CN107862460A - 基于无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法。提出基于无故障线路的分布式电源配电网等效串并联结构，将分布式电源配电网进行等效处理获得串并联结构；然后分别计算配电网***运行至少需要一台分布式电源的可靠性和配电网***运行至少需要多台分布式电源的可靠性。本发明将能够准确计算整个配电网的可靠性，减少了计算时间。

Description

基于无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法
技术领域
本发明属于含有分布式电源的配电网可靠性计算领域，具体是涉及了一种无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法。
背景技术
可靠性技术是在第二次世界大战后首先从航天工业和电子工业发展起来的，目前已渗透到宇航，电子，化工，机械等许多工业部门。可靠性技术渗透到电力工业和电工设备制造业始于20世纪60年代中期，以后发展的非常迅速。电力***的功能是向用户尽可能可靠地经济地提供合格的电能，它的可靠性可定义为向用户提供质量合格，连续的电能的能力，这种能力通常用概率表示。所谓质量合格，就是指电能的频率和电压必须保持在规定范围以内。
目前的可靠性分析算法主要集中于含有集中式电源的电力***可靠性分析，但是随着分布式电源电的引入，原有的含有集中式电源的电力***可靠性分析不在适用于含有分布式电源的电力***可靠性分析，所以需要提出一种新的可靠性分析算法，可以用于计算含有分布式电源的配电网的可靠性。
现有部分算法可以用于计算含有分布式电源的配电网的可靠性，但是这类算法都是把分布式电源看成是***的附加部分，并没有从整体上考虑分布式电源在配电网中的所带来的可靠性变化。所以本发明提出一种含有无故障线路的分布式电源配电网等效串并联结构，来综合考虑配电网的可靠性。
和分布式电源的可靠度相比，线路的故障率可以忽略，所以考虑基于无故障线路的含有分布式电源的配电网。
现有技术的缺点总结如下：
现有技术缺点1：传统可靠性计算的算法主要应用于含有集中式分布式电源的***中，在含有分布式电源的配电网可靠性分析算法较少。(集中式分布式电源属于分布式电源固定位置，且集中在***的发电侧，接入输电***为用户进行供电。分布式电源是不直接与集中的输电***相连的分布式电源，而分散在整个电力***的用户侧，从而可以随时对电网进行电能补充。主要集中在配电网处。配电网是指在电力网中起分配电能的网络，其下一级电力网络就是用户侧。)
现有技术缺点2：现在的含有分布式电源的配电网是将分布式电源和线路分开考虑，将分布式电源作为整个配电***的附加部分，将分布式电源与不含分布式电源的配电网作为两部分，放开考虑，没有整体上将分布式电源和原有配电网的可靠作为一个整体来进行考虑。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法，先提出含有无故障线路的分布式电源配电网等效串并联结构，简化配电网的可靠性分析过程，再从***为维持运行所需要的最少分布式电源数量进行可靠性计算。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提出基于无故障线路的分布式电源配电网等效串并联结构，将分布式电源配电网进行等效处理获得串并联结构；然后分别计算配电网***运行至少需要一台分布式电源的可靠性和配电网***运行至少需要m台分布式电源的可靠性，m≠1。
所述将分布式电源配电网进行等效处理获得串并联结构，具体为：
首先，将所述配电网线路等效成主要由主元件和附加元件通过串并联构成，主元件包括一个基础分布式电源和一系列的基础元件，一系列的基础元件均串联到基础分布式电源的同一端；附加元件为附加分布式电源，附加分布式电源均是并联到基础分布式电源或者基础元件上。
本发明的基础分布式电源和附加分布式电源统称为分布式电源。
如图2所示，L1～Ln表示n个主元件，L1表示基础分布式电源，L2～Ln表示配电网线路上的基础元件，基础元件为原有配电网自带的输电线路或者变压器等元件，G表示附加分布式电源。
所述计算配电网***运行至少需要一台分布式电源的可靠性，具体采用以下公式计算：
若配电网运行至少需要一台分布式电源，则该配电网无法正常工作的情况就是每一台发电都无法正常工作或者电源的功率无法传输，所以在这种情况下，基于无故障线路的含有分布式电源配电网等效串并联结构的可靠度：
式中，Rref1表示作串并联子结构等效后的配电网***的可靠度，i表示分布式电源的序号，i小于等于n，n表示主元件的数量，N表示分布式电源的总数， pi表示序号为i的分布式电源正常工作的概率。
本发明由于考虑的是含有无故障线路的串并联结构，所以可靠性计算中不考虑线路的状态概率值。
所述计算配电网***运行至少需要m台分布式电源的可靠性，m≠1，具体如下：
1)先按照以下方式进行处理获得每个串并联子结构正常工作下，配电网***的故障率；
***运行至少需要m台分布式电源，即当只有2,3……m-1台分布式电源工作时，***均处于故障状态，该类情况，需要分类讨论。
①若所有分布式电源都故障，则配电网***的故障率为：
其中，Q1表示配电网***的可靠性，i表示分布式电源的序号，i小于等于 n，N表示分布式电源的总数，pi表示序号为i的分布式电源正常工作的概率；
②若有且只有f-1台分布式电源正常，f小于等于m，其余分布式电源均故障，则配电网***的故障率为：
式中，a，s，i，j都表示分布式电源序号；
2)重复上述步骤1)针对配电网***正常运行所需要的第m台分布式电源处于各个串并联子结构时的情况进行分别计算，然后采用以下公式计算配电网***正常运行的可靠性：
Rref2＝1-Q1-Q2-......-Qm
其中，Qm表示有m-1台分布式电源正常工作、其余分布式电源故障的的概率，Q2表示有1台分布式电源正常工作、其余分布式电源故障的概率，Q1表示所有分布式电源均故障的概率，Rref2表示在至少需要m台分布式电源正常工作的前提下配电网***的可靠性。
本发明提出含有分布式电源的串并联结构，将每条线路所并联的分布式电源与相应的线路等效为一个整体，通过各个小整体的可靠性来计算整个配电网的可靠性。通过主元件和附加元件之间的连接顺序与串联并联的关系来等效真实***中各个元件之间的连接关系。
本发明基于提出的含有分布式电源的串并联结构，不考虑线路故障率，从***保持运行所需要的最少分布式电源数来进行配电网可靠性的衡量，从至少需要一台基础分布式电源与至少需要m台附加分布式电源两方面提出可以用于衡量基于无故障线路的含有分布式电源配电网等效串并联结构的可靠性。
本发明由于输电线路的故障率较小，所以忽略线路的故障率，认为整个配电网的故障来自于分布式电源的故障。
本发明的有益效果是：
本发明将分布式电源综合考虑入配电网***，提出含有分布式电源的配电网***等效串并联结构，简化了含有分布式电源的配电网的结构，简化了相关可靠性概率计算公式，更有利于数学公式的理解与计算。
本发明将能够准确计算整个配电网的可靠性，减少了计算时间。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明等效后的串并联子结构结构划分图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的实施例如下：
第一步：提出含有无故障线路的分布式电源配电网等效串并联结构。
如图2所示，L1～Ln表示n个主元件，L1表示基础分布式电源，L2～Ln表示配电网线路上的基础元件，基础元件为原有配电网自带的输电线路或者变压器等元件，G表示附加分布式电源。
第二步:提出***运行至少需要一台分布式电源的可靠性计算公式。
假设每台分布式电源参数一致，正常工作概率为0.98，所以***正常工作额概率为：
第三步：提出***运行至少需要m台分布式电源的可靠性计算公式。
假设至少有3台分布式电源正常工作，则***正常工作，即m＝3。
Rref2＝1-Q1-Q2-......-Qm
＝1-Q1-Q2-Q3
Q1＝4.096*10-21
Q2＝1.103872*10-16
Q3＝5.4089728*10-14
R＝1-5.42001193*10-14
本实施例实施结果和传统方法(马尔科夫过程)进行计算时间的比较，如下表：
表1时间比较，至少有m台改为分布式电源正常工作
由此可见，时间上本算法更快，更适用于大规模***的可靠性计算。
本实施例实施结果和传统方法(马尔科夫过程)进行计算精度的比较，如下表：
表2计算精度比较，至少有m台分布式电源正常工作
本方法 传统方法(马尔科夫过程)
计算精度 R＝1-5.42001193*10-14 R＝1-6.0000452*10-14
由此可见，本方法的计算结果与传统马尔科夫过程的计算结果相似，本方法具有较高的计算准确度。

