一种配电系统运行分析方法和装置与流程

本发明涉及配电分析领域，具体涉及一种配电系统运行分析方法和装置。

背景技术：

随着人们社会烦人发展，居民生活与用电系统的关系越来越密切，近年来，各地发生的重大停电事故及其所带来的不良后果，说明了对用电系统进行系统的运行分析的重要性。用电系统的安全可靠运行，依赖于高效、准确的运行分析方法，而现有的针对用电系统的运行分析方法主要有以下两种：

1、确定性评估：确定性评估主要针对于事故发生的严重程度，没有考虑不同事故与运行条件发生的可能性。普遍采用的确定性评估方法有灵敏度分析方法、数值仿真方法、数值法等。

2、概率性评估：概率性方法可分为解析法和模拟法两大类。概率性评估能够衡量系统故障发生的可能性以及事故严重程度概率大小，然而无法综合概率与后果，这种分析评估方法很难适应系统发展需求。

现有技术的缺点：上述现有的用电系统风险评估方法主要针对输电系统，专门针对配电系统进行的运行分析方法还很少，而与输电系统相比，配电系统的结构更加复杂，配电设备数量更加庞大，配电系统闭环设计、开环运行的独特方式，如果将针对输电系统的运行分析方法应用于配电系统时，会使得分析结果不够准确。

因此，如何克服现有技术中的运行分析方法无法快速、准确地获取到配电系统中薄弱环节的缺陷，成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中的运行分析方法无法快速、准确地获取到配电系统中薄弱环节。

有鉴于此，本发明实施例的一方面提供了一种配电系统运行分析方法，包括：将配电系统中的目标馈线划分为多个待测单元；获取每一个所述待测单元的故障率；根据所述目标馈线上的用户用电属性生成所述目标馈线上的每一类型用户的停电损失函数；根据所述停电损失函数和所述故障率分别计算每一个所述待测单元的故障参数；根据所述故障参数调整所述待测单元。

优先地，所述根据所述目标馈线上的用户用电属性生成所述目标馈线上的每一种用户的停电损失函数包括：根据所述用户用电属性将所有用户分类，所述用户用电属性包括：用户用电特性、用户停电特性以及用户生产生活特性中的一个或多个；获取每一类型用户的停电损失数据；根据每一类型用户的所述停电损失数据与用户停电时间的关系分别拟合得到每一类别用户的所述停电损失函数。

优先地，所述根据所述停电损失函数和所述故障率分别计算每一个所述待测单元的故障参数包括：获取每一个所述待测单元故障时引起的所述目标馈线的停电时间和所述目标馈线中的总用电负荷；根据所述目标馈线的停电时间、所述停电损失函数和所述总用电负荷计算得到每一个所述待测单元的故障损失；分别将每一个所述待测单元的故障损失与对应的所述故障率相乘得到每一个所述待测单元的故障参数。

优先地，所述故障损失为经济损失。

优先地，所述待测单元包括：有开关的部件和无开关的部件。

根据本发明实施例的另一方面提供了一种配电系统运行分析装置，包括：划分模块，用于将配电系统中的目标馈线划分为多个待测单元；获取模块，用于获取每一个所述待测单元的故障率；生成模块，用于根据所述目标馈线上的用户用电属性生成所述目标馈线上的每一类型用户的停电损失函数；计算模块，用于根据所述停电损失函数和所述故障率分别计算每一个所述待测单元的故障参数；调整模块，用于根据所述故障参数调整所述待测单元。

优先地，所述生成模块包括：分类单元，用于根据所述用户用电属性将所有用户分类，所述用户用电属性包括：用户用电特性、用户停电特性以及用户生产生活特性中的一个或多个；第一获取单元，用于获取每一类型用户的停电损失数据；拟合单元，用于根据每一类型用户的所述停电损失数据与用户停电时间的关系分别拟合得到每一类别用户的所述停电损失函数。

优先地，所述计算模块包括：第二获取单元，用于获取每一个所述待测单元故障时引起的所述目标馈线的停电时间和所述目标馈线中的总用电负荷；第一计算单元，用于根据所述目标馈线的停电时间、所述停电损失函数和所述总用电负荷计算得到每一个所述待测单元的故障损失；第二计算单元，用于分别将每一个所述待测单元的故障损失与对应的所述故障率相乘得到每一个所述待测单元的故障参数。

