[发明专利]一种含分布式电源配电网的供电可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种含分布式电源配电网的供电可靠性评估方法。

背景技术

配电网处于电力系统的末端，是直接影响用户供电可靠性和供电质量的重要环节，其电力流由高压变电站单向地向用户流动。在实际工程中，通常将某一区域的配电网划分为多个由单一变电站供电的、互不重叠的供电区域，并通过变电站间的互相联络支持以保证配电网的供电可靠性。然而，这种集中的供电方式在上级电网故障或灾变时仍可能造成严重的停电事故。另一方面，随着节能减排、提高能效日益受到社会的重视，风力发电、光伏发电等可再生能源发电技术得到前所未有的发展。分布式电源(distribution generation，DG)具有发电方式灵活、环境友好、有助于提高用户供电可靠性和电能质量等优点，因而越来越多地被接入配电网。分布式电源在配电网的广泛接入已经成为未来配电网发展的主要趋势。

DG的广泛接入改变了传统配电网结构和运行方式，电力流再不是由变电站向用户的单向流动，而是在变电站、DG和用户的双向流动。在上级电网故障或灾变导致变电站故障停电时，可将DG的供电区域与配电网其余部分隔离形成供电孤岛，避免孤岛内负荷的长时间停电。以图1为例，在上游元件故障时，利用接入下游网络的分布式电源，根据一定的区域自组网策略进行网架重构来形成多个电力孤岛，从而实现快速供电恢复。

然而，由于风速、光照强度等受到地理环境和气候变化等因素的制约，以其为一次能源的DG的输出功率呈现强波动性和间歇性，孤岛内负荷是否获得有效供电与DG的输出功率、负荷情况，以及多个DG之间和DG与负荷直接的时空相关性等因素密切相关。显然，上述含有DG的配电网的上述运行特性对其供电可靠性有显著影响，客观、准确地评估其供电可靠性，对评价DG选址、定容，以及配电网运行方式的确定等有重要意义。

配电网可靠性评估一般有解析法和模拟法2种方法。前者中有代表性的网络等值法、馈线分区法、最短路法和网络可达性分析法等，都隐式假设了负荷功率恒定、电源容量无穷大，难以计及DG出力和负荷功率不确定的影响；后者基于蒙特卡洛模拟法对可靠性评估涉及的随机变量都采用抽样技术求取可靠性指标的概率分布，速度慢、耗时严重、收敛性能差。针对上述问题，国内外学者也对分布式电源出力的波动性进行了深入研究，提出考虑DG能量随机性的配电网可靠性评估算法，但仍未能计及多个DG的输出功率，以及DG输出功率与负荷的相关性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种含分布式电源配电网的供电可靠性评估方法，包括：

以自动开关装置为边界将所述配电网分为多个自动隔离区，以手动开关装置为边界将所述自动隔离区进一步细分为手动隔离区，形成以隔离区为节点、开关为连接弧的配电网区域模型；

以所述手动隔离区为区块，采用可靠性串联模型求解其可靠性参数；

选定某一区块，按无向图邻接矩阵的形成方法形成所述选定区块故障时所对应的自动隔离区和手动隔离区的邻接矩阵；

在所述邻接矩阵的基础上形成故障隔离阶段和故障恢复阶段的网络可达性矩阵；

根据所述故障隔离阶段和故障恢复阶段的网络可达性矩阵，求解选定区块的平均停运率、年平均停运时间，平均停运时间；

以分段开关、断路器和联络开关为边界的恢复区作为故障恢复的最小单元，采用启发式求解方法得出分布式电源的供电范围，并确定对可供负荷的转供顺序；

建立以风力发电出力、光伏发电出力和配电负荷为随机变量的概率密度函数；

根据所述转供顺序和所述概率密度函数计算转供概率；

根据每个随机变量的边缘概率密度函数和随机变量之间的相关系数，生成相关随机变量的样本空间；

修正所述选定区块的停运时间；

上述的计算得到的平均停运率、平均停运时间和年平均停运时间，计算配电网的各个可靠性评估指标。

其中，以所述手动隔离区为区块，采用可靠性串联模型求解其可靠性参数的步骤中，所述可靠性串联模型为：

式中，λ_l和γ_l分别表示区块l的故障率和平均故障修复时间；λ_i和γ_i表示区块中元件i的平均故障率和平均故障停运时间；N_el表示区块l的元件数量。

其中，所述选定某一区块，按无向图邻接矩阵的形成方法形成所述选定区块故障时所对应的自动隔离区和手动隔离区的邻接矩阵，包括：