专利名称：一种适用于多回同杆架设线路的配电网可靠性评估方法
技术领域：
本发明涉及一种配电网可靠性评估方法，也即电力系统配电网可靠性指标的评测方法，尤其是适用于多回同杆架设线路的配电网可靠性评估方法。属于电气工程技术领域。
背景技术：
配电网是电力系统中直接面对用户的环节，对用户供电质量和供电可靠性的影响也最为直接，对配电网进行可靠性评估对提高配电网可靠性、保证电能质量、降低网络线损、降低系统停电损失、促进和改善电力工业生产技术和管理、提高经济和社会效益等都具有十分重要的意义。在负荷密度较大的城区或工业区，输电走廊的缺乏成了制约配电网规划和改造的重要因素之一。城市用地紧张，需要线路占用较少的土地，经济指标不再是工程实施中的唯一关键问题。因此，我国部分工业城市的电力企业在配电网中大量采用多回IOkV馈线同杆架设的形式。含有多回同杆架设线路的配电网是指配电网的多回输电线路架设于同一杆塔上。我国的《电业安全工作规程(电力线路部分)》(下文中均称为《安全规程》)对杆塔上作业时邻近或交叉的其它带电线路的安全距离做出了明确的规定“停电检修的线路如与另一回带电线路相交叉或接近，以致工作时可能和另一回导线接触或接近至危险距离以内，则另一回线路也应停电并予接地。接地线可以只在工作地点附近安装一处”。《安全规程》中规定IOkV线路的安全操作距离为0. 7-lm。通常情况下，同杆架设的两回线路间的距离较小，不能满足故障抢修、检修等操作的安全要求，导致一回线路故障时另一回线路也需被停电。目前配电网采用闭环设计开环运行，并在配电网的线路上配置开关。在配电网中元件发生故障时可通过联络开关进行电源点的切换。现有配电网可靠性评估的方法主要有故障模式后果分析法、分块法等。故障模式后果分析法是利用配电网的元件的可靠性数据，建立配电网运行的故障模式后果表，分析每个故障事件及其后果，然后综合形成可靠性指标。如1998年中国电力出版社陈文高著《配电系统可靠性实用基础》书中，公开的是利用元件可靠性数据，在计算系统故障指标之前先选定某些合适的故障判据(即可靠性准则)，然后根据判据将系统状态分为完好和故障两大类的一种检验方法。具体做法是建立故障模式分析表，查清每个基本故障事件及其后果，然后加以综合分析。但当系统结构复杂时，故障模式后果表的建立将十分复杂，所以直接应用故障模式后果分析法分析复杂的配电系统是非常困难的。分块法是利用可靠性元件的串并联原理，将配电网网络划分成若干个分块，以分块为最小单位对配电网进行故障解析分析，然后形成可靠性指标。如2008年第2卷第3期 ((IET proceeding-G. T· D〉〉中的"Fast algorithm for the reliability evaluation of large-scale electrical distribution networks using the section technique，，一文， 公开的是以开关为界将配电网网络划分成若干个分块，根据可靠性串并联原理将分块中元件的可靠性参数进行归并，得到分块的等效可靠性参数，再以分块为单位进行故障枚举，分析故障后果并计算形成可靠性指标。应用分块法可有效提高配电网可靠性的计算效率，节省计算时间。但分块法不能处理含有多回同杆架设线路的配电网可靠性评估。
发明内容
针对现有配电网可靠性评估方法的不足，本发明的目的是提供一种适用于多回线路同杆架设的配电网可靠性评估方法，本方法以分块法为基础，能够考虑因同杆架设的多回线路间距离较小，不能满足故障抢修、检修等操作的安全要求，导致一回线路故障时其它线路也需被停电的情况。