适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，划分分布式电源供电区域，通过均匀随机数逆变换得到系统正常运行时段和系统故障运行时段；在系统正常运行时段内进行功率匹配得到相应时段负荷点的故障次数和故障时间；根据故障元件与各区域的相对位置进行故障影响分析得到区域的孤岛运行状态以及负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间；根据各区各域的孤岛运行状态，在系统故障运行时段进行功率匹配得到相应时段的负荷点的故障次数和故障时间；通过多次模拟得到模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间并计算可靠性指标。本发明专利技术方法实现了分布式电源高渗透率接入情况下的配电网络可靠性评估。

【技术实现步骤摘要】
适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法
本专利技术涉及电网安全评估领域，尤其涉及一种在分布式电源高渗透率接入情况下的配电网络可靠性评估方法。
技术介绍
在中压配电网侧大量安装分布式电源是目前的能源发展趋势。业内普遍认为，当分布式电源的接入不会对所接入系统的潮流产生明显影响时的分布式电源渗透率为低渗透率。运用能量渗透率来定义分布式电源渗透率，即为分布式电源全年所提供的总电量与其供电区域内负荷全年的耗电总电量之比。将能量渗透率提高到30％时，系统反向潮流的持续时间明显增加，配网潮流发生明显变化，因此认为能量渗透率高于30％的情况为高渗透率。随着能量渗透率的转变成高渗透率时，传统的辐射型网络和主要由上级配电站的供电的模式将发生改变。此时负荷将主要由最近的分布式电源进行供电，形成多个以分布式电源为中心的供电区域。但是，由于可再生能源的出力波动性，若主要由其为负荷供电，负荷的供电可靠性能否得到保证是一个亟待解决的问题。目前对于含有分布式电源的配电网的可靠性评估多聚焦于分布式电源渗透率很低的情况，且没有对配电网络根据分布式电源供电区域进行划分：文献“梁惠施,程林,刘思革.基于蒙特卡罗模拟的含微网配电网可靠性评估[J].电网技术,2011,35(10)：76-81.”公开了一种运用序贯蒙特卡洛模拟在建立分布式电源和储能联合发电模型的基础上计算可靠性指标的方法，但是其主要适应于分布式电源接入较少，渗透率较低的情况；文献“葛少云,王浩鸣,王源山,等.含分布式风光蓄的配电系统可靠性评估[J].电力系统自动化,2012,36(5):16-23.”公开了一种运用非序贯蒙特卡洛模拟考虑故障分区的影响计算可靠性指标的方法，但是其故障馈线分区方法并不适用于分布式电源接入渗透率较高时的区域划分，而且其分布式电源作为辅助电源，并只在故障期间对孤岛进行功率匹配和负荷削减，其余时刻都由于将配电网看做无穷大而不需要进行功率匹配，显然，这种分析方法不适用于分布式电源处于高渗透率的情况；迄今为止，对于高渗透率的情况，没有关于配电网可靠性的有效的方法的公开报导。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，将上级配电站作为备用电源，以分布式电源供电为主，旨在分析形成分布式电源供电区域后，在系统正常运行和故障运行两种运行状况下分布式电源出力波动对负荷点供电的影响；以及元件发生故障对各分布式电源供电区域的供电影响，从而使配电网的可靠性指标能够得到有效评估。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法的特点是按如下步骤进行：步骤1、获取配电网内所有负荷点的负荷功率、所有分布式电源的发电功率；在配电网络的馈线上，根据分布式电源与负荷点之间的电气距离划分分布式电源供电区域，以area_m表示第m个分布式电源供电区域，在第m个分布式电源供电区域area_m内包含多个负荷点和分布式电源；步骤2、获取配电网中所包含的元件的故障率和平均故障时间，运用均匀随机数逆变换方法由元件的故障率和平均故障时间得到系统正常运行时段TU和系统故障运行时段TD；步骤3、在系统正常运行时段TU进行功率匹配，得到相应时段的每个负荷点的故障次数和故障时间；根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态；根据各区各域的孤岛运行状态，在系统故障运行时段TD进行功率匹配，得到相应时段的负荷点的故障次数和时间；步骤4、将步骤3中所述的系统正常运行时段和系统故障运行时段的负荷点的故障次数和故障时间以及每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间相加得到每次模拟的每个负荷点故障时间和故障次数；步骤5、设定模拟次数Nsim，并根据设定的模拟次数Nsim重复步骤2到步骤4，将每次模拟的每个负荷点的故障时间和故障次数相加得到模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间，利用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算获得可靠性指标。