（電力電子與電力傳動專業(yè)論文）配電自動化條件下配電系統(tǒng)供電可靠性評估.pdf

s u b j e c t r e l i a b i l i t ye v a l u a t i o nf o r d i s t r i b u t i o ns y s t e m sw i t h d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n s p e c i a l t y p o w e re l e c t r o n i c sa n de l e c t r i cd r i v e r n a m e t a n gk a i c h e n g i n s t r u c t o r l i uj i a n a b s t r a c t s i g n a t u s i g n a t u d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n d a i so fg r e a ti m p o r t a n c ef o ri n c r e a s i n gr e l i a b i l i t yo f d i s t r i b u t i o ns y s t e m s t h ea p p r o a c ht oe v a l u a t er e l i a b i l i t yf o rd i s t r i b u t i o ns y s t e m su n d e rt h e c o n d i t i o no f d ai si n v e s t i g a t e di nt h i st h e s i s a s i m p l i f i e dm o d e lo fc o m p l i c a t e dd i s t r i b u t i o ns y s t e mf o rr e l i a b i l i t ye v a l u a t i o ni s e s t a b l i s h e d ad i s t r i b u t i o ns y s t e mi sd i v i d e di n t om a n yd i s t r i b u t i o np a r t s i ne a c hp a r t t h e r ei s n oo p e r a t i o n a la p p a r a t u s i nt h ep r o c e s so fr e l i a b i l i t ye v a l u a t i o n f a u l t sa r es e tf o re a c hp a r t i n s t e a do f i n d i v i d u a la p p a r a t u s t h u st h ec a l c u l a t i o ne f f i c i e n c yi sr e m a r k a b l yi m p r o v e d t h ei n f l u e n c e so nr e l i a b i l i t yd u et of a u l t so nb u s e sa n ds w i t c h e sa n dm a l f u n c t i o no f c i r c u i tb r e a k e r sa n df u s e sa l ea n a l y z e da n di n c l u d e di nt h er e l i a b i l i t ye v a l u a t i o n i na c c o r d a n c ew i t ht h ep r a c t i c eo fu t i l i t i e s t h es c h e d u l e dm a i n t e n a n c ei ss e to ne a c h f e e d e ri n s t e a do fe a c ha p p a r a t u si nt h er e l i a b i l i t ye v a l u a t i o n b e s i d e s t h em a i n t e n a n c eo n b u s e sa n dt r a n s f o r m e r sa r ec o n s i d e r e d t h es u b p r o g r a mr e a l i z i n gt h en e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o n i t l lt h ei n d e xo fm i n i m a ll o a d s h i e l d i n ga n d t h ec o n s t r a i n tc o n d i t i o no fc a p a c i t yl i m i t a t i o na n dc u r r e n ts e t t i n g so fe l e c t r i c a l a p p a r a t u su n d e rt h ec o n d i t i o n so ff a u l t s m a i n t a i n e n c ea n db e i n go v e r l o a di sc o m p l i s h e do n v c 6 0 b a s e do na b o v ew o r k s a na p p r o a c ht o r e l i a b i l i t ye v a l u a t i o nc o n s i d e r i n gn e t w o r k r e c o n f i g u r a t i o nb yd a i sd e s c r i b e d t h es o f t w a r eo fr e l i a b i l i t ye v m u m i o nf o rd i s t r i b u t i o ns y s t e m sc o n s i s t i n go fa l lp r o p o s e d m e t h o d o l o g i e si sp r o g r a m m e do nv c 6 0 w h i c hi st e s t e d v e r i f i e da n dc o m p a r e d 麗t h c o n v e n t i o n a lm e t h o db yt y p i c a le x a m p l e s i ti sc o n c l u d e dt h a tt h ep r o p o s e da p p r o a c hi s f e a s i b l ea n dh a st h ea d v a n t a g e so fh i g h e re f f i c i e n c ya n dm o r ef a c t o r sc a nb ec o n s i d e r e d c o m p a r i s o n sa p p l i e di nt h ed i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e mi nl i n t o n gc o u r l t y t h er e s u l t so f t e s t i n gs h o wt h a tt h ep r o p o s e dm e t h o d s a r ef e a s i b l ea n dt h a tt h ep