实现本发明目的采用的技术方案是一种适用于多回同杆架设线路的配电网可靠性评估方法，其特征在于，将配电网数据输入计算机系统，由计算机计算其正常运行状态的潮流；然后采用状态枚举法，进行配电网中各元件的故障事件枚举计算；最后计算故障状态下的潮流及可靠性指标并输出；具体步骤包括(1)输入配电网数据首先输入配电网的结构数据和电气数据及可靠性数据；(2)计算配电网正常运行时的潮流应用配电网潮流计算程序，计算配电网正常运行时的潮流，得到配电网各节点的电压幅值及相角、各线路传输的有功功率及无功功率；(3)形成配电网分块以开关为界，将配电网中由线路、变压器等组成的网络分成若干个区域，将每个区域所包含的线路、变压器等元件的集合称为一个分块；(4)计算各分块的等效可靠性参数分别计算各个分块的包括等效故障率、等效修复时间的等效可靠性参数；(5)确定各分块的受累停运触发分块集合分别搜索得到各个分块的受累停运分块集合；(6)计算各分块的受累停运等效可靠性参数计算各分块的受累停运包括受累停运率及受累停运时间等效可靠性参数；(7)配电网中各分块停运枚举计算采用状态枚举法，对配电网中各分块停运分别进行枚举计算；(8)计算配电网的可靠性指标即配电网中各分块的停运枚举计算完成后，根据各次分块停运枚举计算过程中的结果，计算配电网的可靠性指标并输出计算结果。其中，配电网可靠性指标如下①系统平均停电频率(SAIFI)指每个用户在单位时间内所遭受到的平均停电次数，由用户停电总次数与用户数之比表示；②系统平均停电持续时间(SAIDI)指用户在一年中所遭受的平均停电持续时间， 由用户停电时间总和与用户数之比表示；③用户平均停电持续时间(CAIDI)指每个用户在一年中每次停电的平均持续时间，由用户停电时间总和与用户停电总次数之比表示；④平均供电可用率(ASAI)指每个用户在一年中用电需求得到满足的时间百分比，由实际供电总时户数与要求供电总时户数之比表示；⑤平均供电不可用率(ASUI)指每个用户在一年中用电需求未得到满足的时间百分比，由用户停电总时户数与用户要求供电总时户数之比表示；⑥系统缺供电量(ENS)指每个用户在一年中负荷削减的期望数；⑦系统平均缺供电量(AENS)，由总缺电量与总用户数之比表示。采用本发明技术方案，具有如下有益效果本发明方法创造性的提出了受累停运的概论及其对配电网可靠性影响的处理方法，不仅能够评估普通结构配电网的可靠性，还能对含多回同杆架设线路的复杂配电网的进行可靠性评估，克服现有故障模式后果分析法、分块法等的不足，并且模型通用性较好， 便于推广应用。本发明广泛应用于复杂中压配电网可靠性评估中，特别适用于6-10kV含同杆架设线路的配电网可靠性评估中。
图1为本发明方法的程序流程框图。图2为实施例配电网系统接线图。图中，F1-F4*馈线，1-3为线路编号，LP1-LP4tl为负荷变压器(负荷节点编号)， S1-S3为分块编号，区域A中的三回线路同杆架设，区域B中的两回线路同杆架设。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。如附图1和图2所示，某含多回同杆线路的配电网可靠性评估方法的具体步骤如下(1)输入配电网数据首先输入配电网的结构数据和电气数据及可靠性数据。配电网的结构数据，包括配电网中线路的连接关系及线路与变压器的连接关系，线路的同杆架设位置数据，断路器、 分段开关、隔离开关等开关设备的安装位置等；配电网的电气数据，包括线路及变压器电阻、电抗，负荷节点变压器装变容量、功率因数、负载率等；配电网的可靠性参数，包括统计的线路及变压器的故障率、修复时间，故障定位时间，开关隔离操作时间等。附图2所示是国外某IOkV配电网结构，区域A中的三回线路同杆架设，区域B中的两回线路同杆架设。附图2所示配电网的部分线路电气数据如下表所示
权利要求
