基于元件几何过程的配电网可靠性评估

针对配电网可靠性评估中未能考虑元件随运行年限而老化的问题,提出一种基于元件几何过程的配电网可靠性评估方法。通过引入修正系数修正元件正常运行时间与故障修复时间,获得元件状态变化次数影响状态持续时间的修正模型,最后采用蒙特卡洛模拟法评估不同运行年限配电网可靠性指标。评估结果表明:随着元件运行年限的增长,元件可靠度不断下降,最终导致配电网可靠性水平不断下降;考虑了元件几何过程后,系统评估模型更精确,能够更客观地评估配电系统可靠性水平。     

台风天气下配电网可靠性的新型评估算法

基于台风的可预测性,考虑到配电网元件电杆的强度随机变量,提出基于风速的配电网元件电杆故障率计算模型。通过该模型可计算出不同风速下配电网元件的故障率,并结合现有的馈线、负荷分块的思想,采用序贯蒙特卡洛模拟法计算出配电系统在台风登陆过程中最高风速段的可靠性水平。模拟过程中考虑了元件的实时故障率以及运行—故障—运行—故障的动态交替特性。该计算结果为以后的配电网工程加固提供了理论基础,对于配电网的差异化规划设计也具有一定的指导意义。最后以IEEE RBTS BUS6 F4馈线为算例,在Matlab上进行了计算,计算结果验证了该方法的正确性与有效性。     

中高压配电网可靠性分析系统开发及其应用

为满足配电网可靠性管理要求，开发了基于潮流计算的高压配电网可靠性分析及基于故障扩散的中压配电网络可靠性分析系统。系统可考虑线路故障率和修复时间；隔离操作时间及切换操作时间等多种因素，可计算节点气馈线和系统可靠性及静态安全等指标；并进行可靠性参数变化影响、元件类的可靠性影响、元件可靠性敏感度和网络薄弱环节分析。利用开发的系统对西安等4个地区高、中压配电网进行潮流和可靠性计算分析，取得良好效果。     

微网接入对配电网供电可靠性影响分析

分布式电源越来越多的被接入到配电网中,在改变配电网运行方式的同时也给配电网的可靠性评估方法带来影响。提出一种含微网接入的配电网可靠性指标计算方法。首先以小时为功率变化基本单位,建立风机、光伏、储能装置输出功率的时序模型,并制定储能装置的充放电策略。对元件发生故障后的系统进行区域划分,根据区域划分结果和孤岛内负荷优选模型确定各个负荷点的停电时间。在此基础上,通过蒙特卡洛模拟法计算可靠性指标。以改进的IEEE RBTS BUS6系统为算例,计算了微网接入前后的各项可靠性指标,分析了微网的接入在改善配电网供电可靠性方面的作用。     

中压配电网元件运行可靠性评估

配电网元件的可靠性评估是配电网可靠性评估的基础。考虑配电网元件历史运行状况并结合该元件当前的运行状态和当前的运行环境,基于双态马尔科夫模型,建立了配电网元件的综合时变故障率计算模型,提出了中压配电网元件运行可靠性评估新算法。用新算法与用传统算法对算例的评估比对表明,新算法能够反应实时运行条件的变化。     

考虑电力二次系统影响的智能配电网综合可靠性评估方法

智能配电网可靠性分析包括一次系统和二次系统2个方面。文中根据配电网保护、故障区段定位和网络自动重构等二次系统的功能特点,提出一种考虑电力二次系统的智能配电网综合可靠性量化评估新方法。首先,根据配电网网架结构建立未考虑电力二次系统影响的智能配电网一次系统可靠性计算模型。在此基础上,根据区域集中式保护的动作特征和容错性能,建立了保护系统整体可靠性模型和区域保护在开关元件处的等效可靠性模型。然后,在开关元件处建立考虑电力二次系统影响的综合可靠性模型,实现对智能配电网各区域与各节点的综合可靠性评估。最后,通过比较可靠性指标验证了所提方法的有效性。     

考虑EPON的配电网信息物理系统可靠性评估

对于信息-物理高度耦合的配电系统,通信网络对配电网供电可靠性的影响不容忽视。本文以EPON冗余保护组网方式为基础,分析了配电网故障过程中信息链路有效性丢失对其自愈控制过程的影响,借助区域邻接矩阵,结合信息系统失效模型给出了故障后区域的分类算法,提出了一种涵盖不同信息系统失效模式的可靠性评估方法。建立同时考虑系统建设综合费用、通信网络组网方式以及系统可靠性的智能终端优化配置模型,采用遗传算法进行求解。最后通过案例验证本文方法的可行性,并对比分析了EPON信息元件故障率、EPON组网方式对配电信息物理系统可靠性的影响。     