r o g r a mi ss a t i s f i e d k e y w o r d s d i s t r i b u t i o ns y s t e m s d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n d a r e l i a b i l i t y a n a l y s i s n e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o n t h e s i s a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 西要料技太學(xué) 學(xué)位論文獨創(chuàng)性說明 本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及 其取得研究成果 盡我所知 除了文中加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含 其他人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果 也不包含為獲得西安科技大學(xué) 或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所 做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意 一 學(xué)位論文作者簽名 官i 峨 日期 砂一z t 學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)聲明書 本人完全了解學(xué)校有關(guān)保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定 即 研究生在校攻讀學(xué)位期問 論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬于西安科技大學(xué) 學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或 機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 本人允許論文被查閱和借閱 學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué) 位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或掃描 等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文 同時本人保證 畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課 題再撰寫的文章一律注明作者單位為西安科技大學(xué) 保密論文待解密后適用本聲明 學(xué)位論文作者躲忍再嗡指剝幣魏叫也 護(hù) 年 0 月2 o 目 1 緒論 1 緒論 1 1 配電系統(tǒng)供電可靠性評估研究的必要性 電力系統(tǒng)可靠性是對電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不問斷的向電力用 戶供應(yīng)電力和電能能力的度且 其實質(zhì)就是用最科學(xué) 經(jīng)濟的方式充分發(fā)揮發(fā)供電設(shè) 備的潛力 保證向全部用戶不斷供給質(zhì)量合格的電力 從而實現(xiàn)全面的質(zhì)量管理和全面 的安全管理 它的發(fā)展有著深刻的社會背景以及重要原因 隨著國民經(jīng)濟和系統(tǒng)規(guī)模的 迅速增長 對于電力系統(tǒng)安全可靠性的要求必將越來越高 2 1 1 電力系統(tǒng)不斷向超高壓 遠(yuǎn)距離 大機組 大容量方向發(fā)展 不但要求提高 系統(tǒng)的經(jīng)濟性 而且對系統(tǒng)的安全可靠性也提出了新的更高的要求 6 0 年代以后 許多 國家的大電網(wǎng)相繼發(fā)生了重大的事故 引起了大面積的停電 這些停電事件不但造成了 巨大的經(jīng)濟損失 而且危及社會秩序 對整個社會造成了一定的影響 為了預(yù)防這些事 故的發(fā)生 定量的評價和改善電力系統(tǒng)可靠性的研究 便越來越受到人們的重視 2 為了避免電力系統(tǒng)超高壓 遠(yuǎn)距離 大機組 大容量的優(yōu)越性被不利因素的 影響所抵消 對可靠性的研究也日益迫切 3 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展 社會的高度信息化 現(xiàn)代化 辦公設(shè)備的自動化 人 們對電力的依賴性越來越深 任何短時間的停電 頻率偏差 瞬時電壓下降 都會對生 產(chǎn)生活帶來影響 因此 電力行業(yè)作為共用事業(yè) 政府從行政及立法上對供電質(zhì)量 安 全性 可靠性提出了越來越高的要求 4 電力是國民經(jīng)濟發(fā)展必不可少的能源 近幾年在西方國家的電力行業(yè)中引入 了市場競爭機制 其競爭的焦點是電力的可靠性和經(jīng)濟性 為了適應(yīng)市場的需要 各國 電力公司重點研究和發(fā)展可靠性 配電系統(tǒng)的根本任務(wù)就是盡可能經(jīng)濟而可靠的將電力分配給各種用戶 整個電力系 統(tǒng)的供電能力和質(zhì)量都必須通過配電系統(tǒng)來實現(xiàn) 配電系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo)實際上是 整個電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行特性的集中反映 因此 配電系統(tǒng)供電可靠性是整個電力系統(tǒng) 可靠性的一個重要組成部分 1 配電系統(tǒng)處于整個電力系統(tǒng)的最末端 直接與用戶相連 是包括發(fā)電 輸變 電和配電在內(nèi)的整個電力系統(tǒng)與用戶聯(lián)系 向用戶供應(yīng)電能和分配電能的重要環(huán)節(jié) 一 旦配電系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障或進(jìn)行檢修 往往就會同時造成系統(tǒng)對用戶供電的中斷 直 到配電系統(tǒng)及其設(shè)備的故障或檢修被排除或修復(fù) 恢復(fù)到原來的完好狀態(tài) 才能繼續(xù)對 用戶供電 據(jù)不完全統(tǒng)計 用戶停電故障中8 0 以上是由配電系統(tǒng)故障引起的 3 2 配電系統(tǒng)大多采用輻射式的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 對單故障比較敏感 據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計資 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論天 料表明 配電網(wǎng)絡(luò)約占整個配電系統(tǒng)投資的6 0 及運行成本的2 0 它對用戶配電系統(tǒng) 供電可靠性的影響也最大 其可靠性直接關(guān)系到國民經(jīng)濟和居民生活 3 隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 以計算機為代表的高度信息化設(shè)備的廣泛普及 用戶對配電系統(tǒng)供電可靠性要求也越來越高 