成后，从第(2)步求得的辐射形配电网支路数组中取出第k个元素，并将元素k对应支路lk的首末端节点编号赋值给i和j；③在第(3)－1)－②步完成后，计算由第(3)－1)－①确定的首端节点因下游配电网故障导致停运的可靠性指标，具体公式为：λiI,down,i=Σj∈J0λjI,down,j,0+Σj∈J1(λij+λjI,down,j,1+λjR,down,j,1)+Σj∈J2(1-ρj,2)λjI,down,j,2---(1)]]>λiR,down,i=Σj∈J0(λij+λjR,down,j,0)+Σj∈J2(1-ρj,2)(λij+λjR,down,j,2)---(2)]]>UiR,down,i=Σj∈J0(λijrij+UjR,down,j,0)+Σj∈J2(1-ρj,2)(λijrij+UjR,down,j,2)---(3)]]>式中，λiI,down,i和λiR,down,i分别为首端节点因下游配电网故障导致的隔离型和修复型故障停运的平均故障率；UiR,down,i为首端节点因下游配电网故障导致的修复型故障停运的平均年停运时间；J0、J1和J2分别为以节点i为首端节点的所有首端未装设开关、首端装设隔离开关、首端装设断路器或熔断器支路的末端节点集合；λjI,down,j,0和λjR,down,j,0分别为首端未装设开关支路末端节点因下游配电网故障导致的隔离型和修复型故障停运的平均故障率；UjR,down,j,0为首端未装设开关支路末端节点因下游配电网故障导致的修复型故障停运的平均年停运时间；λjI,down,j,1和λjR,down,j,1分别为首端装设隔离开关支路末端节点因下游配电网故障导致的隔离型和修复型故障停运的平均故障率；λjI,down,j,2和λjR,down,j,2分别为首端装设断路器或熔断器支路末端节点因下游配电网故障导致的隔离型和修复型故障停运的平均故障率；UjR,down,j,2为首端装设断路器或熔断器支路末端节点因下游配电网故障导致的修复型故障停运的平均年停运时间；λij和rij分别为支路元件的平均故障率和平均修复时间；ρj,2为保护系统可靠动作的概率；④在第(3)－1)－③步完成后，判断是否修改第(3)－1)－①步确定的首端节点的备用电源标识符，当支路lk的末端节点的备用电源标识符为1时，则将其首端节点的备用电源标识符置1；否则，保持其首端节点的备用电源标识符不变；⑤在第(3)－1)－④步完成后，当k＝0时，前推计算结束，转到第(3)－2)步；否则，令k＝k‑1，转到第(3)－1)－②步；2)回代计算各节点可靠性指标在第(3)－1)步完成后，根据第(2)步得到的用于前推回代计算的辐射形配电网支路数组，从配电网电源节点向末端负荷节点依次逐条支路回代计算全部支路末端节点可靠性指标，具体过程如下：①在第(3)－1)步完成后，先将节点可靠性指标的初值设为0，令k＝1，再根据第(3)－1)步求得的电源节点因下游配电网故障导致的隔离型和修复型故障停运的平均故障率，电源节点因下游配电网故障导致的修复型故障停运的平均年停运时间，计算电源节点的可靠性指标，由于电源支路首端装设有断路器，因此计算电源节点可靠性指标的具体公式为：λs＝λsI,down,s,2+λsR,down,s,2   (4)Us＝λsI,down,s,2RI+UsR,down,s,2    (5)rs＝Us/λs    (6)式中，λs、Us和rs分别为电源节点的平均故障率、平均年停运时间和平均停运时间；λsI,down,s,2和λsR,down,s,2分别为首端装设断路器的电源支路的首端电源节点因下游配电网故障导致的隔离型和修复型故障停运的平均故障率；UsR,down,s,2为首端装设断路器的电源支路的首端电源节点因下游配电网故障导致的修复型故障停运的平均年停运时间；RI为隔离故障时间；②在第(3)－2)－①步完成后，从第(2)步求得的辐射形配电网支路数组中取出第k个元素，并将元素k对应支路lk的首末端节点编号赋值给i和j；③在第(3)－2)－②步完成后，根据支路首端装设的开关类型和支路首端节点的可靠性指标计算支路末端节点的可靠性指标，当支路lk首端未装设开关时，计算支路末端节点可靠性指标的具体公式为：λjR,0＝λiR,0   (7)λj,0＝λi,0   (8)Uj,0＝Ui,0   (9)rj,0＝Uj,0/λj,0   (10)式中，λiR,0和λjR,0分别为首端未装设开关支路首末端节点修复型故障停运的平均故障率；λi,0和λj,0分别为首端未装设开关支路首末端节点的平均故障率；Ui,0和Uj,0分别为首端未装设开关支路首末端节点的平均年停运时间；rj,0为首端未装设开关支路末端节点的平均停运时间；当支路lk首端装设隔离开关时，计算支路末端节点可靠性指标的具体公式为： λjR,1＝λiR,1+λij+λjR,down,j,1   (11) λj,1＝λi,1   (12)Uj,1=Ui,1-(λij+λjR,down,j,1)RI+λijrij+UjR,down,j,1Iflag=0(λj,1-λjR,1)RI+λiR,1RC+λijrij+UjR,down,j,1Iflag=1---(13)]]> rj,1＝Uj,1/λj,1  (14)式中，λiR,1和λjR,1分别为首端装设隔离开关支路首末端节点修复型故障停运的平均故障率；λij和rij分别为支路元件的平均故障率和平均修复时间；λjR,down,j,1和UjR,down,j,1分别为首端装设隔离开关支路末端节点因下游配电网故障导致的修复型故障停运的平均故障率和平均年停运时间；λi,1和λj,1分别为首端装设隔离开关支路首末端节点的平均故障率；Ui,1和Uj,1分别为首端装设隔离开关支路首末端节点的平均年停运时间；RI为隔离故障时间；RC为备用电源切换时间；Iflag为末端节点备用电源标识符；rj,1为首端装设隔离开关支路末端节点的平均停运时间；当支路lk首端装设断路器或熔断器时，计算支路末端节点可靠性指标的具体公式为：λjR,2＝λiR,2+ρj,2(λij+λjR,down,j,2)   (15)λj,2＝λi,2+ρj,2(λij+λjI,down,j,2+λjR,down,j,2)   (16)Uj,2＝Ui,2+ρj,2(λijrij+λjI,down,j,2RI+UjR,down,j,2)   (17)rj,2＝Uj,2/λj,2   (18)式中，λiR,2和λjR,2分别为首端装设断路器或熔断器支路首末端节点修复型故障停运的平均故障率；ρj,2为保护系统可靠动作的概率；λij和rij分别为支路元件的平均故障率和平均修复时间；λjI,down,j,2和λjR,down,j,2分别为首端装设断路器或熔断器支路末端节点因下游配电网故障导致的隔离型和修复型故障停运的平均故障率；UjR,down,j,2为首端装设断路器或熔断器支路末端节点因下游配电网故障导致的修复型故障停运的平均年停运时间；λi,2和λj,2分别为首端装设断路器或熔断器支路首末端节点的平均故障率；Ui,2和Uj,2分别为首端装设断路器或熔断器支路首末端节点的平均年停运时间；RI为隔离故障时间；rj,2为首端装设断路器或熔断器支路末端节点的平均停运时间；④在第(3)－2)－③步完成后，当k＝L时，回代计算结束，转到第(4)步；否则，令k＝k+1，转到第(3)－2)－②步；(4)计算配电网的可靠性指标在第(3)步完成后，根据第(3)步得到的各节点可靠性指标，计算配电网的可靠性指标并输出结果；配电网的可靠性指标有：①系统平均停电频率指标(SAIFI)为一年内用户停电总次数与用户总数之比，表示每个用户在一年时间内的平均停电次数，②系统平均停电持续时间指标(SAIDI)为一年时间内用户停电持续时间的总和与用户总数之比，表示每个用户在一年时间内的平均停电持续时间，③用户平均停电持续时间指标(CAIDI)为一年时间内用户停电持续时间总和与用户停电总次数之比，表示一年中停电用户每次停电的平均停电持续时间，④平均供电可用率指标(ASAI)为一年中用户用电小时数占用户需电小时数的百分比，表示用户在一年中用电需求得到满足的时间百分比，⑤平均供电不可用率指标(ASUI)为一年中用户不能用电小时数占用户需电小时数的百分比，表示用户在一年中用电需求不能得到满足的时间百分比，⑥系统电量不足指标(ENS)为一年中每个负荷点负荷削减量与平均年停运时间乘积的总和，表示系统在一年中缺少的供电量，⑦系统平均电量不足指标(AENS)为总的电量不足与用户总数之比，表示一年中每个用户的平均缺电量。