基于Petri网的配电网信息物理系统可靠性评估

该文提出一种基于广义随机Petri网(generalized stochasticPetrinets, GSPN)的配电网信息物理系统(cyber-physicalsystem,CPS)可靠性评估模型。首先,考虑配电网CPS的动态控制关系,基于GSPN的基本原理,构建配电网CPS的Petri网模型;之后,分析了信息攻击及信息元件自身故障对于配电网CPS运行可靠性的影响,并构建了系统元件的状态模型;然后,结合最大流理论,判断故障后各阶段的令牌数,并计算相应的可靠性指标。基于Petri网的评估方法,可以直观地刻画系统拓扑结构及元件状态变化,并通过动态方程推理故障后果,避免了故障后果分析的遍历过程,提升了评估效率。最后,以IEEE-RBTSBUS6配电系统为例开展仿真测试,验证了所提模型的有效性。     

基于分块关联矩阵的中压配电网可靠性评估分块算法

结合中压配电网结构特点,提出基于分块关联矩阵的中压配电网可靠性评估分块算法。首先形成配电网分块,然后提出了分块关联矩阵的构造方法。基于此,在以块为单位进行故障解析模拟时,通过递归故障块的前后向块来确定故障影响范围,可大量节省故障枚举时间和重复的开关元件搜索时间。同时在分块关联矩阵形成后可不再考虑网络结构,方便求得带子馈线及备用电源的配电网可靠性指标。应用该算法对可靠性测试系统进行了可靠性评估,算例表明该算法计算准确,计算过程简单且便于分析系统中的薄弱点。     

基于最小割集的含环网配电系统可靠性评估

针对目前部分高压配电网采用少环网运行方式的情况,基于最小割集理论,提出了一种适用于含环网的配电系统可靠性评估方法。基于寻找节点组元件的方法模拟了元件的活动性故障,采用基于补偿法的少环配电网潮流计算方法。考虑了元件的容量约束,并同时计及了元件的计划检修和备用电源的影响。对RBTS-BUS4系统及实际工程系统进行了可靠性评估,结果表明该算法能计算出系统和负荷节点的可靠性指标,识别出系统的薄弱环节。     

基于混合算法的复杂配电系统可靠性评估

提出了基于状态转移和蒙特卡洛模拟(M on te C arlo s im u lation,M CS)的配电系统可靠性评估算法。算法根据配电系统中断路器、分段开关、联络开关等可操作性元件的动态特性对系统建立彼此独立的状态转移链,并利用M CS法模拟元件故障事件发生状态转移,统计各元件及各状态的故障频率、故障发生时间和故障持续时间等参数,最后利用这些参数计算各负荷点的基本可靠性指标及其概率分布。文章通过对RBTS(re lia-b ility test system)算例的计算分析,验证了所提算法的有效性。并分析了TTR(tim e to repa ir)、TTS(tim e tosectiona lize)的概率分布以及熔断器的可靠度对可靠性指标的影响。     

计及控制功能失效的微电网信息物理系统可靠性评估

对隔离型微电网内各个微源的协调控制很大程度上依赖安全可靠的信息系统,信息元件随机故障将通过控制功能失效进而影响微电网的可靠性。本文提出一种计及频率控制影响的隔离型微电网可靠性建模与评估方法。首先根据隔离型微电网集中式频率控制方法及信息失效对频率控制模式的影响,建立了信息物理间接影响耦合关系;其次基于隔离型微电网调频模型,提出了元件故障后果量化评估方法;定义了新的微电网可靠性指标,以表征控制失效对系统可靠性的影响,并采用基于频率控制仿真的序贯蒙特卡罗模拟法对隔离型微电网信息物理系统可靠性进行了评估。算例仿真分析了信息元件失效通过频率控制对隔离型微电网可靠性的影响,验证了本文所提指标、模型和方法的正确性。研究成果可为隔离型微电网的规划和运行提供有效技术支撑。     

考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性评估

电力与通信深度融合是配电网发展的趋势,而天气又是影响配电网可靠性最主要的要素之一,研究评估考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性很有必要。首先,选取对电力元件故障和通信元件故障影响最大的天气要素,并对天气要素进行区间划分,构建适合分析电力元件故障和通信元件故障的天气状态模型;其次,结合配电网历史故障数据和历史天气数据,构建以天气状态为变量的电力元件故障概率模型和通信元件故障概率模型;接着,针对通信元件故障使得监视和控制失效而造成的后果评估,给出配电网失负荷量化分析方法;然后,综合考虑电力元件和通信元件故障,提出基于蒙特卡洛方法的配电网信息物理系统可靠性评方法;最后,在改进的IEEE 33节点测试系统进行仿真测试,验证了所提算法的可行性和有效性。     

计及开关故障的复杂配电系统可靠性评估

结合中压配电网复杂的结构特点，提出一种计及开关故障的配电系统可靠性评估算法。首先给出邻接表的构造方法，基于此提出配电网分块快速形成算法。配电网常具有树状运行特点，在故障解析模拟时，将开关元件故障对系统可靠性的影响分摊到连接开关的相邻分块的故障后果中，进而提出计及开关故障的可靠性等值解析模型，不需单独进行开关元件故障的可靠性分析即可计算其对系统可靠性的影响，应用该算法对RBTS-BUS6和RBTS-BUS4系统及实际中压配电网进行了可靠性评估，结果表明该算法有较明显的速度优势，具有高效性和工程实用性。     