4 1 既使僅從加強配電系統(tǒng)供電可靠性所花 費的資金及其對社會和經(jīng)濟所產(chǎn)生的效益來看 配電系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)可靠性工程中 也具有極為重要的地位 因此 對配電系統(tǒng)供電可靠性的研究 是保證供電質(zhì)量 實現(xiàn)電力工業(yè)現(xiàn)代化的重 要手段 對促進(jìn)和改善電力工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理 提高經(jīng)濟效益和社會效益以及進(jìn)行城 市電網(wǎng)建設(shè)和改造有著重要作用 配電系統(tǒng)供電可靠性問題已越來越為人們所關(guān)注 目 前 國際上發(fā)達(dá)國家對于配電系統(tǒng)的供電可靠性都有著較高的要求 一般都在9 9 9 9 以上 而在我國 電力事故調(diào)查規(guī)程 中已將1 0 k q 用戶供電可靠率列入供電安全考 核項目之中 并且主管部門提出的供電企業(yè)的一流標(biāo)準(zhǔn)中 配電系統(tǒng)用戶供電可靠率 市 中心 市區(qū) 城鎮(zhèn) 不低于9 9 9 6 用戶年平均停電時間小于8 7 6 小時 顯然 這個水 平比起國際先進(jìn)水平來 差距很大 所以 對配電系統(tǒng)供電可靠性進(jìn)行研究 并提高其 整體水平 在我國就顯得尤為重要 配電系統(tǒng)供電可靠性評估就是根據(jù)可靠性工程理論 采用一定的評估方法和評估手 段對整個系統(tǒng)的供電可靠性進(jìn)行定量的預(yù)測 它是配電系統(tǒng)供電可靠性研究問題中的核 心內(nèi)容 是進(jìn)行配電系統(tǒng)供電可靠性管理的前提和基礎(chǔ) 通過對供電可靠性的預(yù)測和評 估 能夠找出配電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié) 發(fā)現(xiàn)影響供電可靠性的主要因素 從而可以針對存 在的問題提出具體的改進(jìn)措施 進(jìn)一步提高供電可靠性管理工作的水平并使整個系統(tǒng)的 安全性能和經(jīng)濟效益得到顯著的增加 1 2 配電系統(tǒng)供電可靠性評估研究的現(xiàn)狀及方法 國外 對于配電系統(tǒng)供電可靠性評估的研究起步較早 現(xiàn)在 供電可靠性評估已成 為許多國家配電系統(tǒng)規(guī)劃決策中的一項常規(guī)性工作 美國 英國 加拿大 日本 法國 西歐及俄羅斯都成立了專門的研究機構(gòu) 負(fù)責(zé)配宅系統(tǒng)供電可靠性評估原始數(shù)據(jù)的收集 和整理工作 并建立了完善的配電系統(tǒng)供電可靠性評估的指標(biāo)體系 在配電系統(tǒng)供電可 靠性評估模型和算法上也取得了重要的研究成果 著己將評估結(jié)果用于配電網(wǎng)規(guī)劃等方 面 大大的提高了配電系統(tǒng)的安全性能和經(jīng)濟效益 5 1 7 8 o 國內(nèi) 對配電系統(tǒng)供電可靠性的研究始于上世紀(jì)8 0 年代初期 晚于發(fā)電和輸電系 統(tǒng)的研究 由于缺乏必要的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和行之有效的分析方法 發(fā)展較為緩慢 近年來 隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展 城市用電負(fù)荷迅速增長 供需矛盾日益突出 供電可靠性在 生產(chǎn)管理工作中所占的位置也越來越重要 為使有限的資源取得最大的收益 迫切需要 對配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃 從而促進(jìn)了配電系統(tǒng)供電可靠一平估的發(fā)展 1 緒論 目前求取電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的方法主要有模擬法和解析法兩大類 模擬法 9 1 0 1 1 是通過對元件的概率分布采樣來進(jìn)行狀態(tài)的選擇和估計 利用統(tǒng)計試驗方法得到可靠性 指標(biāo) 該方法靈活且不受系統(tǒng)規(guī)模限制 但是耗時多而且精度不高 主要用于發(fā) 輸電 組合系統(tǒng)的可靠性評估中 解析法是 1 2 1 3 1 根據(jù)電力系統(tǒng)元件的隨機參數(shù) 建立系統(tǒng)的可 靠性數(shù)學(xué)模型 通過數(shù)值計算方法獲得系統(tǒng)的各項指標(biāo) 它可以進(jìn)一步分為馬爾可夫法 和網(wǎng)絡(luò)法兩類 馬爾可夫法能夠較好的處理各種復(fù)雜情況 但當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 時 該方法將變得十分繁復(fù) 網(wǎng)絡(luò)法是配電系統(tǒng)供電可靠性評估中最為常用的傳統(tǒng)方法 1 2 1 傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)供電可靠性評估方法 傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)供電可靠性評估方法是網(wǎng)絡(luò)法 該方法也稱為故障模式與后果分析 法 f a i l u r e m o d ea n d e f f e c t a n a l y s i s f m e a l l 在進(jìn)行供電可靠性分析的過程中 f m e a 方法通過對系統(tǒng)中各元件狀態(tài)的搜索 列出全部可能的系統(tǒng)狀態(tài) 然后根據(jù)所規(guī) 定的可靠性判據(jù)對系統(tǒng)的所有狀態(tài)進(jìn)行檢驗分析 找出系統(tǒng)的故障模式集合 并在此集 合的基礎(chǔ)上 求得系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo) 在對系統(tǒng)中各元件狀態(tài)的搜索 列出全部可能的系統(tǒng)狀態(tài)的過程中 首先對系統(tǒng)進(jìn) 行預(yù)想事故的選擇 確定負(fù)荷點失效事件 即故障集 并對各個預(yù)想事件進(jìn)行潮流分 析和系統(tǒng)補救 形成事故影響報表 將這些失效事件 事故 和影響報表統(tǒng)一存放在預(yù) 想事故表中 根據(jù)負(fù)荷點的故障集 從預(yù)想事故表中提取相應(yīng)故障的后果 計算負(fù)荷點 的可靠性指標(biāo) 系統(tǒng)可靠性指標(biāo)則可從各個負(fù)荷點的可靠性指標(biāo)中分析得到 負(fù)荷點失效事件包括 1 結(jié)構(gòu)性失效又稱全部失去連續(xù)性事件 t o t a ll o s so fc o n t i n u i t y t l o c 指 當(dāng)負(fù)荷點和所有電源點之間的所有通路都斷開時導(dǎo)致的該負(fù)荷點全部失電 通過尋找配 電網(wǎng)絡(luò)的最d n 集可有效判斷出導(dǎo)致t l o c 的停運組合 2 功能性失效又稱為部分失去連續(xù)性事件 p a r t i a ll o s so f c o n t i n u i t y p l o c 它考慮到各元件的負(fù)載能力和系統(tǒng)電壓約束 如果一個停運事件引起網(wǎng)絡(luò)超過約束 