配电网可靠性分析与评估方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及配电网领域，尤其是涉及一种配电网可靠性分析与评估方法、系统及装置。

背景技术

电力系统中配电网处于末端，直接与用户相连，是包括发电、输电和配电在内的整个电力系统与用户联系，向用户供应和分配电能的重要环节；

据不完全统计，导致用户停电的故障中，80%以上的故障都发生在配网侧，因此配电网发生的故障对用户供电的可靠性影响很大；

由于我国电力系统的厂网分开，电力公司经营管理的重心逐渐从电力生产管理逐渐转移到以用户为中心的管理，以尽力满足用户对高质量高可靠性的电力需求。

同时，配电设备维修策略对配电网的供电可靠性有很大影响。常见的配电网的维修方式有故障后维修和预防性维修，而现有的可靠性评估方法大多只针对故障后维修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网可靠性分析与评估方法、系统及装置，旨在解决配电网可靠性分析与评估。

本发明提供一种配电网可靠性分析与评估方法，包括：

S1、确定配电网供电可靠性分析指标；

S2、进行分布式电源对配电网供电可靠性分析与评估；

S3、进行需求响应对配电网供电可靠性分析与评估；

S4、建立以可靠性为中心的比例失效检修模型，根据比例失效检修模型对配电设备评估。

本发明还提供一种配电网可靠性分析与评估系统，包括：

指标模块：确定配电网供电可靠性分析指标；

第一评估模块：进行分布式电源对配电网供电可靠性分析与评估；

第二评估模块：进行需求响应对配电网供电可靠性分析与评估；

第三评估模块：建立以可靠性为中心的比例失效检修模型，根据比例失效检修模型对配电设备评估。

本发明实施例还提供一种配电网可靠性分析与评估装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

采用本发明实施例，可以实现配电网可靠性分析与评估。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的流程图；

图2是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的具体流程图；

图3是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的配电网预防性维修策略示意图；

图4是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的配电网预防性维修供电可靠性计算方法示意图；

图5是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的配电网预防性维修策略和故障维修策略对比示意图；

图6是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估系统的示意图；

图7是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种配电网可靠性分析与评估方法，图1是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的流程图，如图1所示，具体包括：

S1、确定配电网供电可靠性分析指标；

S2、进行分布式电源对配电网供电可靠性分析与评估；

S2具体包括：

S21、对分布式电源模型进行分类，分析负荷历史数据，对负荷进行分级，建立负荷概率模型；

S22、根据微网的运行特点建立微网模型，根据微网的结构特点得到可靠性评估算法，根据算法评估含微网接入的配网系统可靠性，根据可靠性确定微网的最优接入策略；

S23、获取分布式电源接入配网对各类负荷设备情况的影响。

S3、进行需求响应对配电网供电可靠性分析与评估；

S3具体包括：

S31、获取现阶段分时电价实施对配电网供电可靠性的影响；基于分时电价的需求响应机制获取分时电价的时段划分、价格弹性系数和分时电价对负荷的影响；

S32、获取需求响应与需求调度的实施对配电网可靠性的影响，获取需求响应中的基于价格的需求响应和基于激励的需求响应，针对评估结果分析需求响应对配电网供电可靠性产生的影响；并建立基于需求调度的配电网供电可靠性评估模型进行可靠性评估。

S4、建立以可靠性为中心的比例失效检修模型，根据比例失效检修模型对配电设备评估。

S4具体包括：

通过可靠度函数描述配电网的预防性维修策略，获取预防性检修对设备故障率的影响，设定预防性维修可靠度阈值，通过对比对应时刻元件的可靠度和阈值，得到符合预防性检修条件的元件；获取故障后维修和预防性检修两种维修方式的区别以及各自对配电网可靠性的不同影响，在可靠性计算时采用两种不同的方法来分别模拟系统故障和各元件寿命的变化，并做出相应的维修决策。

具体实施方法如下：

图2是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的具体流程图；

1、分布式电源（DG）对配电网供电可靠性分析与评估方法研究

分布式电源（DG）对配电网供电可靠性分析需充分考虑分布式电源（DG）的接入对配网的结构和运行方式、负荷获取电能来源及故障后微网运行的网络重构的影响，本课题实现思路是研究DG和负荷的概率模型，以及适用于微网接入的配网可靠性评估方法，并根据上述模型及方法提出考虑DG接入的配网可靠性评估方法，主要研究方法：

