配电网可靠性算法

ZoneA
A 类：自动开关为界等效区域网络 N A A 类区域元件 EA（包含 M 类：开关为界等效区域 网络 N M M 类区域元件 EM） 父节点（节点T N）流向子节点（节点T R）, 最小通路P min ( Pi , Pj ), d(P i , Pj ) 最小通路的长度为其中所包含的元件数 最小路：等效区域网络中节点与电源点最小通路PAPM， 备用最小路：在N M中与备用电源 P B。 共同通路: PM 与PB 之间相交的部分称为节点Mi 的共同通路, 记为PC 。 转移节点P T 定义以P T 为TR 点的EM 为转移元件, 记为ET P。 本文将其中的T R 合并,对于负荷点Pi 的可靠性评估没有影响。？（由负荷点可靠性分析的 过程可知：若多端口元件的简化不改变M 类最小路和ETP，负荷点的可靠性评估便不会受到 影响）“端口等效合并”不影响对于系统可靠性的评估。 PM范围内的自动开关失效无需考虑%如发生此类情况"可由其上一级自动开关动作完成故障 隔离"其影响可以忽略不计% 与PM 上节点相连的EAi的分型：（PA范围内剩余PM的影响：）E型转移节点与电源之间（除 开关以外的设备属于C类设备"而开关属于B类设备%），F型转移节点与负荷点之间（除开关 以外的设备属于C类设备"而开关属于A类设备），其余C型 分析PM 中EM的故障影响，若网络中有备用电源，则在转移节点与电源点之间，除ET P以外 的EM属于M类B型;其他情况下PM中的EM属于M类A型
基于网络化简的计及开关故障配电网可靠性评估
以各类开关为边界, 根据区域边界开关手动或自动性质的不同, 定义了2 种区域元件 （A类M 类） ,对等效网络进行化简; 将开关故障的影响计入区域元件中, 避免对开关故障单独考虑, 在以区域负荷为评估对象以及区域元件为分析单元的基础上, 对等效网络采用分级评估的 策略, 减少了遍历及分析单元的数目, 也避免了同类负荷点重复遍历。 文中算法具有更高计 算效率。
1，动作断路器的前向节点及其他馈线的节点, 其故障类型为a类
2，（故障扩散法的基本思想是: 元件发生故障后,向其前后节点搜索, 当遇到隔离开关(线 路分段器)或达到线路末端时便终止该方向的扩散。 进行可靠性计算时, 先求出故障元件的1 度节点, 并判断是否遇到隔离开关, 如果遇到则停止该方向的扩散; 否则求出故障元件的2 度节点, 并判断是否遇到隔离开关, 如果遇到则停止该方向的扩散; 否则求出故障元件的3 度节点, ⋯⋯直到该故障元件向任一方向扩散时到达线路末端或有隔离开关为止。 显然故障扩 散过程中遍历到的节点(记为S f) 均为d 类节点。）块的形成过程可用于确定需要操作的隔 离开关。 3，去掉S f 中所有节点和相关线路等, 原系统形成多个分块子系统各子系统中, 若其节点 与电源相连, 则该子系统节点均为b 类； 子系统中所有节点均未与电源相连, 但有节点与切 换开关相连, 则进行切换操作, 该子系统节点为C 类; 子系统中所有节点均未与电源相连, 且任何节点均未与切换开关相连,该子系统节点为d 类 可靠性评估分块算法 基于上述描述, 本文提出的复杂配电网可靠性评估分块算法步骤如下:
3 计算流程
（1）读取数据并进行初始化，确定抽样时间长度，形成8 760 h 的负荷水平。对系统每个元 件产生表征其运行和故障时间的随机数，确定故障时间TETF 和修复时间TETR 的期望时间。 （2）比较全部元件的工作时间，确定具有最小TETF 的元件，判断此元件在分支线上还是在 主馈线上。若在分支线上，则不考虑网络重构，直接累加故障次数、停电时间、停电量和停 电损失费用，然后继续步骤（3）；若在主馈线上，则跳转步骤（4）。 （3）若总模拟时间大于或等于规定的模拟时间，则转步骤（8）；否则对故障元件重新产生 随机数，并转化为故障时间TETF 和修复时间TETR 的期望时间，并转步骤（2）。 （4）找到故障线路，通过修改节点树将其从网络中隔离出来。判断是否与联络开关计划检 修重叠，若重叠则继续步骤（5），否则，在相重合的时间内负荷点停运，计划检修结束后 在线路仍保持故障状态的时间内，转步骤（6）。 （5）若故障修复时间完全包含在联络开关计