則 必須斷開或者削減某一點的負(fù)荷以消除過載或電壓越限 可通過最小割集中的元件組合 來尋找可能引起p l o c 事件的停運組合 如二階停運組合可以通過選擇三階割集中的所 有二階組合來獲得 確定停運組合之后 進(jìn)行潮流計算并確定是否違反網(wǎng)絡(luò)約束 即可 鑒別是否會發(fā)生p l o c 事件 配電系統(tǒng)對一階故障敏感 高階故障發(fā)生幾率極低 因此 在使用該方法分析配電系統(tǒng)供電可靠性時可以略去三階及以上停運事件 f m e a 方法比 較簡單 并且網(wǎng)絡(luò)模型與配電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有著自然的相似 但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變大時各 種故障后果分析將變得十分冗長 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 2 改進(jìn)的配電系統(tǒng)供電可靠性評估方法 f e m a 法概念清晰 原理簡單 但是具有計算過程繁瑣 計算量大的不足 因此 大量學(xué)者都在f m e a 法的基礎(chǔ)上繼續(xù)經(jīng)行了探索和研究 并提出了許多改進(jìn)方法 1 最小路法 1 4 l 叫 連接任意兩節(jié)點間的有向弧或無向弧組成的集合稱為這兩個節(jié)點間的一條路 如果 一條路中移去任意一條弧后就不再構(gòu)成路則稱這條路為最小路 最小路法是基于最小路 原理的快速評估方法 其基本思想是 對每一負(fù)荷點 求取其最小路 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際 情況 將非最小路上的元件故障對負(fù)荷點可靠性的影響 折算到相應(yīng)的最小路的節(jié)點上 從而對每個負(fù)荷點 僅對其最小路上的元件與節(jié)點進(jìn)行計算 即可得到負(fù)荷點相應(yīng)的可 靠性指標(biāo) 基于最小路原理的快速評估方法的核心是求取每個負(fù)荷點的最小路 這樣 整個系 統(tǒng)的元件便可分為兩類 最小路上的元件和非最小路上的元件 對于最小路上的元件 處理原則為 如果系統(tǒng)無備用電源 那么最小路上的每個元件發(fā)生故障或檢修 均會引起負(fù)荷 點的停運 所以 參與計算的為元件停運率 即故障率與計劃檢修率之和 和停運時間 如果系統(tǒng)有備用電源 且主饋線上裝有分段裝置 隔離開關(guān)或分段斷路器 那 么分段裝置前的元件發(fā)生故障引起的后段負(fù)荷點停運時間僅為m a x s t 其中s 為分 段裝置的操作時間 t 為備用電源的倒閘操作時間 并且假設(shè)前段元件的檢修不會引起 后段負(fù)荷的停運 對于非最小路上的元件 先根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 將其對負(fù)荷點可靠性指標(biāo)的影響折算 到相應(yīng)的最小路的節(jié)點上 然后再按照上面所講的方法處理即可 其處理原則如下 對于分支線 如果其首端裝有烙斷器 那么分支線上的元件發(fā)生故障 熔斷器 熔斷 故障不影響其它支線 如果主饋線上裝有隔離開關(guān)或分段斷路器 那么隔離開關(guān)或分段斷路器后的元 件發(fā)生故障所引起的前段負(fù)荷點停運時間 為隔離開關(guān)或分段斷路器的操作時間s 并 且后段元件的檢修不會引起前段負(fù)荷點的停運 2 最d n 集法 2 1 7 1 8 l 如果最小路中的任一點不會通過網(wǎng)絡(luò)中的任一支路 此點與同一最小路中在其前或 后的點形成的支路除外 與同一最小路中另一點相連 則稱此最小路為基本最小路 其 余的最小路稱為輔助最小路 一個切斷所有基本最小路的最小割集也將切斷所有的輔助最小路 因此 只要通過 切斷基本最小路的故障元件對網(wǎng)絡(luò)元件進(jìn)行重新組合 就能充分地導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)的全部最小 割集 對于一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 基本最小路數(shù)目可能要比最小路數(shù)目少幾個數(shù)量級 因此 l 緒論 導(dǎo)出最小割集的時間大大減少 計算速度大大提高 求出最小割集的方法與步驟如下 第一步形成最小路樹 第二步由最小路樹導(dǎo)出基 本最小路 第三步利用基本最小路求出最小割集 前兩步算法比較簡單 第三步可如下 實現(xiàn) 用n p 紀(jì)錄基本最小路數(shù) 并把在基本最小路中出現(xiàn)的元件及出現(xiàn)的次數(shù)分別存 放在數(shù)組c o u n t i 1 c o l i n t i 2 中 若一元件出現(xiàn)的次數(shù)等于n p 則該元件構(gòu)成一階最小割集 這樣就迅速找出全 部一階最小割集 在c o u n t 數(shù)組中把對應(yīng)形成一階最小割集元件的值賦零 并壓縮c o u n t 數(shù)組 在c o u n t 數(shù)組中找出構(gòu)成最短基本最小路的元件并移到數(shù)組最前面 然后和后 面非最小路中的元件組合 形成二階割集 若該割集中兩個元件出現(xiàn)的次數(shù)之和不小于 n p 并且每個基本最小路中都至少包含其中一個元件 則該割集是二階最小割集 再取最短基本最小路中的一個元件和非最小路中的兩個元件的組合 形成三階割 集 若三個元件出現(xiàn)次數(shù)總和不小于n p 同時每個基本最小路中都至少包含其中一個 元件 并且該割集中不包含二階最小割集 則該割集是三階最小割集 同理可找出四階最小割集 除進(jìn)行上述檢查外 還要判斷是否包含三階最小割集 若有必要 對四階以上的最小割集可以此類推求出 3 網(wǎng)絡(luò)等值法1 1 9 2 0 1 實際的配電系統(tǒng)往往由主饋線和副饋線構(gòu)成 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 網(wǎng)絡(luò)等值法主要針對實際 配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點 利用一個等效元件來代替一部分配電網(wǎng)絡(luò) 從而將一個復(fù)雜結(jié)構(gòu) 的配電系統(tǒng)逐步簡化為簡單輻射狀的主饋線系統(tǒng) 等值法分為兩個步驟 首先是向上等 效過程 該過程主要處理下層元件對上層元件的可靠性影響 將一個復(fù)雜的副饋線分支 用等效分支線代替 逐層向上層等效 最終將網(wǎng)絡(luò)簡化為一個簡單輻射狀的主饋線網(wǎng)絡(luò) 然后進(jìn)行向下等效過程 該過程主要處理上層元件對下層元件可靠性的影響 將這種影 響用等效串聯(lián)元件表示 并分層計算分布在各層的負(fù)荷點的可靠性 4 基于故障擴散的評估方法1 2 2 捌 這是一種對帶子饋線的配電系統(tǒng)具有較強處理能力的供電可靠性評估方法 首先利 用前向搜索算法確定斷路器動作影響范圍 利用故障擴散方法確定故障隔離的范圍 從 而可以確定節(jié)點的故障類型 根據(jù)受故障影響的時間不同 將所有節(jié)點分為不受故障影 響 受故障影響時間為隔離時間 受故障影響時間為隔離時間加切換操作時間 受故障 影響時間為故障修復(fù)時間4 種類型 根據(jù)節(jié)點的故障類型 便可得出各個負(fù)荷點以及 