本专利技术适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法的特点也在于所述步骤3是按如下步骤进行：步骤3.1、针对系统正常运行时段TU进行功率匹配以1小时为时间间隔,将系统正常运行时段划分为各个区段，在每个区段内按照步骤S1和步骤S2进行功率匹配，得到每个区段的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间，将各个区段的各个区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数分别相加，得到系统正常运行时段TU的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间；步骤S1、对区域area_m内包含的分布式电源的发电功率进行求和得到对区域area_m内包含的负荷点的负荷功率进行求和得到并有：若PΔm≥0，则区域area_m内的储能元件进行充电，相应区段内区域area_m内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；若PΔm＜0，则计算区域area_m内的储能元件的最大放电功率若则区域area_m内的储能元件以为放电功率进行放电，相应区段内充电区域area_m内的负荷点故障时间和故障次数均为0；若则标记区域area_m为电力不足区域，区域area_m内的储能元件以为放电功率进行放电，并计算区域area_m的不足功率步骤S2、重复步骤S1直到所有区域都完成步骤S1，对所有电力不足区域的不足功率进行求和，得到总不足功率Pd，令上级配电站容量为PS：若Pd≤PS，则相应区段内所有电力不足区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；若Pd＞PS，将所有电力不足区域包含的负荷点按照负荷功率由小到大排序，对Pd依次减去排序后的负荷功率直到Pd≤PS，则相应区段内被减去的负荷点的故障次数和故障时间均为1，其余电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0；步骤3.2、根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，按如下方式得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态：a、当故障元件处在馈线上若区域位于故障元件的上游，则断开连接在区域和下游相邻区域之间的断路器，使区域不受影响，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为0，区域非孤岛运行状态；若区域位于故障元件的下游，且区域所在馈线末端存在与相邻馈线之间的联络线，将区域接入相邻馈线，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，区域非孤岛运行状态；若区域所在馈线末端不存在联络线路，则区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数为1；区域为孤岛运行状态；若区域包含故障元件，且区域内部没有隔离开关，区域内的每个负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD，区域非孤岛运行状态；若区域包含故障元件，且区域内部有隔离开关，将区域内距离故障点最近的隔离开关断开，断开隔离开关后仍然与故障点相连的负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD；对于断开隔离开关后被隔开的负荷点，接着判断区域内分布式电源在隔离开关断开之后是否与故障元件隔离：若是，则被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为0；否则被隔开的负荷点重新归入相邻区域，被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为1，区域非孤岛运行状态；b、当故障元件处在分布式电源支本文档来自技高网...

【技术保护点】
适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、获取配电网内所有负荷点的负荷功率、所有分布式电源的发电功率；在配电网络的馈线上，根据分布式电源与负荷点之间的电气距离划分分布式电源供电区域，以area_m表示第m个分布式电源供电区域，在第m个分布式电源供电区域area_m内包含多个负荷点和分布式电源；步骤2、获取配电网中所包含的元件的故障率和平均故障时间，运用均匀随机数逆变换方法由元件的故障率和平均故障时间得到系统正常运行时段TU和系统故障运行时段TD；步骤3、在系统正常运行时段TU进行功率匹配，得到相应时段的每个负荷点的故障次数和故障时间；根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态；根据各区各域的孤岛运行状态，在系统故障运行时段TD进行功率匹配，得到相应时段的负荷点的故障次数和时间；步骤4、将步骤3中所述的系统正常运行时段和系统故障运行时段的负荷点的故障次数和故障时间以及每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间相加得到每次模拟的每个负荷点故障时间和故障次数；步骤5、设定模拟次数Nsim，并根据设定的模拟次数Nsim重复步骤2到步骤4，将每次模拟的每个负荷点的故障时间和故障次数相加得到模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间，利用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算获得可靠性指标。...