1.一种适用于多回同杆架设线路的配电网可靠性评估方法，其特征在于，将配电网数据输入计算机系统，由计算机计算其正常运行状态的潮流；然后采用状态枚举法，进行配电网中各元件的故障事件枚举计算；最后计算故障状态下的潮流及可靠性指标并输出；具体步骤包括(1)输入配电网数据首先，输入配电网的结构数据和电气数据及可靠性数据；(2)计算配电网正常运行时的潮流应用配电网潮流计算程序，计算配电网正常运行时的潮流，得到配电网各节点的电压幅值及相角、各线路传输的有功功率及无功功率；(3)形成配电网分块以开关为界，将配电网中由线路、变压器组成的网络分成若干个区域，将每个区域所包含的线路、变压器元件的集合称为一个分块；(4)计算各分块的等效可靠性参数分别计算各个分块的包括等效故障率、等效修复时间的等效可靠性参数；(5)确定各分块的受累停运触发分块集合分别搜索得到各个分块的受累停运分块集合；(6)计算各分块的受累停运等效可靠性参数计算各分块的受累停运包括受累停运率及受累停运时间等效可靠性参数；(7)配电网中各分块停运枚举计算采用状态枚举法，对配电网中各分块停运分别进行枚举计算；(8)计算配电网的可靠性指标即配电网中各分块的停运枚举计算完成后，根据各次分块停运枚举计算过程中的结果，计算配电网的可靠性指标并输出计算结果；其中，配电网可靠性指标如下①系统平均停电频率(SAIFI)指每个用户在单位时间内所遭受到的平均停电次数，由用户停电总次数与用户数之比表示；②系统平均停电持续时间(SAIDI)指用户在一年中所遭受的平均停电持续时间，由用户停电时间总和与用户数之比表示；③用户平均停电持续时间(CAIDI)指每个用户在一年中每次停电的平均持续时间，由用户停电时间总和与用户停电总次数之比表示；④平均供电可用率(ASAI)指每个用户在一年中用电需求得到满足的时间百分比，由实际供电总时户数与要求供电总时户数之比表示；⑤平均供电不可用率(ASUI)指每个用户在一年中用电需求未得到满足的时间百分比，由用户停电总时户数与用户要求供电总时户数之比表示；⑥系统缺供电量(ENS)指每个用户在一年中负荷削减的期望数；⑦系统平均缺供电量(AENS)，由总缺电量与总用户数之比表示。
2.根据权利要求1所述的含多回同杆架设线路的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤(7)配电网中各分块停运枚举计算步骤包括1)确定分块故障停运后配电网中各节点的停运时间类型当配电网中任何分块发生故障停运后，按照停运时间的不同，将配电网中的节点分成四类a类正常节点，即分块发生故障停运后，停运时间为零的节点；b类隔离操作节点，即分块发生故障停运后，停运时间为隔离操作时间的节点；c类隔离和切换操作节点，即分块发生故障停运后，停运时间为隔离操作加切换操作时间的节点；d类修复操作节点，即分块发生故障停运后，停运时间为分块等效修复时间的节点；①确定a类正常节点首先向前搜索断路器并确定a类正常节点，即从枚举计算的故障停运分块开始，逆着正常潮流方向搜索断路器，第一个出现的断路器为故障停运分块的前向断路器。则配电网中故障停运分块所在馈线上的前向断路器前端的节点和其它馈线上的所有节点确定为a 类正常节点；②确定d类修复操作节点确定d类修复操作节点，即枚举计算的故障停运分块中所包含的节点为d类修复操作节占.I— /、、、 ③形成分块子系统再形成分块子系统，即首先在配电网中删除第1)——①步中确定的a类正常节点，再删除第1)——②步中确定的d类元件修复节点，则配电网中剩余的部分被分割成若干个分块子系统；④确定各分块子系统中节点的故障类型确定各分块子系统中节点的停运时间类型现以一个分块子系统中节点的停运时间类型的确定为例，其它分块子系统中节点的停运时间类型的确定依此进行；首先，判断分块子系统与前向断路器的连接关系当分块子系统中与前向断路器相连时，则该分块子系统中的节点均为b类隔离操作节点；当分块子系统未与前向断路器相连时再判断分块子系统与切换开关的连接关系当分块子系统与切换开关相连时，则该分块子系统中的节点为c类隔离和切换操作节点；当分块子系统未与切换开关相连时，则该分块子系统中的节点为d类修复操作节点；然后，再判断所有分块子系统中的节点停运时间类型是否均已确定当所有分块子系统中的节点停运时间类型均已确定时，则进行下一步计算；否则就对下一个分块子系统中的节点进行停运时间类型确定，直至第1)——③步中所有分块子系统中的节点停运时间类型均已确定为止；⑤确定配电网中各节点的停运时间类