系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo) 5 遞歸算法 2 4 l 遞歸算法利用了配電網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)多為樹狀的特點 首先將配電系統(tǒng)以饋線為單 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 位存儲為樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式 然后通過對樹的遞歸遍歷將配電系統(tǒng)的子饋線進(jìn)行合理的 可靠性等效 簡化為一個形式簡單的網(wǎng)絡(luò) 在遍歷過程中遞歸調(diào)用可靠性計算公式 最 終得到整個配電系統(tǒng)的所有負(fù)荷點可靠性指標(biāo)和整個系統(tǒng)的可靠性指標(biāo) 這種算法利用了樹型結(jié)構(gòu)與配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相似性 首先將配電系統(tǒng)的饋線作為樹 的結(jié)點 將配電系統(tǒng)存儲為樹型結(jié)構(gòu) 通過對樹的后序遍歷逐層將下層饋線對上層饋線 的影響等效成等效分支線 直至將包含主饋線和多條子饋線的復(fù)雜的配電網(wǎng)簡化為簡單 的饋線連接負(fù)荷點的 可以直接利用可靠性計算公式計算的簡單結(jié)構(gòu)配電系統(tǒng) 然后 通過對樹的前序遍歷 逐層計算連接在不同層饋線上的負(fù)荷點可靠性指標(biāo) 找到表示上 層饋線上的元件對下層饋線上負(fù)荷點可靠性影響的等效串聯(lián)元件 這樣遞歸遍歷下去 直到求出整個系統(tǒng)的負(fù)荷點可靠性指標(biāo) 進(jìn)而求出整個系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo) 1 3 本文研究的意義及所完成的工作 綜上所述 配電系統(tǒng)供電可靠性評估的研究具有巨大的理論價值和現(xiàn)實意義 前人 對此進(jìn)行了大量的探索 并且已經(jīng)取得了許多重要的成果 但是 無論是傳統(tǒng)的研究方 法還是改進(jìn)方法都存在著共同的不足 1 現(xiàn)有的供電可靠性評估方法或者以元件為單位計算 或者先對整個系統(tǒng)進(jìn)行 分析并等效后再計算 由于系統(tǒng)中元件數(shù)目眾多 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 因此具有計算量大 計算過程繁瑣的不足 隨著配電系統(tǒng)的迅速發(fā)展 這個缺點進(jìn)一步的突出 對于部分特 別復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò) 采用現(xiàn)有的方法甚至很難得到評估結(jié)果 2 現(xiàn)有的供電可靠性評估方法沒有深入考慮母線及開關(guān)的故障對于供電可靠性 指標(biāo)的影響 配電系統(tǒng)中的母線和開關(guān)數(shù)量眾多 這些元件發(fā)生故障的概率雖然較小 但是發(fā)生后往往會造成大量負(fù)荷點同時停電 后果比較嚴(yán)重1 2 8 09 1 因此忽略這些元件必 然會造成評估結(jié)果的不準(zhǔn)確 3 現(xiàn)有的供電可靠性評估方法大多沒有根據(jù)系統(tǒng)運行中的實際情況考慮計劃檢 修的影響 從而造成了評估結(jié)果的不夠完全真實 4 現(xiàn)有的供電可靠性評估方法沒有考慮配電系統(tǒng)的自動化對于供電可靠性指標(biāo) 的影響 自動化的應(yīng)用對于配電系統(tǒng)的供電可靠性具有直接影響 一方面 實現(xiàn)自動化 后開關(guān)的操作時間大大縮短 另一方面 實現(xiàn)自動化后 故障或檢修時可以通過網(wǎng)絡(luò)重 構(gòu)盡快的恢復(fù)受影響的健全區(qū)域的供電 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)就是在滿足系統(tǒng)約束條件 如保證系 統(tǒng)的連續(xù)性 輻射狀連接以及不能超過元件的電氣極限容量和繼電保護(hù)電流整定值等 的前提下 確定使配電系統(tǒng)某一指標(biāo) 如配電系統(tǒng)的線損 電壓質(zhì)量或供電可靠性等 最佳的配網(wǎng)運行方式 因此考慮自動化以及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時 配電系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo)不 僅取決于系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 還受到元件電氣極限容量和繼電保護(hù)電流整定值的影響 目 前自動化在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛 在進(jìn)行供電可靠性評估時如果不考慮其影 6 1 緒論 響 所得到的結(jié)果肯定同樣不能真實反映系統(tǒng)的實際運行情況 針對以上不足 本文總結(jié)和繼承了前人的成果及經(jīng)驗 在對配電系統(tǒng)的特點和現(xiàn)狀 進(jìn)行整體分析并綜合考慮影響評估指標(biāo)的各種因素后 提出了一種配電系統(tǒng)的供電可靠 性評估方法 主要工作有 1 建立了面向配電系統(tǒng)供電可靠性評估的配電系統(tǒng)的簡化模型 并將配電系統(tǒng) 分解為一些最小配電區(qū)域 各個最小配電區(qū)域內(nèi)部不含有操作元件 以最小配電區(qū)域而 不是以單個元件為單位設(shè)置故障進(jìn)行供電可靠性分析 以提高分析的效率 2 在配電系統(tǒng)供電可靠性評估中 綜合考慮母線故障 開關(guān)故障 斷路器及熔 斷器發(fā)生拒動等情形的影響 3 在配電系統(tǒng)供電可靠性評估中 結(jié)合各供電局的實際檢修工作計劃 以各配 電線路為單位設(shè)置檢修 并考慮母線及主變壓器計劃檢修的情形 使評估結(jié)果更加符合 實際情況 4 文獻(xiàn) 3 6 中提出了在故障 檢修和過負(fù)荷情況下 以甩負(fù)荷總量最小為目標(biāo)函 數(shù) 以配電系統(tǒng)中各個元件的電氣極限容量和繼電保護(hù)電流整定值為約束條件的配電網(wǎng) 絡(luò)重構(gòu)算法 該算法是對配電自動化條件下進(jìn)行配電系統(tǒng)供電可靠性評估的關(guān)鍵 因此 需要將該算法作為子程序加以實現(xiàn) 5 綜合前4 項工作 采用v c 6 0 實現(xiàn)綜合考慮通過配電自動化進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò) 重構(gòu)條件下的配電系統(tǒng)供電可靠住評估應(yīng)用軟件 6 采用典型算例進(jìn)行了測試和驗證 并與傳統(tǒng)供電可靠性評估方法進(jìn)行了比較 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 配電系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo)及模型 建立可靠性指標(biāo)及模型是進(jìn)行配電系統(tǒng)供電可靠性評估的前提和基礎(chǔ) 在進(jìn)行分析 時 