优先地，所述故障损失为经济损失。

优先地，所述待测单元包括：有开关的部件和无开关的部件。

本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的配电系统运行分析方法，首先将配电系统中的目标馈线划分出多个待测单元，获取每一个待测单元的故障率，然后根据用户用电属性的不同，将该目标馈线上的用户分类，并获得每一种类型用户的停电经济损失与停电时间关系的函数(即停电损失函数)，最后将不同待测单元的故障率与该待测单元故障产生的经济损失相乘，作为该待测单元的故障参数，在实际应用中，仅需将各个待测单元的故障参数求和，即可获得整条目标馈线或者整个配电系统的故障参数值，进而根据故障参数对配电系统中的待测单元进行调整，以保证配电系统的安全运行，与现有技术相比，该方法同时考虑到待测单元的故障率及其带来的经济损失，提高了配电系统运行分析的准确性，可以快速为配电调度部门提供更加准确、清晰的故障风险参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的配电系统运行分析方法的一个流程图；

图2为本发明实施例1的配电系统的一个原理图；

图3为本发明实施例2的配电系统运行分析装置的一个框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种配电系统运行分析方法，尤其适用于配电系统运行的风险分析，下面以如图2所示的配电系统中的一条馈线F1作为目标馈线为例详细说明该方案，如图1所示，该方法包括如下步骤：

S1：将配电系统中的目标馈线(即馈线F1)划分为多个待测单元，待测单元包含但不限于：有开关的部件和无开关的部件。具体地，首先可以将配电系统中馈线F1以各类开关为边界进行待测单元划分，并对划分出的若干个待测区域以及各类开关进行相应编号，如图2所示，以分段开关为边界，将馈线F1分为4个待测区域(如图2中虚线标出部分)，其中，分段开关属于有开关的部件，4个待测区域均为无开关的部件，二者均可以作为本实施例的待测单元，如此4个无开关的待测区域可以看成4个等效负荷节点，则馈线F1就转化为只有负荷节点与各类开关组成的简化网络。

S2：获取每一个待测单元的故障率。具体地可以包括如下步骤：

步骤1：然后可以从历史数据库中查找该馈线F1上的各线路、变压器以及各类开关的故障次数，进而获取各个元件故障率，如表1所示：

表1元件故障率

步骤2：根据步骤1中获得的各个元件故障率来分别计算4个待测区域的故障率，即最终可以得到每一个待测区域的故障率，若馈线F1的待测区域i中含有m条线路(不包括该线路上的用电元件)和n个负荷支路(m和n均为正整数)，假设待测区域i中各元件之间具有串联逻辑关系，则具体可以按以下公式计算待测区域i的故障率λ_i：

其中，λ_ij、λ_ikl以及λ_ikt分别表示待测区域i中第j条线路的故障率、第k条负荷支路中线路的故障率以及第k条负荷支路中变压器的故障率，单位为次/年；则待测单元的故障率可以包括：待测区域i的故障率λ_i和分段开关S_i((i＝1,2......g))的故障率λ_si。

S3：根据目标馈线上的用户用电属性生成目标馈线上的每一类型用户的停电损失函数。作为一种优选方案，步骤S3包括：

步骤1：根据目标馈线F1上的用户用电属性将所有用户分类，用户用电属性包含但不限于：用户用电特性、用户停电特性以及用户生产生活特性中的一个或多个。

步骤2：获取每一类型用户的停电损失数据，比如可以根据不同类型电力用户的用电特性、停电特性以及生产经济活动特性，对馈线F1上的用户进行调查，根据调查得到的所有用户的历史停电损失数据(比如停电损失可以是突然停电或者停电一段时间造成的实际经济损失)，将用户分类，比如可以将馈线F1上的用户分为7类：大用户、工业用户、商业用户、农业用户、居民用户、政府机关、写字楼，并进行数据整理，如表2所示：

表2不同用户单位停电损失(元/kW)

步骤3：根据每一类型用户的停电损失数据与用户停电时间的关系分别拟合得到每一类别用户的停电损失函数。比如可以根据步骤2中的表2所示的数据，利用最小二乘法拟合出每一类型用户的停电损失函数，具体地，可以采用最小二乘法，借用MATLAB运算工具，对各个类型的用户的停电经济损失进行线性、多项式二次、三次、四次、五次函数曲线拟合，最终得到停电经济损失最优拟合函数即为停电损失函数，设C_j(t)(j＝1,2,3,4,5,6,7)依次分别为大用户、工业用户、商业用户、农业用户、居民用户、政府机关、写字楼在停电时间t内的停电损失函数，各类用户的停电损失函数如下：