Claims (4)

1.一种基于无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法，其特征在于：提出基于无故障线路的分布式电源配电网等效串并联结构，将分布式电源配电网进行等效处理获得串并联结构；然后分别计算配电网***运行至少需要一台分布式电源的可靠性和配电网***运行至少需要m台分布式电源的可靠性，m≠1。
2.根据权利要求1所述的一种基于无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法，其特征在于：所述将分布式电源配电网进行等效处理获得串并联结构，具体为：
首先，将所述配电网线路等效成主要由主元件和附加元件通过串并联构成，主元件包括一个基础分布式电源和一系列的基础元件，一系列的基础元件均串联到基础分布式电源的同一端；附加元件为附加分布式电源，附加分布式电源均是并联到基础分布式电源或者基础元件上。
3.根据权利要求1所述的一种基于无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法，其特征在于：所述计算配电网***运行至少需要一台分布式电源的可靠性，具体采用以下公式计算：
<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <munderover> <mo>&amp;Pi;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，Rref1表示作串并联子结构等效后的配电网***的可靠度，i表示分布式电源的序号，i小于等于n，n表示主元件的数量，N表示分布式电源的总数，pi表示序号为i的分布式电源正常工作的概率。
4.根据权利要求1所述的一种基于无故障线路的含分布式电源的配电网可靠性分析算法，其特征在于：所述计算配电网***运行至少需要m台分布式电源的可靠性，m≠1，具体如下：
1)先按照以下方式进行处理获得每个串并联子结构正常工作下，配电网***的故障率；
①若所有分布式电源都故障，则配电网***的故障率为：
<mrow> <mi>Q</mi> <mn>1</mn> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Pi;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，Q1表示配电网***的可靠性，i表示分布式电源的序号，i小于等于n，N表示分布式电源的总数，pi表示序号为i的分布式电源正常工作的概率；
②若有且只有f-1台分布式电源正常，f小于等于m，其余分布式电源均故障，则配电网***的故障率为：
式中，a，s，i，j都表示分布式电源序号；
2)重复上述步骤1)针对配电网***正常运行所需要的第m台分布式电源处于各个串并联子结构时的情况进行分别计算，然后采用以下公式计算配电网***正常运行的可靠性：
Rref2＝1-Q1-Q2-......-Qm
其中，Qm表示有m-1台分布式电源正常工作、其余分布式电源故障的的概率，Q2表示有1台分布式电源正常工作、其余分布式电源故障的概率，Q1表示所有分布式电源均故障的概率，Rref2表示在至少需要m台分布式电源正常工作的前提下配电网***的可靠性。
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