一般把研究對象劃分為元件和系統(tǒng)兩個層次 本文將對配電系統(tǒng)的供電可靠性評 估理論進(jìn)行研究 給出評估的參數(shù)及指標(biāo) 并建立元件的可靠性模型和網(wǎng)絡(luò)的可靠性模 型模型 以此為基礎(chǔ) 在對配電系統(tǒng)進(jìn)行最小區(qū)域分解后 即能求出各最小配電區(qū)域的 可靠性等效參數(shù) 從而可以區(qū)域為單位分析供電可靠性 2 1 供電可靠性指標(biāo)及參數(shù) 2 1 1 元件的可靠性參數(shù) 元件的可靠性參數(shù)是進(jìn)行配電系統(tǒng)可靠性評估的基本元素和原始數(shù)據(jù) 在實際計算 中 這些參數(shù)值通常是在對各種運行記錄經(jīng)過統(tǒng)計以后得出的 一般有以下幾項 1 年故障率五 次 公里 年或次 臺 年 2 平均故障修復(fù)時間r 小時 次 3 年計劃檢修率五 次 公里 年或次 臺 年 4 平均檢修持續(xù)時間r 小時 次 需要指出的是 系統(tǒng)中的檢修包括臨時檢修及計劃檢修 與故障情況類似 臨時檢 修也是隨機事件 因此實際計算時 通常都將臨時檢修率歸入故障率中 本文中的檢修 僅指計劃檢修 2 1 2 負(fù)荷點的供電可靠性指標(biāo) 負(fù)荷點的供電可靠性指標(biāo)是衡量系統(tǒng)中各個負(fù)荷點供電能力的尺度 可以根據(jù)配電 系統(tǒng)中元件的可靠性參數(shù)經(jīng)過計算后得出 常用指標(biāo)有 1 年停電率 次 年 指負(fù)荷點i 在單位時間 通常為一年 中因配電系統(tǒng) 元件故障或檢修而造成停電的次數(shù) 2 年停電時間b 小時 年 指負(fù)荷點i 在單位時間 通常為一年 中因配電系 統(tǒng)元件故障或檢修而造成停電的時間數(shù) 3 平均停電時間 小時 次 指負(fù)荷點i 因配電系統(tǒng)元件故障或檢修而造成停 電的每次停電的平均持續(xù)時間 以上三個指標(biāo)之間存在著以下關(guān)系 u 2 i 2 1 2 配電系統(tǒng)可靠性評估指標(biāo)及模型 2 1 3 系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo) 系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo)反映系統(tǒng)因故障或檢修而造成供電中斷的嚴(yán)重程度 可以 根據(jù)負(fù)荷點的供電可靠性指標(biāo)經(jīng)過計算后得出 常用指標(biāo)有 1 系統(tǒng)平均停電頻率s a i f i 次 戶 年 s a i f i 是指系統(tǒng)中運行的用戶在一年時間內(nèi)的平均停電次數(shù) 可以用一年內(nèi)用戶停 電的累積次數(shù)除以配電網(wǎng)供電的總用戶數(shù)來估計 計算公式為 s a i f i 用戶斷電總次數(shù) 用戶總數(shù) 2 n n i 2 2 2 系統(tǒng)平均停運持續(xù)時間s a i d l 小時 戶 年 s a i d i 是指系統(tǒng)中運行的用戶在一年時間內(nèi)經(jīng)受的平均停電持續(xù)時間 可以用一年 時間內(nèi)用戶經(jīng)受的停電持續(xù)時間的總和除以該年中由配電網(wǎng)供給的用戶總數(shù)求得 計算 公式為 s a i d l 2 用戶斷電持續(xù)時間總和 用戶總數(shù) u n z n i 2 3 3 用戶平均停電持續(xù)時間c a i d i 小時 戶 年 c a i d i 是指一年中每個受停電影響的用戶每次停電所持續(xù)的時間 它反映了該系 統(tǒng)里停電用戶的電源 設(shè)備的備用情況 可以用一年時間內(nèi)用戶停電持續(xù)時間的總和除 以該年停電用戶總戶數(shù)求得 計算公式為 c a i d i 用戶斷電持續(xù)時間總和 用戶斷電總次數(shù) u n a n 2 4 4 供電可靠率a s a i a s a i 是指一年中用戶可用電小時數(shù)與用戶要求的總供電小時數(shù)之比 計算公式為 a s a i 用戶用電小時數(shù) 用戶需電小時數(shù) n i x8 7 6 0 u f 1 n 8 7 6 0 2 5 5 停電電量指標(biāo)e n s m 1 j 時 年 e n s 是指系統(tǒng)在一年中因停電而造成用戶總的電量損失 它的計算公式為 e n s l 彬 2 6 上述公式中 丑為負(fù)荷點i 的年停電率 u 為年停電時間 j 為用戶數(shù) 三 f 為 平均負(fù)荷 9 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 元件的可靠性模型 配電系統(tǒng)由許多特有的元件所組成 如 架空線路 配電變壓器 隔離開關(guān) 熔斷 器等 在這些元件中 絕大部分是可修復(fù)元件 近似的認(rèn)為元件各種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率 為常數(shù) 概率分布符合指數(shù)分布 因此可以用馬爾可夫過程來分析 根據(jù)在系統(tǒng)中所完成功能的不同 可以將元件分為兩類 功率元件和操作元件 它 們在系統(tǒng)中所起作用不同 對可靠性的影響也不相同 下面分別描述其可靠性模型 2 2 1 功率元件 配電系統(tǒng)中的功率元件包括變壓器 輸電線路 母線等 在可靠性分析中 還可以 將上一級電源 或系統(tǒng) 視為具有一定可靠度的功率元件 它們的功能主要是傳送電能 對功率元件采用三狀態(tài)模型 其狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系用圖2 1 來表示 圖2 1 功率元件的可靠性模型 圖中 n 為正常工作運行狀態(tài) m 為計劃檢修狀態(tài) r 為故障停電及修復(fù)狀態(tài) 五 分別為故障率 計劃檢修率 單位為次 年 是由故障狀態(tài)向正常工作狀態(tài)的轉(zhuǎn) 移率 它與故障恢復(fù)時間疋互為倒數(shù) 砌是由檢修狀態(tài)向正常工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率 它 與檢修持續(xù)時間乙互為倒數(shù) 設(shè)正常運行狀態(tài) 計劃檢修和故障恢復(fù)狀態(tài)的概率分別 為p 晶 則知 r 斥 1 2 7 穩(wěn)態(tài)情況下其馬爾柯夫狀態(tài)方程為 廠一 厶 厶 矗 x r 乓 m 0 2 8 一厶 p 一心 r 0 l 厶 p 一 x 0 2 7 2 8 式聯(lián)立求解 各狀態(tài)的概率為 廠r 1 厶 如 如 1 2 9 五 肚 b 五 最 l 瑋 k p 2 s x 昂 1 0 2 配電系統(tǒng)可靠性評估指標(biāo)及模型 其中 b b k 厶 為功率元件可靠性的基本指標(biāo) 2 1 2 2 操作元件 操作元件是指執(zhí)行開關(guān)操作 使系統(tǒng)狀態(tài)和拓?fù)浒l(fā)生改變的元件 包括斷路器 負(fù) 荷開關(guān) 隔離開關(guān) 熔斷器等 操作元件在配電系統(tǒng)可靠性分析中具有重要的地位 可 以根據(jù)自身特性及對系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的影響將其分為3 類 第l 類是可自動分?jǐn)嚅_關(guān) 包括斷路器 熔斷器等 