e
RP MS TS ZoneM MS 1 ZoneM
1
f
MS MS TS (ZoneM MS ) 2 ZoneM
ZoneA ZoneA
ZoneA
1Fra Baidu bibliotek
N1 N1 N2 ' ' ˆ ) ˆ R (1 p ) TS (1 p ) ( j Sj ) 1 Si AS (10) i p i 1 i 1 j 1 N1 N1 N2 ' ' ˆ ) ˆ ˆSi (1 p ) TS (1 p ) ( j Sj ) 1 1 i Si AS AS (11) i 1 i 1 j 1
基于最短路的复杂配电网可靠性评估分块算法
本文主要讲把复杂配电网按最小路法分块，不包含开关元件，因此当块中任一元件故障系 统中动作的开关及影响范围完全相同, 故可应用多元件串联公式计算该块的等效可靠性参
K K
数。以块代替元件，加快计算时间。 S
i
i=1

s
i 1
i i
s
配电网可靠性评估常用方法为故障模式影响分析方法FMEA。 该方法通过故障模式表， 分析每 个故障事件及其影响，形成可靠性指标。 馈线节点，馈线末端节点，内边界节点，元件块（元件块中没开关设备, 故块中任一元件故 障后, 断路器和隔离开关的动作顺序及故障的影响范围一致。 可靠性评估中, 当块中任一元 件故障时,基于解析方法的节点分类也相同），最短路 最短路方法确定包含某元件的块：1，某元件两侧都有开关自成一块。2，初始节点开始遍 历所有到边界节点最短路直到遇到开关 节点故障类型： a 类为正常节点, 即故障事件发生后故障时间为0的节点; b 类为故障时间为隔离操作时间的节点; C 类为故障时间为隔离操作时间加切换操作时间的节点; d 类为故障时间为元件修复时间的节点。
基于故障模式影响分析法的大规模配电系统可靠性评估
本文提出一种结合最小割集法的FM EA方法,该算法考虑故障后的潮流和电压约束, 高效评 估负荷点及整个系统的可靠性, 找出网络中薄弱环节。
思路：由各个负荷点到整个系统 各个负荷点1，预想事故选择；2，潮流分析和系统补救（线路容量过载与电压约束），形成 事故影响报表， 并放入预想事故表 3， 根据其故障集从预想事故表中提取相应结果进行可靠 性指标计算 失效事件： 1) 结构性失效又称全部失去连续性事件 2) 功能性失效又称为部分失去连续性事件 大规模配电网络的最小割集算法？ 1) 初始化系统拓扑信息 访问数据库节点表,形成源点、 负荷点链表;查数据库设备分布表, 得支路-元件关系;在以支 路类(用于描述配电网中支路信息的自定义类)为元素的类数组中保存网络原始拓扑数据。 2) 逐一搜索负荷点链表, 并对每一负荷点按以下规则对支路编码得到新支路表。 3) 形成负荷点的最小路对系统每一支路, 分别得到其所有的前趋支路用递归算法从前趋支 路链表中获得自源点至负荷点的最小路: 。 存入堆栈中的支路即为最小路。 根据新支路与原 支路的信息对应关系, 将最小路集用原支路表示; 根据支路-元件的信息对应关系, 得到以 元件表示的采用二进制编码的最小路矩阵。 4) 求最小割集。 TLOC 事件引起的相关负荷点可靠性指标可由串/并联系统原理求得。 （并联元件可靠性评估 计及计划检修, 考虑强迫停运与强迫停运的重叠、强迫停运与检修停运的重叠） PLOC 事件的影响分析必须考虑在不满足网络约束时, 对负荷点削减负荷的情况。（发 生节点电压越界, 切除距节点最近的负荷点负荷直至母线电压正常；发生线路过载,切除顺 线路潮流末端节点最近的负荷点负荷直至线路潮流正常）
基于序贯蒙特卡罗仿真的配电网可靠性评估模型