C₁＝-0.0441t⁴+0.7214t³-3.5173t²+9.0905t+4.8745

C₂＝0.3063t⁴-3.4303t³+7.9563t²+33.0203t+7.5725

C₃＝0.1458t⁴-1.3066t³+2.5766t²+40.1085t+1.2358

C₄＝-0.0698t⁴+0.9328t³-3.3671t²+5.5406t+0.2086

C₅＝0.0028t⁴-0.0830t³+1.5976t²+0.9031t-0.0105

C₆＝0.1421t⁴-1.5990t³+5.2969t²+3.4591t+0.1609

C₇＝0.0378t⁵-0.3775t⁴+3.9303t²+79.1649t+22.5695

S4：根据停电损失函数和故障率分别计算每一个待测单元的故障参数。作为一种优选方案，步骤S3可以包括：

步骤1：获取每一个待测单元故障时引起的目标馈线的停电时间和目标馈线中的总用电负荷。比如可以设故障隔离时间为t₁，故障转供时间为t₂，故障修复时间为r_i，其中，故障修复时间为r_i可以按照如下公式计算：

在上式中，t_ij、t_ikl和t_ikt分别表示待测区域i中第j条线路的故障修复时间、第k条负荷支路中线路的故障修复时间以及第k条负荷支路中变压器的故障修复时间，单位可以为h/次。如果是待测区域i故障，馈线F1出线端断路器动作，全馈线停电，然后寻找到待测区域i两端的隔离开关(此处可以是分段开关S_i)将待测区域i隔离。则待测区域i上游馈线负荷点通过母线正常供电，所以上游馈线负荷点的停电时间t等于故障隔离时间t₁，由于馈线F1中是否包含转供开关会影响到不同待测单元的停电时间t的计算，因此可以设转供开关变量为α，α＝1表示有转供开关，α＝0表示没有转供开关。在有转供开关时，下游馈线负荷点通过转供恢复正常供电，设故障转供时间t₂，下游馈线负荷点的停电时间t等于，α(t₁+t₂)+(1-α)r_i，而待测区域i的停电时间等于故障修复时间r_i；如果是分段开关S_i发生故障，分段开关S_(i-1)和S_(i+1)动作，将待测区域_i和i+1隔离。被隔离待测区域的上游馈线负荷点的停电时间t为故障隔离时间t₁，被隔离待测区域的停电时间t为分段开关S_i的故障修复时间r_si，被隔离待测区域的下游馈线负荷点的停电时间t为α(t₁+t₂)+(1-α)r_si。对于馈线F1的总用电负荷，可以从配电系统的资料库中获取到，具体可以用P_ij、P_ij′、P_ij″(j＝1,2,3,4,5,6,7)分别表示待测区域i上游馈线负荷点、下游馈线负荷点以及待测区域i的总用电负荷。

步骤2：根据目标馈线的停电时间t、停电损失函数和总用电负荷计算得到每一个待测单元的故障损失。此处的故障损失可以是该故障带来的经济损失，具体地，馈线F1上不同待测单元的故障损失分析过程如下：

情况1：如果是待测区域i故障，则待测区域i故障导致上游馈线负荷点的停电经济损失为：

待测区域i故障导致其下游馈线负荷点的停电经济损失为：

待测区域i故障对其自身产生的停电经济损失为：

则待测区域i的故障损失为：

S_区＝S_i1+S_i2+S_i3

情况2：如果是分段开关S_i发生故障，导致上游馈线负荷点的停电经济损失、下游馈线负荷点的停电经济损失以及其自身产生的停电经济损失分别为S_si1、S_si2和S_si3(具体计算公式同理与情况1)，则分段开关S_i的故障损失为：

S_开关＝S_si1+S_si2+S_si3。

步骤3：分别将每一个待测单元的故障损失与对应的故障率相乘得到每一个待测单元的故障参数。具体地，待测区域i的故障参数值为：

R_i＝λ_i×S_区

分段开关S_i的故障参数值为：

R_si＝λ_si×S_开关

进一步地，可以得整条馈线F1的故障参数值为：

其中，k、g分别表示整个馈线F1的待测区域的个数值以及分段开关的个数，故障参数越大，说明该系统存在的故障风险越大。如表3所示，为馈线F1的各个待测单元的故障参数值：