它們可以斷開或接通電路中的正常工作電流或故障電流 在系 統(tǒng)發(fā)生故障時 能夠自動動作 決定故障在網(wǎng)絡(luò)中的擴散情況 主要影響負(fù)荷點的故障 率 第2 類是不可自動分?jǐn)嗟蓭ж?fù)荷操作開關(guān) 主要指負(fù)荷開關(guān) 它們可以斷開或接 通電路中的正常工作電流 在系統(tǒng)發(fā)生故障時 不能夠自動切除故障 經(jīng)常作為分段開 關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān) 故障后通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)的倒閘操作可能恢復(fù)部分或全部負(fù)荷點的供電 第 3 類是不可自動分?jǐn)嗲也豢蓭ж?fù)荷操作開關(guān) 主要指隔離開關(guān) 它們只能斷開或接通無 電流或僅有很小電流的電路 在系統(tǒng)發(fā)生故障時 不能自動切除故障 主要影響負(fù)荷點 的故障類型和停運時間 此外 應(yīng)該指出的是 不同類型的操作元件與系統(tǒng)的連接方式 不同 從而在操作元件自身發(fā)生故障后對系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的影響也不相同 如果操作元 件兩側(cè)和饋線之間沒有明顯的斷開點 則操作元件的故障完全相當(dāng)于與該操作元件相連 的兩個區(qū)域同時發(fā)生故障 如果操作元件兩側(cè)和饋線之間有明顯的斷開點 操作元件故 障后可以迅速斷開與相鄰兩個區(qū)域的連接 從而能夠盡快恢復(fù)相鄰兩個區(qū)域的供電 一 般的 可以認(rèn)為除隔離開關(guān)之外 系統(tǒng)中的其它操作元件和饋線之間都有明顯的斷開點 操作元件故障狀態(tài)比較復(fù)雜 要真實描述其在各種故障狀態(tài)條件下的開關(guān)功能 需要較為復(fù)雜的模型 圖2 2 為操作元件的原始模型 圖2 2 操作元件的可靠性原始模型 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 其中 n 為正常運行狀態(tài) m 為計劃檢修狀態(tài) m 為臨時檢修狀態(tài) f 為誤動狀態(tài) i 為接地或絕緣故障狀態(tài) s t 為拒動狀態(tài) r 為故障修復(fù)狀態(tài) 需要注意的是 可自動分?jǐn)嚅_關(guān)的拒動狀態(tài)包括操作時的拒動 未分閘和未合閘 和故障后的拒動 故障后應(yīng)分閘而未分閘 兩種情況 不可自動分?jǐn)嚅_關(guān)則只有操作時 的拒動 操作時的拒動一般不會造成故障的擴大 而且在運行中也很少發(fā)生 對可靠性 指標(biāo)的影響不大 在分析時可以忽略不計 因此 本文中操作元件的拒動僅指故障后可 自動分?jǐn)嚅_關(guān)的拒動 包括由于繼電保護(hù)不可靠使其它開關(guān)越級跳閘所造成的拒動以及 由于開關(guān)自身的原因所造成的拒動 如果系統(tǒng)實現(xiàn)自動化 則繼電保護(hù)不可靠所造成的 影響可以在很短時間內(nèi)消除 只考慮由于開關(guān)自身原因所造成的拒動 該模型比較全面的考慮了操作元件的故障狀態(tài) 然而 并非在任何情況下都必須使 用如此完備的模型 在進(jìn)行配電系統(tǒng)可靠性分析時 這種復(fù)雜模型是不實用的 考慮的 因素太多會使問題的復(fù)雜性大大增加 因此有必要將模型進(jìn)行簡化 從故障的后果和影 響來分析 在m f i s t r 五種狀態(tài)下 都必須將該元件從系統(tǒng)隔離 必然會造 成相鄰的操作元件的斷開 直到其狀態(tài)恢復(fù)正常為至 因此可以將此五種狀態(tài)合并為一 種 故障修復(fù)狀態(tài)r 經(jīng)過簡化以后 最終可以得到操作元件的三狀態(tài)可靠性模型 具體的模型以及馬爾 柯夫狀態(tài)方程與2 2 1 節(jié)所描述的情況類似 2 2 3 負(fù)荷 配電系統(tǒng)可靠性評估時 系統(tǒng)中的負(fù)荷與評估結(jié)果之間有密切的聯(lián)系 特別是當(dāng)考 慮元件電氣極限容量和繼電保護(hù)電流整定值約束 進(jìn)行故障后的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時 事實上系 統(tǒng)的可靠性是隨著負(fù)荷的改變而發(fā)生變化的 當(dāng)前負(fù)荷的大小對其結(jié)果有著直接的影 響 可以對負(fù)荷不相同的各個時刻分別進(jìn)行可靠性評估 并進(jìn)一步得出a s a i 評估結(jié)果 曲線 在本文的可靠性簡化模型中 將開關(guān)看作是節(jié)點 將饋線段看作是邊 假設(shè)沿線電 壓和負(fù)荷的功率因數(shù)相近 可以近似采用電流反映負(fù)荷 將負(fù)荷作為節(jié)點和邊的權(quán) 關(guān) 于負(fù)荷的具體模型及計算在后文中敘述 2 3 系統(tǒng)的可靠性模型 2 3 1 簡單系統(tǒng)的可靠性模型 串聯(lián)和并聯(lián)是配電系統(tǒng)中元件之間的最基本 最簡單的連接關(guān)系 可靠性評估時 可以將串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng)等效為一個元件進(jìn)行計算 從而可以簡化計算的復(fù)雜程度 1 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型 1 2 2 配電系統(tǒng)可靠性評估指標(biāo)及模型 串聯(lián)系統(tǒng)是由兩個或兩個以上元件組成的系統(tǒng) 若其中任何 個元件失效均構(gòu)成系 統(tǒng)失效 在串聯(lián)系統(tǒng)中 必須所有元件同時完好 系統(tǒng)才能正常工作 設(shè)圖2 2 是由 n 個元件組成的串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性網(wǎng)絡(luò)模型 根據(jù)馬爾柯夫過程理論 可以推導(dǎo)出實用 于工程計算的公式 求出串聯(lián)系統(tǒng)的等效參數(shù) 12i n 電源點 a 二 一 二 一一亡 一b 負(fù)荷點 圖2 3 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型 以 2 1 0 j l 2 寺了 2 其中 丑 分別表示串聯(lián)系統(tǒng)中元件i 的故障率 年 次 平均故障修復(fù)時間 小時 丑 分別表示串聯(lián)系統(tǒng)等效后的故障率 年 次 平均故障修復(fù)時間 小時 2 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型 并聯(lián)系統(tǒng)是由兩個或兩個以上元件組成的系統(tǒng) 必須是元件同時失效才構(gòu)成系統(tǒng)失 效 或者說 只要其中一個元件完好 系統(tǒng)便算完好 圖2 4 表示2 個獨立元件組成的 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性網(wǎng)絡(luò)模型 同樣可以通過馬爾柯夫過程理論得到并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性計 算公式以及等效參數(shù) 1 電源點 a b 負(fù)荷點 