微电网脆弱性预评估方法

|电力需求侧管理第20卷第1期2018年1月
非外力干扰引起的偶然故障事件往往是相互独立的，在t 时刻，其发生偶然故障的概率是常数，故障概率是服从参数为λe 的指数分布
P e ()t =λe ·e
()
-λe t （4）
对于老化故障，其故障概率服从参数为α和β的威布尔分布［9］
P h ()t =αt β-1
（5）假设老化元件数占总元件数的比例为
η()0<η<1，则单位时间内元件的混合故障概率为
P g ()t =()1-η(
)λe e
-λe t
+η()
αt β-1
（6）
（3）继电保护拒动和误动当系统发生异常时，继电保护可能会发生拒动的风险，因此继电保护拒动为一个条件概率，其拒动概率为
P ′j ()t =P j ()t ×P a ()t （7）式中：P j ()t 为继电保护发生拒动的统计概率；
P a ()t =P r ()t +P e ()t -P r ()t ×P e ()t 为系统故障概率［2］。

同理可计算微电网继电保护误动的概率为P w ()t 。

（4）系统综合失负荷概率
综上，在t 时刻系统失负荷的概率为
P LL ()t =P r ()t +P g ()t +P ′j ()t +P w ()
t （8）
设失负荷严重度函数为S LL 。

相较于其他风
险，发生失负荷的严重度等级最高，故一旦发生失负荷事件，直接定义其严重度为1，即S LL =1。

则未来某时刻t ，系统总的失负荷风险指标可表示为
R LL ()t =P LL ()t ×S LL （9）2.2.2
过负荷风险
在微电网中，过负荷是指流过发电机、变压器或线路的电流超过额定电流或规定的允许值。

过负荷风险反映的是系统在正常运行或承受扰动时，线路或者变压器上功率发生过载的可能性与由此产生的后果。

定义过负荷风险严重度函数为S OL ()I ，I 为流过支路的电流期望值与额定电流的比值，
I N 表示支路过负荷的阈值。

对于变压器支路，由于每台变压器都很重要，且各自重要度不一样，设严重度函数中每台变压器的权重系数为K T ，一般支路权重系数则取为1。

则过负荷风险严重度函数为
S OL ()I =ìíî
ï
ï0I ≤I N K T (
)
e I -I
N
-1I >I N （10）故未来某时刻t 支路总过负荷风险R OL ()t 为
R OL ()t =∑i =1
N b P OL i ()t S OL i ()
I （11）
式中：
N b 为微电网中总支路数。

2.2.3
过电压风险
假设节点电压标幺值的限值为U min 、
U max 和U ′min 、U ′max 。

其中，U ′min 和U ′max 是系统中各节点电
压继电保护装置的整定值，
U min 和U max 是运行规程要求的电压运行上下限。

当U i ∉[]U ′min ,U ′max 时，继
电保护动作，故障切除，引起的失负荷已经在失负荷风险中计及；当U i ∈[]U min ,U max 时，电压满足要求，不存在过电压风险；其余情况下，则存在过电压风险，定义电压偏移量［1］为
ΔU =||
||||U i -U max +U min 2-U max -U min
2（12）
定义母线过电压风险严重度函数为S V ()ΔU 。

若微电网中各节点的重要程度有所不同，可设置节点电压越限的风险权重系数K V ，则定义节点电压越限的严重度函数为
S V ()ΔU =ìíî
ΔU ≤0K V ()e ΔU -1ΔU >0（13）
则未来某时刻t 微电网整体过电压风险为
R V ()t =∑i =1
N P V i ()t S V i ()
ΔU （14）
式中：P V i ()t 为未来某时刻t 节点i 的过电压统计概率；
N 为电网中总的节点数。

2.2.4低功率因数风险
微电网中存在大量的电力电子器件，并且存在一些无功负荷，导致系统负荷功率因数较低，进一步影响微电网的网损及供电质量。

负荷低功率因数脆弱性指标反映的功率因数下降发生的概率以及风险后果严重度。

设低负荷功率因数的严重度函数为S λ()λ，设
置功率因数的阈值为λm ，由于系统中每个负荷的重要度不一样，可设置低功率因数风险权重系数为K λ，则严重度函数可表示为
S λ()λ=ìíî
ï
ï0λ≥λm K λ(
)
e λm
-λ
-1λ<λm （15）则未来某时刻t 总低负荷功率因数风险指标为
R λ()t =∑i =1
N P λi ()t S λi ()
λ（16）
式中：P λi ()t 为未来某时刻t 节点i 发生低功率因数的统计概率。

2.2.5三相不平衡风险
正常运行时，微电网的三相不平衡现象是由三相系统的阻抗参数或三相负荷不对称引起的［10］。

低压微电网以三相四线制形式进行输配电，如果系统发生如缺相、单相接地电阻接地等故障时则会出现三相严重不平衡。

三相电压不均衡度和电流不均衡度可定义为
22。