一種基于解析法的含分散風(fēng)電的配電網(wǎng)可靠性確定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于解析法的含分散風(fēng)電的配電網(wǎng)可靠性確定方法，該方法包括以下步驟：I、建立分布式電源可靠性模型；II、建立風(fēng)電出力模型；III、建立風(fēng)電機組的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率模型；IV、確定所述風(fēng)力發(fā)電機輸出模型中每個運行狀態(tài)時間，獲得風(fēng)電機組狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率；V、確定所述風(fēng)力發(fā)電機的故障率；VI、將風(fēng)電場建模為多降額狀態(tài)的常規(guī)機組，進行可靠性計算。該方法適合于分析饋線輻射式配電系統(tǒng)和含分散風(fēng)電接入的配電系統(tǒng)的可靠性，一方面解決分散式風(fēng)電機組接入配電網(wǎng)后可靠性計算中電源點的建模問題，一方面解決含分布式電源配電網(wǎng)可靠性分析無法使用解析法計算的問題。
【專利說明】—種基于解析法的含分散風(fēng)電的配電網(wǎng)可靠性確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配電系統(tǒng)可靠性評估領(lǐng)域的方法，具體講涉及一種基于解析法的含分散風(fēng)電的配電網(wǎng)可靠性確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配電系統(tǒng)可靠性的研究始于上世紀(jì)80年代初期，常用的配電系統(tǒng)可靠性是故障模式后果分析法(FMEA)，該方法利用元件(線路、斷路器、隔離開關(guān)、變壓器)可靠性數(shù)據(jù)，建立故障模式后果表，分析每個故障事件及其后果，然后綜合形成可靠性指標(biāo)。
[0003]近年來，越來越多的分布式電源接入配電網(wǎng)。隨著大量分布式電源接入配電網(wǎng)，使其可靠性的分析計算模型發(fā)生了根本變化。傳統(tǒng)的可靠性評估考慮的是配電網(wǎng)的饋線都由單一的電源點供電，配電網(wǎng)典型的是一個輻射式供電方式。在任何一條饋線上發(fā)生故障，將導(dǎo)致饋線后面的負荷全部停電，系統(tǒng)出現(xiàn)大面積的停電。
[0004]隨著分布式電源接入配電網(wǎng)使其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，配電網(wǎng)從一個輻射式的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橐粋€遍布電源和用戶互連的網(wǎng)絡(luò)，可靠性分析的模型和方法本質(zhì)上發(fā)生了變化，可靠性分析也將變的復(fù)雜，因此研究分析風(fēng)電等常見分布式電源接入配電網(wǎng)后對可靠性的影響是當(dāng)務(wù)之急。然而定量的分析分布式電源接入配電網(wǎng)的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)還鮮有所見。
[0005]在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)可靠性評估中，配電網(wǎng)是典型的輻射式供電方式，即饋線由單一電源點供電任何一條饋線上發(fā)生故障，將導(dǎo)致饋線后面的負荷全部停運。但是，隨著分布式電源接入配電網(wǎng)，其供電結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，配電網(wǎng)從一個輻射式的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橐粋€遍布電源與用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，電源的出力不確定，潮流方向也由單一方向變?yōu)殡p向的方向，因此，可靠性分析計算的方法和模型均需要發(fā)生較大變化。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中定量評估系統(tǒng)可靠性的方法主要分為三類:解析、模擬法和利用模糊數(shù)學(xué)進行分析的方法。模擬法和利用模糊數(shù)學(xué)多用于定性分析，計算速度快但不夠準(zhǔn)確。解析法中的基于故障模式的后果分析法是目前配電網(wǎng)可靠性分析的最主要方法，分析結(jié)果雖然較準(zhǔn)確但存在只適用于輻射配網(wǎng)，且計算量大時計算速度慢的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于解析法的含分散風(fēng)電的配電網(wǎng)可靠性確定方法，適合于分析饋線輻射式配電系統(tǒng)和含分散風(fēng)電接入的配電系統(tǒng)的可靠性，一方面解決分散式風(fēng)電機組接入配電網(wǎng)后可靠性計算中電源點的建模問題，一方面解決含分布式電源配電網(wǎng)可靠性分析無法使用解析法計算的問題。
[0008]實現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為:
[0009]一種基于解析法的含分散風(fēng)電的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其改進之處在于:所述方法包括以下步驟:
[0010]1、建立分布式電源可靠性模型；
[0011]I1、建立風(fēng)電出力模型；[0012]II1、建立風(fēng)電機組的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率模型；
[0013]IV、確定所述風(fēng)力發(fā)電機輸出模型中每個運行狀態(tài)時間，獲得風(fēng)電機組狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率；
[0014]V、確定所述風(fēng)力發(fā)電機的故障率；
[0015]V1、將風(fēng)電場建模為多降額狀態(tài)的常規(guī)機組，進行可靠性計算。
[0016]進一步的，所述步驟I中，所述分布式電源可靠性模型為具有非額定出力運行狀態(tài)發(fā)電機的可靠性模型；
[0017]所述分布式電源可靠性模型的非額定出力運行狀態(tài)包括額運行、降額運行狀態(tài)和全額停運狀態(tài)。