① 研究DG和负荷的概率模型。针对DG一次能源的类型不同，对分布式电源模型加以分类划分，并基于工作过程中的负荷需求、额定容量、设备可用率及影响出力因素等多方面综合考虑分布式电源模型；通过分析负荷的历史数据，利用统计学原理对负荷进行分级，设计负荷概率模型。

② 研究适用于微网接入的配网可靠性评估方法。首先,根据微网的运行特点建立了微网模型，模型综合考虑DG发电的特性，储能装置与分布式电源的充放电机理以及储能装置自身特点；其次，根据网络的结构特点提出一套可靠性评估算法；最后，应用提出的方法评估含微网接入的配网系统可靠性。微网以不同的位置和电源容量配置接入到配网中,系统的供电可靠性表现出一定的差别。通过对系统进行可靠性分析,可以确定微网的最优接入策略。

③ 考虑DG接入的配网可靠性评估方法。需分类讨论DG的接入对各类负荷点停电情况的影响，在故障影响分析时综合考虑了故障重构、开关类型、DG类型及接入位置、孤岛充裕度概率等因素。

配网可靠性指标可分为两方面，其分别是系统侧可靠性指标、负荷点可靠性指标。负荷点可靠性指标主要就是对电力系统中单个个体的供电可靠性水平进行衡量，主要包括：平均停电持续时间、年平均停电时间、平均故障率。系统侧可靠指标则是对整个系统内所有个体的供电可靠性的综合水平进行衡量，主要包括：系统平均停电频率指标、用户平均停电时间指标、系统平均停电持续时间指标、用户平均停电持续时间指标、平均供电可用率指标、系统总电量不足指标、系统平均电量不足指标。

2、需求响应对配电网供电可靠性分析与评估方法

基于分时电价的时段划分、价格弹性系数及分时电价对负荷的影响分析，分析现阶段分时电价实施对配电网供电可靠性的影响；在此基础上，研究“需求响应”与“需求调度”的实施对配电网可靠性的影响。主要研究方法为：

① 分析现阶段分时电价实施对配电网供电可靠性的影响。基于分时电价的需求响应机制，综合考虑分时电价的时段划分、价格弹性系数及分时电价对负荷的影响。

② 研究“需求响应”与“需求调度”的实施对配电网可靠性的影响。综合考虑需求响应中的基于价格的需求响应和基于激励的需求响应，针对评估结果分析需求响应对配电网供电可靠性产生的影响。并建立基于需求调度的配电网供电可靠性评估模型。

具体可靠性指标可分为频率指标、概率指标和电力电量指标。其中频率指标主要包括系统平均停电频率指标；概率指标主要包括系统平均停电持续时间、用户平均停电持续时间、平均供电可用率指标等；电力电量指标主要包括系统缺供电量指标等。

3、研究配电设备优化检修对配电网供电可靠性影响

图3是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的配电网预防性维修策略示意图；

配电系统主要由配电变压器等设备、开关设备(断路器、分段开关、负荷开关和熔断器等)、馈线(架空线和电缆) 组成。

采用参数βi>1时的Weibull分布来描述老化对设备故障率和可靠度的影响。

根据可靠度函数给出设备的预防性维修策略。

深入分析预防性维修对设备故及配网供电可靠性的影响，并给出两者之间的定量关系。

针对配电网中常见的故障后维修和预防性检修，设计可靠度函数描述配电网的预防性维修策略，研究预防性检修对设备故障率的影响和提高配电网设备可靠运行的防护措施，最终在此基础上研究实施配电网状态检修对提高配电网供电可靠性的理论分析方法，主要研究方法为：

图4是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的配电网预防性维修供电可靠性计算方法示意图；

考虑到预防性维修和故障维修两种维修方式的区别以及各自对配电网可靠性的不同影响，在可靠性计算时采用两种不同的方法来分别模拟系统故障和各元件寿命的变化，并做出相应的维修决策。

系统可靠性指标：系统平均停电频率指标SAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、用户平均停电持续时间指标CAIDI等。

随着设备可靠度增加，设备的故障次数逐渐降低，但要求预防性维修次数增多了，设备故障率降低是以增加预防性维修次数换来的。

通过分析，也可以看出：采用预防性维修策略，虽然增加了人力和物力，但综合考虑起来，维修成本还是降低了，这主要是由于减少故障维修次数，以及故障维修带来的设备故障维修费用和设备停运造成出力损失。

图5是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估方法的配电网预防性维修策略和故障维修策略对比示意图；

图5（a）:预防性维修策略下的系统平均停电次数指标(SAIFI）变大且和总维修次数的变化趋势相同。随着可靠度Rp的增大，SAIFI缓慢增大，当Rp>0.6以后，SA1FI指标增长的较快；后来的停电频次数主要是预防性维修的停电。