圖2 4 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型 五 五2 1 2 1 2 生生 2 1 3 n 如 其中 分別表示并聯(lián)系統(tǒng)中元件f 的故障率 年 次 平均故障修復(fù)時間 小時 r 分別表示并聯(lián)系統(tǒng)等效后的故障率 年 次 平均故障修復(fù)時間 小時 類似的 可以得到多元件并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性計算公式及等效參數(shù) 2 3 2 復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性模型 配電系統(tǒng)中的元件數(shù)目眾多 而且相互之間的連接關(guān)系十分復(fù)雜 簡單的串 并聯(lián) 等效也不能完全適用 因此 如果直接對整個系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評估 計算量必將非常可 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 觀 對于部分特別復(fù)雜的系統(tǒng) 甚至很難得到有效的結(jié)果 本文將建立配電系統(tǒng)的可靠性簡化模型 并在評估過程中引入最小配電區(qū)域的概 念 最小配電區(qū)域是指相互連通的若干饋線段構(gòu)成的子網(wǎng)絡(luò) 其外部端點全部為開關(guān)節(jié) 點或末梢點 內(nèi)部或者沒有端點 或者全部端點為t 接點 配電開閉所 小區(qū)變中的 l o k v 母線節(jié)點也可看作廣義的t 接點 或末梢點 當(dāng)最小配電區(qū)域中的任一元件發(fā)生 故障時 必然會造成整個最小配電區(qū)域停電 也即最小配電區(qū)域是故障停電的最小范圍 可以將每個最小配電區(qū)域都當(dāng)作串聯(lián)系統(tǒng)處理 因此 建立了配電系統(tǒng)可靠性簡化模型 并進(jìn)行最小配電區(qū)域分解后 可以最小配電區(qū)域為單位依次設(shè)置故障并分析可靠性 關(guān)于可靠性簡化模型的建立以及最小配電區(qū)域的分解在后文中有詳細(xì)的敘述 3 基于簡化模型的配電系統(tǒng)可靠性評估 3 基于簡化模型的配電系統(tǒng)供電可靠性評估 配電系統(tǒng)供電可靠性評估的基本方法是故障模式與后果分析法 f a i l u r em o d ea n d e f f e c t a n a l y s i s f m e a 它是以系統(tǒng)中的每一個元件為對象 分析其基本故障事件及 后果 然后結(jié)合元件的可靠性數(shù)據(jù) 求得所有的故障狀態(tài) 綜合形成系統(tǒng)的供電可靠性 指標(biāo) 1 f m e a 法概念清晰 原理簡單 但是具有計算過程繁瑣 計算量大的不足 當(dāng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 元件眾多時 這個缺點尤為突出 因此 不少學(xué)者都對f m e a 法進(jìn)行了完善 并提出了多種改進(jìn)方法 基于故障擴散 的可靠性評估方法就是其中比較常用和有效的一種 該方法首先利用前向搜索算法確定 斷路器動作影響范圍 利用故障擴散方法確定故障隔離的范圍 從而可以確定節(jié)點的故 障類型 根據(jù)受故障影響的時間不同 將所有節(jié)點分為不受故障影響 受故障影響時間 為隔離時間 受故障影響時間為隔離時間加切換操作時間 受故障影響時間為故障修復(fù) 時間4 種類型 根據(jù)負(fù)荷點的類型便可求出其供電可靠性指標(biāo) 并進(jìn)一步求出整個系 統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo)1 2 2 由于類型相同的負(fù)荷點可以一起進(jìn)行計算 因此比較f m e a 法而言 基于故障擴散的可靠性評估方法的計算效率有了明顯的提高 但是對于復(fù)雜系 統(tǒng) 直接使用該方法仍然具有一定的難度 而且該方法沒有深入考慮母線和開關(guān)的故障 對于供電可靠性指標(biāo)的影響 本章將在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展 建立配電系統(tǒng)可靠性簡化模型 并以最小配電區(qū)域為單位進(jìn)行供電可靠性評估 在評估過程中 深入考慮了母線和開關(guān) 的故障以及系統(tǒng)的檢修對于供電可靠性指標(biāo)的影響 3 1 配電系統(tǒng)的可靠性簡化模型 文獻(xiàn) 2 5 和 2 7 1 提出了一種基于圖論的配電系統(tǒng)簡化模型 將開關(guān) 包括斷路器 負(fù)荷開關(guān) 隔離開關(guān) 熔斷器等 t 接點和末梢點看作是節(jié)點 而將饋線段看作是邊 但是該模型僅描述到主變電站的1 0 k v 出線 并且沒有考慮有關(guān)供電可靠性計算的數(shù)據(jù) 本文將對該模型進(jìn)行補充 將上一級電源 或系統(tǒng) 以及各個主變電站的1 0 k v 母 線也當(dāng)作節(jié)點 并根據(jù)供電可靠性評估的需要 增加了節(jié)點類型 補充了各負(fù)荷點 負(fù) 荷點也作為末梢點 以及其它一些與供電可靠性計算有關(guān)的數(shù)據(jù) 在建立模型時 先將 兩個相鄰節(jié)點之間的所有元件按公式2 1 0 2 1 3 進(jìn)行串 并聯(lián)等效 從而簡化了模型的 復(fù)雜程度 在此基礎(chǔ)上可以建立配電系統(tǒng)的可靠性簡化模型 具體地 1 定義n 行5 列的網(wǎng)基鄰接表d t 反映網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 其中的元素4 l 描述節(jié)點i 的 類型 其取值可以為0 l 2 3 4 5 6 或7 分別表示該節(jié)點是上一級電源 或 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論疋 系統(tǒng) 的等效點 源點 即主變電站l o k v 出線開關(guān) 通常是斷路器 可自動分?jǐn)嚅_關(guān) 節(jié)點 斷路器 熔斷器等 隔離開關(guān)節(jié)點 負(fù)荷開關(guān)節(jié)點 t 接點 末梢點 負(fù)荷點 或母線節(jié)點 如描述節(jié)點i 是否過負(fù)荷 若過負(fù)荷則4 2 1 否則4 2 o d i 3 d i 5 描述和 各節(jié)點鄰接的節(jié)點的序號 如果節(jié)點v 和節(jié)點v k v m 和h 相鄰接 則南 e l 4 m 西5 療 在d t 中的空閑的位置填一1 2 定義n 行5 列的網(wǎng)形鄰接表c t 反映當(dāng)前的運行方式 其中的元素島l 描述節(jié) 點i 所處的狀態(tài) 一般的 上一級電源的等效點 母線節(jié)點 t 接點均認(rèn)為處于合閘狀 態(tài) 末梢點 聯(lián)絡(luò)開關(guān)節(jié)點均認(rèn)為處于分閘狀態(tài) 1 表示合 0 表示分 對于母線節(jié)點 c i l c 5 中的元素?zé)o意義 可填一1 對于其他節(jié)點 c n 和c d 分別表示以節(jié)點i 為終點的有 向邊 即 弧 其方向為相應(yīng)饋線段上潮流的方向 的起點序號 f m 和c 5 描述以