计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法与流程

技术特征：

1.一种计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

10)获取配电网信息数据；

20)根据步骤10)获取的配电网信息数据，设定运行模拟年数，运用序贯蒙特卡洛法模拟系统各元件运行状态，所述运行状态包括瞬时故障状态、永久故障状态和正常运行状态；在系统发生故障情况下进行故障模式影响分析时，加入被动式孤岛检测方法能否检测到非计划孤岛对配电网自动重合闸操作影响的研究，得到模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长；

30)根据步骤20)中获取的模拟年内各负荷点的瞬时停电次数、持续停电次数及其持续停电时长，得到分布式电源接入后，计及被动式孤岛检测方法失败的各负荷点可靠性指标和配电网可靠性指标。

2.根据权利要求1所述的计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的步骤10)中所需具体数据包括：配电网拓扑结构、时序变化的负荷数据、分布式电源接入节点、额定功率及其出力概率分布、变压器故障率和配电线路故障概率。

3.根据权利要求1所述的计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的步骤20)具体包括：

201)设配电系统元件正常运行持续时间为t_TTF，故障修复持续时间为t_TTR，t_TTF和t_TTR均服从指数分布，如下式所示：

$t_{TTF}=-\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_s+{\mathrm{\λ}}_m}\ln R$

t_TTR＝-t_MTTR lnR

式中：λ_s表示元件年破坏性故障率，λ_m表示元件年瞬时故障率，R表示服从(0，1)均匀分布的随机数，t_MTTR为元件的平均修复时间；

202)模拟系统各元件运行状态，包括步骤2021)—步骤2025)：

2021)首先设定模拟年为N_year，根据步骤201)生成各元件初始正常运行时间t_TTF，令t＝t_TTF。

2022)找出t值最小的元件i，其最小值为t_i，并随机生成一个在(0,1)内均匀分布的随机数x；若x≤λ_m/(λ_s+λ_m)，则进入步骤2023),若x>λ_m/(λ_s+λ_m)，则进入步骤2024)；

2023)系统元件发生瞬时故障，假设故障发生时刻分布式电源输出的有功功率为P_DG，无功功率为Q_DG，本地有功需求为P_L，无功需求为Q_L，则流经公共连接点的潮流值由下式计算：

ΔP_G＝|P_DG-P_L|

ΔQ_G＝|Q_DG-Q_L|

其中，ΔP_G表示分布式电源输出有功与本地有功需求量差值的绝对值，ΔQ_G表示分布式电源输出无功与本地无功需求量差值的绝对值；

逆变器接口的分布式电源以单位功率因数运行，设公共连接点的电压幅值为U_PCC，频率幅值为f_PCC，Q_f代表负荷的品质因数，电网设定的电压上限值为U_max，电压下限值为U_min，频率上限值为f_max，频率下限值为f_min，若分布式电源逆变器控制方式采用恒定功率控制，则该运行方式下的孤岛检测盲区公式由下式确定：

${\left(\frac{U_{PCC}}{U_{\max }}\right)}^2-1\≤\frac{{\mathrm{\ΔP}}_G}{P_{DG}}\≤{\left(\frac{U_{PCC}}{U_{min}}\right)}^2-1$

$Q_f(1-{\left(\frac{f_{PCC}}{f_{\min }}\right)}^2)\≤\frac{{\mathrm{\ΔQ}}_G}{P_{DG}}\≤Q_f(1-{\left(\frac{f_{PCC}}{f_{\max }}\right)}^2)$

若分布式电源逆变器控制方式采用恒定电流控制运行，则该运行方式下的孤岛检测盲区公式为：

${\left(\frac{U_{PCC}}{U_{max}}\right)}^2\≤{(1+\frac{{\mathrm{\ΔP}}_G}{P_{DG}})}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ΔQ}}_G}{P_{DG}}\right)}^2\≤{\left(\frac{U_{PCC}}{U_{min}}\right)}^2$

$Q_f(\frac{f_{\min }}{f_{PCC}}-\frac{f_{PCC}}{f_{\min }})\≤\frac{{\mathrm{\ΔQ}}_G}{P_{DG}}{(1+\frac{{\mathrm{\ΔP}}_G}{P_{DG}})}^{-1}\≤Q_f(\frac{f_{max}}{f_{PCC}}-\frac{f_{PCC}}{f_{max}})$

将故障时刻的P_DG、Q_DG、P_L、Q_L，电网运行设定值U_PCC、f_PCC、U_max、U_min、f_max、f_min以及负荷品质因数Q_f带入相应孤岛检测盲区的不等式，若满足该不等式，则此次孤岛检测失败；瞬时故障变为永久性故障，进行故障模式影响分析，根据元件平均修复时间生成此次故障持续修复时间TTR，将此次受影响的负荷点停电次数和停电时长计入各负荷点的永久故障停电次数指标和停电时间指标，生成新的元件正常运行时间TTFnew，将t_i+TTR+TTFnew作为更新后的t_i，进入步骤2025)；若不满足该不等式，则成功检测到孤岛存在，瞬时重合闸成功，进行故障后果分析，将此次瞬时停电影响的负荷点停电次数指标加1，根据该故障元件故障率新生成元件正常运行时间TTFnew，将t_i+TTFnew作为更新后的t_i，进入步骤2025)；

2024)系统元件发生永久故障，进行故障模式影响分析，根据元件平均修复时间生成此次故障持续修复时间TTR，并将受影响的负荷点停电次数和停电时长计入各负荷点的永久故障停电次数指标和停电时间指标，生成新的元件正常运行时间TTFnew，将t_i+TTR+TTFnew作为更新后的t_i，进入步骤2025)；

2025)如果min(t)<N_year，返回步骤2022)，否则，前往步骤203)；

203)统计模拟年内各负荷点的瞬时停电次数N_tf、持续停电次数N_sf及其持续停电时长TN_sf。

4.根据权利要求1所述的计及被动式孤岛检测失败影响的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的步骤30)具体包括：

根据步骤20)得到的模拟年内各负荷点瞬时停电次数、持续停电时长和持续停电次数，得到各负荷点的可靠性指标，包括负荷点的年平均瞬时停电次数λ_tf、年平均持续停电次数λ_sf及年平均持续停电时长U_sf，如下式所示：

${\mathrm{\&lambda;}}_{tf}=\frac{N_{tf}}{N_{year}}$

${\mathrm{\&lambda;}}_{sf}=\frac{N_{sf}}{N_{year}}$

$U_{sf}=\frac{{\mathrm{TN}}_{sf}}{N_{year}}$

根据各负荷点的可靠性指标，得到系统年平均瞬时停电频率MAIFI、系统年平均永久停电频率SAIFI、系统年平均停电持续时间SAIDI以及平均供电可用度ASAI系统可靠性指标，如下式所示：

$MAIFI=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{N}_{tf}}{M\&CenterDot;N_{year}}$

$SAIFI=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{N}_{sf}}{M\&CenterDot;N_{year}}$

$SAIDI=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{\mathrm{TN}}_{sf}}{M\&CenterDot;N_{year}}$

$ASAI=\frac{M\&CenterDot;N_{year}*8760-\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{\mathrm{TN}}_{sf}}{M\&CenterDot;N_{year}*8760}=1-\frac{SAIDI}{8760}$

式中，M表示系统内总负荷数。