双馈风力发电机多种短路故障电磁场仿真研究

为准确分析双馈风力发电机多种故障发生时的电磁特性,为故障预测、结构优化和保护提供方法和数据,针对双馈发电机,给出一种用于多工况运行时多种短路故障发生的分析方法。先利用有限元方法建立发电机全区域模型,计算电磁场,然后用得到的数据编程进行傅里叶级数分解得出磁密分布频谱。利用该方法对1.5 MW发电机建模,对超同步、亚同步及同步正常运行状态及典型的定子部分绕组匝间及单相短路故障的电磁场计算,并进行了分析对比。仿真结果表明,该方法能够根据磁密云图的波形以及频谱图中高次谐波分量等特征量对多种短路故障进行判别,与正常运行状态进行区分。     

基于时变因素的光伏发电系统可靠性评估

随着光伏发电的大规模发展,光伏电站的可靠性水平愈加受到重视。提出一种基于时变因素的光伏发电可靠性评估方法,通过分析光伏发电系统运行机理、元件失效模式及其对输出功率的影响,建立系统输出功率的概率模型,形成光伏系统可靠性评价指标,并构造光伏发电系统六状态空间模型。基于序贯蒙特卡洛方法,综合考虑气候条件、元件老化和光照强度,对某50 MW光伏电站运行可靠性进行评估。仿真结果表明,该模型及指标可有效反映系统的实际运行情况、出力水平和故障情况,为光伏电站运维提供支撑。     

基于元件层级和电源可达性的配电网可靠性评估混合算法

提出一种配电网可靠性快速评估算法以解决重复遍历网络拓扑的问题。以开关元件为界形成配电系统元件分区和负荷分区。提出建立元件等级和开关层级以直接判断动作保护元件的位置,结合高度稀疏的等效支路连接矩阵快速分析负荷与电源及备用电源之间的可达性,建立等效负荷故障后果模式列表。采用序贯蒙特卡罗模拟,根据元件所属分区搜索负荷故障类型,统计故障停电次数和停电时间,计算可靠性指标。分别以各元件分摊的负荷故障时间和系统缺供电能量辨识负荷点和系统的薄弱环节。算例验证结果表明,该算法能正确高效地计算可靠性指标,适用于复杂配电网可靠性评估。     

计及运行工况的MMC换流阀可靠性建模与分析

模块化多电平换流器(MMC)换流阀作为高压直流输电系统的核心设备,其可靠性关系到整个输电系统的安全稳定运行。以典型高压直流输电MMC换流阀为例,考虑换流阀运行工况,建立基于故障树分析方法的MMC换流阀的可靠性模型,并对其薄弱环节进行分析。首先,建立融入换流阀运行工况IGBT、二极管等元件的故障率模型;其次,考虑MMC换流阀功率模块和外围控制保护系统等,运用故障树分析方法,建立MMC换流阀故障树模型,得到相应可靠性指标的表达式;最后,根据可靠性指标公式计算各元件的故障率,采用概率灵敏度和关键灵敏度指标,辨识MMC换流阀的薄弱环节。结果表明:在整流和逆变工况下,MMC换流阀和元件的故障率最大,而在纯无功工况下故障率最小; IGBT模块和电源供给是MMC换流阀的薄弱环节,MMC子模块性能对换流阀可靠性的影响最为显著。     

面向台风天气下主动配电网韧性提升的改进分级减载策略

为有效提升台风天气下主动配电网的韧性，提出同时考虑分级减载和同级负荷削减的主动配电网韧性提升方法。首先，综合考虑台风天气下强风和暴雨对配电网的影响，通过建立Batts台风风场模型和暴雨压强模型实现了对配电网元件故障率的量化分析，进而采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法模拟台风天气下的主动配电网故障场景，并利用系统信息熵进行场景筛选，确定故障规模。其次，提出了同时考虑最大化一级负荷存活量与故障孤岛中同级负荷削减逻辑的主动配电网分级减载策略。然后，提出包括综合鲁棒性、一级负荷损失速度和损失率、总负荷曲线面积缺失比的4个主动配电网韧性评估指标，并通过遗传-粒子群融合算法(hybrid GA and PSO algorithm, GA-PSO)对配电网韧性评估模型进行高效求解。最后，基于Matlab 2020a仿真平台建立某实际配电网和IEEE 118节点测试系统算例，验证了提出的考虑分级减载的台风天气下主动配电网韧性评估方法的正确性和有效性。     

配电系统短期可靠性评估方案

现有配电系统可靠性评估大多基于长期历史数据的平均可靠性,缺少对配电系统短期可靠性快速评估的模型及方法。针对配电网具体元件特点及短期内元件状态,提出一种配电系统短期可靠性评估方案,分别由基于失负荷的配电系统短期可靠性指标,基于改进条件相依的元件短期停运率模型以及基于前推故障扩散算法的配电系统短期可靠性评估分析方法。通过仿真分析,说明所定义的短期可靠性指标的实用性以及评估算法的有效性,为配电系统的短期现场运行提供理论基础与调度指导。