型将第1)——④步确定的各分块子系统中节点的停运时间类型，加上第1)——①步确定的a类正常节点和第1)——②步确定的d类修复操作节点，就确定出配电网枚举的一个故障停运后所有节点的类型；2)确定分块受累停运后配电网中各节点的停运时间类型确定分块受累停运后配电网中各节点的停运时间类型；当配电网中任何分块发生受累停运后，按照停运时间的不同，将配电网中的节点分成四类a类、b类和c类与第1)步中相同；新增e类受累停运节点，即分块因同杆架设的线路停运后因安全操作距离不足须受累停运，分块受累停运后，停运时间为分块等效受累停运时间的节点；①确定a类正常节点首先向前搜索分段开关并确定a类正常节点，即从枚举计算的受累停运分块开始，逆着正常潮流方向搜索分段开关，第一个出现的分段开关为受累停运分块的前向分段开关; 则配电网中受累停运分块所在馈线上的前向分段开关前端的节点和其它馈线上的所有节点确定为a类正常节点；②确定e类受累停运节点确定e类受累停运节点，即枚举计算的受累停运分块中所包含的节点为e类受累停运节占. ③形成分块子系统再形成分块子系统，即首先在配电网中删除第2)——①步中确定的a类正常节点，再删除第2)——②步中确定的e类受累停运节点，则配电网中剩余的部分被分割成若干个分块子系统；④确定各分块子系统中节点的停运时间类型确定各分块子系统中节点的停运类型；现以一个分块子系统中节点的停运类型的确定为例，其它分块子系统中节点的停运类型的确定依此进行。首先判断分块子系统与前向断路器的连接关系当分块子系统中与前向断路器相连时，则该分块子系统中的节点均为b 类隔离操作节点；当分块子系统未与前向断路器相连时再判断分块子系统与切换开关的连接关系当分块子系统与切换开关相连时，则该分块子系统中的节点为c类隔离和切换操作节点；当分块子系统未与切换开关相连时，则该分块子系统中的节点为e类受累停运节点。然后再判断所有分块子系统中的节点停运时间类型是否均已确定当所有分块子系统中的节点停运时间类型均已确定时，则进行下一步计算；否则就对下一个分块子系统中的节点进行停运时间类型确定，直至第2)——③步中所有分块子系统中的节点停运时间类型均已确定为止；⑤确定配电网中各节点的停运时间类型将第2)——④步确定的各分块子系统中节点的停运时间类型，加上第2)——①步确定的a类正常节点和第2)——②步确定的e类受累停运节点，就确定出配电网枚举的一个受累停运后所有节点的类型；3)计算分块停运后配电网的潮流首先应用潮流计算程序，计算当该枚举计算的分块停运时配电网的潮流，然后进行线路容量和电压越限检查当无越限时，进行下一步计算；当有越限时，则采取无功补偿措施后，再进行越限检查当无越限时，进行下一步计算；当有越限时，则进行负荷削减直至无越限为止；4)计算负荷节点可靠性指标首先根据节点停运时间类型和削减负荷量计算负荷节点可靠性指标，然后判断分块停运枚举是否完成当完成时，则进行下一步计算；否则再进行分块停运枚举，直至配电网中各分块的停运枚举完成为止。全文摘要
本发明提供一种适用于多回同杆架设线路的配电网可靠性评估方法，包括如下步骤输入配电网数据，计算配电网正常运行时的潮流，形成配电网分块，计算各分块的等效可靠性参数，确定各分块的受累停运触发分块集合，计算各分块的受累停运等效可靠性参数，配电网中各分块停运枚举计算，计算配电网的可靠性指标并输出计算结果。本发明方法不仅能够计算普通结构配电网的可靠性，还能计算含多回同杆架设线路的复杂配电网的可靠性，克服现有故障模式后果分析法、分块法等的不足，并且模型通用性较好，便于推广应用。本发明广泛应用于复杂中压配电网可靠性评估中，特别适用于6-10kV含同杆架设线路的配电网可靠性评估中。
文档编号H02J3/00GK102222907SQ201110154360
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者孙若笛, 曹侃, 李玉敦, 王岸, 胡博, 谢开贵 申请人:重庆大学