[0018]進一步的，所述步驟II包括:當(dāng)風(fēng)速在切入和額定風(fēng)速之間變化時，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率的成非線性關(guān)系，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率模型如下式(I)確定:
【權(quán)利要求】
1.一種基于解析法的含分散風(fēng)電的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 1.建立分布式電源可靠性模型； I1、建立風(fēng)電出力模型； II1、建立風(fēng)電機組的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率模型； IV、確定所述風(fēng)力發(fā)電機輸出模型中每個運行狀態(tài)時間，獲得風(fēng)電機組狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率； V、確定所述風(fēng)力發(fā)電機的故障率； V1、將風(fēng)電場建模為多降額狀態(tài)的常規(guī)機組，進行可靠性計算。
2.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述步驟I中，所述分布式電源可靠性模型為具有非額定出力運行狀態(tài)發(fā)電機的可靠性模型； 所述分布式電源可靠性模型的非額定出力運行狀態(tài)包括額運行、降額運行狀態(tài)和全額停運狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述步驟II包括:當(dāng)風(fēng)速在切入和額定風(fēng)速之間變化時，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率的成非線性關(guān)系，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率模型如下式(I)確定:
4.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述步驟III中，根據(jù)所述步驟II確定的風(fēng)電出力,確定所述風(fēng)力發(fā)電機的狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型。
5.如權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型包括風(fēng)力發(fā)電機輸出的變化功率狀態(tài)、恒定功率狀態(tài)和零功率狀態(tài)，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率和風(fēng)力發(fā)電機的強迫停運率FOR如下式(5)確定風(fēng)電輸出的變化功率狀態(tài)、恒定功率狀態(tài)和零功率狀態(tài)的概率:
6.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述步驟IV包括:根據(jù)所述步驟II中的所述風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率，對風(fēng)電出力進行出力分段，對所述風(fēng)力發(fā)電機在變化功率狀態(tài)、恒定功率狀態(tài)和零功率狀態(tài)運行中的進行數(shù)據(jù)采集，建立威布爾-馬爾科夫模型； 獲得單位時間的隨機的所述風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率，將風(fēng)力發(fā)電機的輸出范圍按固定的出力范圍劃分區(qū)間，對一年內(nèi)風(fēng)力發(fā)電在不同區(qū)間的水平進行統(tǒng)計； 獲得風(fēng)電機組狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率。
7.如權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述風(fēng)電機組狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率的獲得方法包括:: S401、假設(shè)在每個狀態(tài)所持續(xù)的時間服從指數(shù)分布，如下式(6)確定狀態(tài)i和狀態(tài)j之間的轉(zhuǎn)移率: Xij = NijAi(6) 式中，λ Jj表示轉(zhuǎn)移率，`Nu表示從狀態(tài)i到狀態(tài)j的轉(zhuǎn)移次數(shù)，\表示狀態(tài)i在整個期間所占據(jù)的時間； S402為提高計算效率，將風(fēng)電場的功率輸出聚集到有限個狀態(tài)；風(fēng)電場看作具有多降額狀態(tài)的常規(guī)機組，形成整個系統(tǒng)的容量停運概率表； S403、利用容量裕度的概念來確定所述配電網(wǎng)的可靠性。
8.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述步驟V中，運用齊次泊松過程，對風(fēng)力發(fā)電機各個部件的故障率進行計算，獲得風(fēng)機的故障率。
9.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)可靠性確定方法，其特征在于:所述步驟VI中，通過對風(fēng)速進行聚類，利用威布爾-馬爾科夫鏈模型確定各種風(fēng)速狀態(tài)的持續(xù)時間和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率； 獲得風(fēng)電輸出各狀態(tài)的概率和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率，確定各狀態(tài)的隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣； 將風(fēng)電場建模為多降額狀態(tài)的常規(guī)機組，根據(jù)所述隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣獲得停運容量概率表，進行可靠性計算。
【文檔編號】H02J3/00GK103825272SQ201410100451
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】李蕊, 馬康, 呂志鵬, 劉海濤 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)河北省電力公司