图5（b）:系统平均停电持续时间(SAIDI)在00.3以后，SAIDI指标显著降低，直到>0.8以后又逐渐变大；但总体来看>03以后，SAIDI指标低于其在故障后雄修策略下的水平。

图5（c）:随着可靠度Rp的增大，用户平均停电持续时间指标（CAIDI）逐渐变小，且基本呈近似线性减小趋势

方框线为预防维修策略，虚线为故障后维修策略。

研究提高配电网设备可靠运行的防护措施。通过可靠度函数描述配电网的预防性维修策略，研究预防性检修对设备故障率的影响，设定预防性维修可靠度阈值，通过对比对应时刻元件的可靠度和阈值，找出达到预防性检修条件的元件，给出对应的防护措施。

研究实施配电网状态检修对提高配电网供电可靠性的理论分析方法。考虑故障后维修和预防性检修两种维修方式的区别以及各自对配电网可靠性的不同影响，在可靠性计算时必须采用两种不同的方法来分别模拟系统故障和各元件寿命的变化，并做出相应的维修决策。

配电网供电可靠性的研究分以下几个阶段：

首先，确定配电网供电可靠性分析指标。分析完善目前配电网可靠性分析指标，综合考虑用于表明单个用户的停电频率和停电持续时间的基于用户的可靠性指标和用于表明停电负荷的持续时间及频率的基于负荷的可靠性指标。重点研究分布式电源接入配电网后，分析和完善配电网供电可靠性指标的有效性。

接着，研究分布式电源（DG）对配电网供电可靠性分析与评估方法。研究考虑分布式电源影响的新的配电网可靠性分析与评估模型和方法，用于分析分布式电源接入配电网后对配网可靠性的影响。重点研究波动性和随机性分布式电源对配电网供电可靠性的分析模型和方法。

其次，研究需求响应对配电网供电可靠性分析与评估方法。分析现阶段分时电价实施对智能配电网供电可靠性的影响。重点研究“需求响应”与“需求调度”的实施对配电网供电可靠性的分析评估模型和效果评价方法。

最后，研究实施配电网状态检修对提高配电网供电可靠性的理论分析方法。首先分析提高配电网设备可靠运行的防护措施，然后重点研究建立以可靠性为中心的比例失效检修模型及其对配电设备的评估方法。

系统实施例一

根据本发明实施例，提供了一种配电网可靠性分析与评估系统，图6是本发明实施例的配电网可靠性分析与评估系统，系统的示意图，如图6所示，具体包括：

指标模块：确定配电网供电可靠性分析指标；

第一评估模块：进行分布式电源对配电网供电可靠性分析与评估；

第二评估模块：进行需求响应对配电网供电可靠性分析与评估；

第三评估模块：建立以可靠性为中心的比例失效检修模型，根据比例失效检修模型对配电设备评估。

第一评估模块具体用于：

对分布式电源模型进行分类，分析负荷历史数据，对负荷进行分级，建立负荷概率模型；

根据微网的运行特点建立微网模型，根据微网的结构特点得到可靠性评估算法，根据算法评估含微网接入的配网系统可靠性，根据可靠性确定微网的最优接入策略；

获取分布式电源接入配网对各类负荷设备停电情况的影响。

第二评估模块具体用于：

获取现阶段分时电价实施对配电网供电可靠性的影响；基于分时电价的需求响应机制获取分时电价的时段划分、价格弹性系数和分时电价对负荷的影响；

获取需求响应与需求调度的实施对配电网可靠性的影响，获取需求响应中的基于价格的需求响应和基于激励的需求响应，针对评估结果分析需求响应对配电网供电可靠性产生的影响；并建立基于需求调度的配电网供电可靠性评估模型进行可靠性评估。

第三评估模块具体用于：

通过可靠度函数描述配电网的预防性维修策略，获取预防性检修对设备故障率的影响，设定预防性维修可靠度阈值，通过对比对应时刻元件的可靠度和阈值，得到符合预防性检修条件的元件；

获取故障后维修和预防性检修两种维修方式的区别以及各自对配电网可靠性的不同影响，在可靠性计算时采用两种不同的方法来分别模拟系统故障和各元件寿命的变化，并做出相应的维修决策。

本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。

装置实施例一

本发明实施例提供一种配电网可靠性分析与评估装置，如图7所示，包括：存储器70、处理器72及存储在存储器70上并可在处理器72上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。

装置实施例二

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序，程序被处理器72执行时实现上述方法实施例中的步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。