表3馈线F1各待测区域的故障参数值

如表4所示，为馈线F1中分段开关的故障参数值：

表4馈线F1各分段开关故障参数值

S5：根据故障参数调整待测单元。具体地，可以根据步骤S4中获得的馈线F1中各个待测单元以及分段开关的故障参数值，对馈线F1的各个待测单元的元件构成进行调整，比如：从表3可知，虽然待测区域3的故障率比待测区域2大，但其故障参数值却比待测区域2小，故在做配电系统运行分析时不能单一的考虑故障发生的可能性大小，或者单纯的计及故障严重程度，而是应该将两者结合起来综合考虑，而从表3中也可以清晰的看出，馈线安装转供开关能很好的降低待测区域的故障参数值，则可以为相关的馈线配备转供开关，从而降低配电系统的故障风险，提高其运行安全性。另一方面，从表4中可以看出，馈线F1中不同的分段开关的故障损失相差很大，但故障参数值相对较小，这是因为分段开关故障率相对较小的缘故，所以在配电系统运行分析中要兼顾故障损失情况和故障率，避免造成电力风险投资的浪费。

上述配电系统运行分析方法，求得了馈线F1的故障参数值，同理可以求出配电系统中每一条馈线的故障参数值，将每条馈线的故障参数值相加，即可得到整个配电系统的故障参数值，从而对配电系统进行清晰准确的运行分析，快速找到配电系统的薄弱环节进行调整。

本实施例提供的配电系统运行分析方法，通过将不同待测单元的故障率与该待测单元故障产生的经济损失相乘，作为该待测单元的故障参数值，在实际应用中，仅需将各个待测单元的故障参数值求和，即可获得整条目标馈线或者整个配电系统的故障参数值，进而根据故障参数对配电系统中的元件构成进行调整，以保证配电系统的安全运行，与现有技术相比，该方法同时考虑到待测单元的故障率及其带来的经济损失，提高了配电系统运行分析的准确性，可以快速为配电调度部门提供更加准确、清晰的故障风险参考。

实施例2

本实施例提供了一种配电系统运行分析装置，尤其适用于配电系统运行的风险分析，下面以实施例1中图2所示的配电系统中的一条馈线F1作为目标馈线为例详细说明该方案，如图3所示，包括：划分模块31、获取模块32、生成模块33、计算模块34以及调整模块35，具体地，各个模块功能如下：

划分模块31，用于将配电系统中的目标馈线划分为多个待测单元，具体参见实施例1中对步骤S1的详细描述。

获取模块32，用于获取每一个待测单元的故障率，具体参见实施例1中对步骤S2的详细描述。

生成模块33，用于根据目标馈线上的用户用电属性生成目标馈线上的每一类型用户的停电损失函数，具体参见实施例1中对步骤S3的详细描述。

计算模块34，用于根据停电损失函数和故障率分别计算每一个待测单元的故障参数，具体参见实施例1中对步骤S4的详细描述。

调整模块35，用于根据故障参数调整待测单元，具体参见实施例1中对步骤S5的详细描述。

作为一种优选方案，生成模块33包括：分类单元331，用于根据用户用电属性将所有用户分类，用户用电属性包括：用户用电特性、用户停电特性以及用户生产生活特性中的一个或多个；第一获取单元332，用于获取每一类型用户的停电损失数据；拟合单元333，用于根据每一类型用户的停电损失数据与用户停电时间的关系分别拟合得到每一类别用户的停电损失函数。具体参见实施例1中对步骤S3的优选方案的详细描述。

作为一种优选方案，计算模块34包括：第二获取单元341，用于获取每一个待测单元故障时引起的目标馈线的停电时间和目标馈线中的总用电负荷；第一计算单元342，用于根据目标馈线的停电时间、停电损失函数和总用电负荷计算得到每一个待测单元的故障损失；第二计算单元343，用于分别将每一个待测单元的故障损失与对应的故障率相乘得到每一个待测单元的故障参数值。具体参见实施例1中对步骤S4的优选方案的详细描述。

作为一种优选方案，故障损失为经济损失；待测单元包括：有开关的部件和无开关的部件。具体参见实施例1中的详细描述。

本实施例提供的配电系统运行分析装置，通过将不同待测单元的故障率与该待测单元故障产生的经济损失相乘，作为该待测单元的故障参数值，在实际应用中，仅需将各个待测单元的故障参数值求和，即可获得整条目标馈线或者整个配电系统的故障参数值，进而根据故障参数对配电系统中的元件构成进行调整，以保证配电系统的安全运行，与现有技术相比，该方法同时考虑到待测单元的故障率及其带来的经济损失，提高了配电系统运行分析的准确性，可以快速为配电调度部门提供更加准确、清晰的故障风险参考。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。