【技术特征摘要】
1.适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、获取配电网内所有负荷点的负荷功率、所有分布式电源的发电功率；在配电网络的馈线上，根据分布式电源与负荷点之间的电气距离划分分布式电源供电区域，以area_m表示第m个分布式电源供电区域，在第m个分布式电源供电区域area_m内包含多个负荷点和分布式电源；步骤2、获取配电网中所包含的元件的故障率和平均故障时间，运用均匀随机数逆变换方法由元件的故障率和平均故障时间得到系统正常运行时段TU和系统故障运行时段TD；步骤3、在系统正常运行时段TU进行功率匹配，得到相应时段的每个负荷点的故障次数和故障时间；根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态；根据各区各域的孤岛运行状态，在系统故障运行时段TD进行功率匹配，得到相应时段的负荷点的故障次数和时间；步骤4、将步骤3中所述的系统正常运行时段和系统故障运行时段的负荷点的故障次数和故障时间以及每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间相加得到每次模拟的每个负荷点故障时间和故障次数；步骤5、设定模拟次数Nsim，并根据设定的模拟次数Nsim重复步骤2到步骤4，将每次模拟的每个负荷点的故障时间和故障次数相加得到模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间，利用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算获得可靠性指标。2.根据权利要求1所述的适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，其特征是所述步骤3是按如下步骤进行：步骤3.1、针对系统正常运行时段TU进行功率匹配以1小时为时间间隔,将系统正常运行时段划分为各个区段，在每个区段内按照步骤S1和步骤S2进行功率匹配，得到每个区段的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间，将各个区段的各个区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数分别相加，得到系统正常运行时段TU的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间；步骤S1、对区域area_m内包含的分布式电源的发电功率进行求和得到对区域area_m内包含的负荷点的负荷功率进行求和得到并有：若PΔm≥0，则区域area_m内的储能元件进行充电，相应区段内区域area_m内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；若PΔm＜0，则计算区域area_m内的储能元件的最大放电功率若则区域area_m内的储能元件以为放电功率进行放电，相应区段内充电区域area_m内的负荷点故障时间和故障次数均为0；若则标记区域area_m为电力不足区域，区域area_m内的储能元件以为放电功率进行放电，并计算区域area_m的不足功率步骤S2、重复步骤S1直到所有区域都完成步骤S1，对所有电力不足区域的不足功率进行求和，得到总不足功率Pd，令上级配电站容量为PS：若Pd≤PS，则相应区段内所有电力不足区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；若Pd＞PS，将所有电力不足区域包含的负荷点按照负荷功率由小到大排序，对Pd依次减去排序后的负荷功率直到Pd≤PS，则相应区段内被减去的负荷点的故障次数和故障时间均为1，其余电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0；步骤3.2、根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，按如下方式得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态：a、当故障元件处在馈线上若区域位于故障元件的上游，则断开连接在区域和下游相邻区域之间的断路器，使区域不受影响，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为0，区域非孤岛运行状态；若区域位于故障元件的下游，且区域所在馈线末端存在与相邻馈线之间的联络线，将区域接入相邻馈线，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，区域非孤岛运行状态；若区域所在馈线末端不存在联络线路，则区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数为1；区域为孤岛运行状态；若区域包含故障元件，且区域内部没有隔离开关，区域内的每个负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD，区域非孤岛运行状态；若区域包含故障元件，且区域内部有隔离开关，将区域内距离故障点最近的隔离开关断开，断开隔离开关后仍然与故障点相连的负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD；对于断开隔离开关后被隔开的负荷点，接着判断区域内分布式电源在隔离开关断开之后是否与故障元件隔离：若是，则被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为0；否则被隔开的负荷点重新归入相邻区域，被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为1，区域非孤岛运行状态；b、当故障元件处在分布式电源支路上跳开分布式电源支路的断路器隔离故障，该分布式电源所属区域内的负荷点根据电气距离远近重新归入相邻区域，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，其余区域内的每个负荷点的故障次数...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁明，胡迪，张晶晶，徐斌，潘东，焦震，马骏，陈青，丁倩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，国网安徽省电力公司六安供电公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34