线路容量，启发式推到算法，线路电流节点电压校验，序贯蒙特卡罗抽样模型 提出了考虑线路容量约束和潮流分布的基于序贯蒙特卡罗仿真和时变负荷模型的评估配电 网可靠性的模型。 模型中切负荷策略综合考虑了停电损失费用、停电电量、网损和停电时间，因而该模型在模 拟配电网的故障和负荷点停电情况方面更加符合实际运行情况， 并可以评估不同调度策略下 的可靠性风险指标和可靠性效益指标的影响。。对负荷较重的馈线故障，本文采用了由两条 主馈线同时供电的模型。 配电网可靠性评估有两类方法：解析法和基于蒙特卡罗抽样的概率模拟法。 第一类方法中有：①故障模式与后果分析法（FMEA）。②最小割集法（没有考虑线路的传输 容量限制）。③加入潮流的最小割集法[3]。④故障遍历算法（③和④考虑了线路容量约束， 但没有考虑用户负荷随时间的变化） 第二类方法可以对系统各种故障模式和故障后的切换操作序列、 网络重构过程进行比较真实 的模拟，可计算停电功率、停电电量、停电频率、停电持续时间等有价值的可靠性指标。 序贯蒙特卡罗抽样模型：
1) 读人数据, 计算正常潮流, 并对所有元件添加“ 未计算” 标识; 2) 枚举一个“ 未计算” 元件; 3) 应用最短路法确定包含该元件的块; 4) 应用式(3) 、式(4) 计算该块的等值可靠性参数; 5) 确定故障的节点类型; 6) 计算故障条件下配电网潮流, 判断电压和线路容量是否越限, 如果有越限则削减负荷; 7) 基于节点分类和负荷削减量计算可靠性指标; 8) 对块中元件加上“ 已计算” 标识; 9) 检查故障事件是否计算完毕, 如果未完毕则转步骤2 , 否则继续; 10) 形成系统的可靠性指标, 输出计算结果。
元件模型: 认为所有元件的故障和修复时间服从于指数分布。 负荷模型：计及用户负荷随季节而变化，以小时为单位模拟一年8760 h 的负荷。 配电网潮流算法： （1）网络各节点电压赋初值，取节点所在馈线的根节点电压。 （2）固定环网节点电压，调用辐射网络潮流程序计算各环网节点下游辐射分支等值到环网 节点上的注入电流。 （3）固定环网节点上的等值注入电流，递推求解环网支路电流。 （4）递推求解环网节点电压 （5）相邻两次迭代环网节点电压差的模的最大值小于给定收敛标准，则潮流收敛，停止计 算，否则转步骤（2）。 概念 1， 支持馈线：指通过联络开关与非故障失电区直接相连的馈线； 2， 有效联络开关： 指一端接在正常供电馈线上、 另一端连在等待恢复供电区上的联络开关； 3， 主支持馈线：指闭合有效联络开关的首先对等待恢复供电区进行供电的支持馈线。 电网故障后供电恢复方法：用启发式推导算法 （1）计算闭合有效联络开关冗余载流量最大的支持馈线的潮流并进行安全校验，若电流越 限则继续步骤（2）；否则检验电压是否越限。若电压越限，则选择联络开关冗余载流量次 之的联络开关闭合， 以消除电压越限。 若能消除电压越限， 则全部恢复供电成功， 结束流程； 否则仍然闭合联络开关冗余量最大的联络开关，然后继续步骤（2）。 （2）按照有效联络冗余载流量从大到小的顺序，逐个寻找相匹配的分段开关并进行操作， 将部分等待恢复供电区的负荷转移给其它支持馈线。 每操作一次开关对， 对操作开关对的支 持馈线要进行一次安全校验。若安全越限，则提取下一个有效联络开关；否则对主支持馈线 进行安全校验。若越限则提取下一个有效联络开关，否则结束流程。若有效联络开关循环完 毕，主支持馈线仍存在安全越限，则进入步骤（3）。 （3）取消步骤（2）的操作。将支持馈线的负荷转移到下一级支持馈线，以增大支持馈线上 有效联络开关的冗余载流量。 然后再重新操作有效联络开关和分段开关， 分担等待恢复供电 区的负荷，以缓解或消除电流和电压越限。若无安全越限则结束流程；否则切负荷，进入步 骤（4）。 （4）按照所采用的目标函数决定停运负荷点。传统的启发式推导法是采用一条主支持馈线 给失电区恢复供电， 闭合主支持馈线的有效联络开关形成对等待恢复供电区的供电回路。 但 是对于一些负荷比较重的馈线， 采用这种方法就需要操作多个开关对， 才能转移等待恢复供 电区的负荷。这样不仅耽误时间，增加开关的损耗，而且也不一定能达到恢复供电的目的。