基于设备健康与网架拓扑的配电网运行可靠性分析

为了应对当前配电网设备复杂多样化、可靠性分析困难的问题,提出了一种考虑实时停电率与网架拓扑的配电网运行可靠性分析方法.通过对配电网CIM网架拓扑信息进行解析,结合配电网设备实时故障率信息,进而计算负荷点乃至系统级的实时停电率与停电时间指标,并得到配电网系统的实时等值年停电时户数与平均停电持续时间等指标.该方法能从实时指标中反映系统当前设备健康、网架拓扑与运行状态等因素下对系统可靠运行造成的影响,对配电网运行管理与决策具有积极参考意义.基于广州某区配电网实际数据进行测试与分析,结果表明该方法能反映多源因素影响下配电网的运行可靠性水平与用户停电风险.     

基于设备状态评价的配电网动态可靠性评估

在传统的配电网可靠性评估中,通常以设备故障历史统计结果为基础进行计算,无法体现设备状态的动态变化情况,难以支撑实时可靠性分析,为此,该文提出了一种基于设备状态评价模型的配电网动态可靠性评估方法。首先,依据现有城市配电网故障记录,分析确定配电网设备故障因素;其次,将以历史统计结果得到的配电网设备基准故障率与配电网运行设备状态相结合,得到考虑配电网设备运行年限、运行状态以及运行环境因素等实际状态的故障率模型;再次,提出了基于状态评价模型的配电网可靠性评估方法,该方法可实现配电网的动态可靠性评估,同时可挖掘出配电网的薄弱环节;最后,通过算例分析验证了方法的有效性。     

考虑HI理论和在线监测误差的配电网可靠性评估

为实现配电网可靠性的实时动态评估,基于健康指数理论,提出了一种基于设备健康度评价模型的配电网可靠性评估方法。首先,根据设备指标类型建立健康度评估模型,并对各指标赋予权重,得到设备的健康指数;其次,由设备健康指数与故障率的关系求得设备的实时故障率,并进行配电网可靠性的实时评估;再次,提出了监测数据精度模型,考虑监测数据不准确会对可靠性造成影响,对设备的实时故障率进行了修正;最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性,并对比分析了由均匀分布和正态分布生成的指标数据对设备健康指数的影响,结果表明设备健康指数与数据类型和分布函数类型有关。     

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。     

配电网可靠性评估的网络等值法模型研究

配电网可靠性是电力系统可靠性三大组成部分之一，相对于发电及输电系统的可靠性研究，配电环节的可靠性研究一直处于较弱的水平；而复杂配网的可靠性评估更是一个薄弱环节。该文通过对配电网工作机理的分析，介绍了对带有复杂分支馈线的配电网可靠性评估的网络等值法，同时指出了原IEE文献中网络等值法所采用的数学模型中没有考虑各分支馈线首端所设断路器的影响的不足，并给出了修正的网络等值法数学模型，该模型较完备地考虑了熔断器、断路器、备用变压器等设备的影响，与原模型相比，修正后的模型具有更宽的适应面，更适合馈线中设有断路器的系统。能更真实地反应配网的实际情况。     

大型城市配电网运行设备可靠性薄弱环节挖掘

针对传统可靠性评估方法在挖掘配电网设备的可靠性薄弱环节方面的不足,提出了基于大型城市配电网运行设备状态矩阵故障率修正模型的配电网薄弱环节挖掘方法。利用馈线分区法简化了模型复杂度,通过构造故障率修正模型分析故障因素权重以及故障率修正指数。将以历史统计结果得到的故障率与实际设备状态结合,得到考虑配电网设备所处时期、环境以及外力因素等实际状态的故障率模型。算例分析验证了所提方法的有效性。     

复杂中压配电网可靠性评估新方法

提出了一种基于馈线分区和等值法相结合的复杂中压配电网可靠性评估算法。根据配电网络的拓扑结构,以开关为边界,将馈线网络进行分区,形成配电网络的区域节点模型。然后对简化网络进行分层,采用网络可靠性等值方法,将配电网络区域节点模型等效为简单的纯辐射状网络模型,利用故障模式及故障后果分析法计算负荷点的可靠性指标。采用邻接矩阵表示网络拓扑,通过对邻接矩阵的搜索和修改实现馈线的分区以及网络的等值过程。通过对RBTS算例的计算,证明该算法适合于复杂中压配电网的可靠性评估。     

配电网设备故障停电风险实时评估

实现配电网设备故障停电风险的实时评估对供电可靠性的提高、停电损失的降低有积极意义。提出包含设备故障率和设备故障停电影响程度的配电网设备故障停电风险评估模型,设备故障率综合考虑了实时系统因素及环境因素,设备故障停电影响程度考虑了损失负荷、损失电量、停电用户小时数、停电用户级别加权户数4个指标。以某配电网为例实现对配电网设备故障停电风险的实时评估,结果达到了实时评估的要求,证明了所提方法的准确性。     

含分布式电源的配电网可靠性评估

考虑未来配电网的发电和用电特征,提出计及网架拓扑结构、设备因素、电源出力和负荷需求的不确定性的配电网可靠性综合分析方法。基于网络等值法计算配电网各负荷点的系统侧电网故障率和修复率;针对配网的孤岛运行方式,计算反映电源出力和负荷需求的冗余不确定性的状态转换率参数,分布式电源的机械故障参数和孤岛系统的起动切换参数。最终应用马尔可夫模型,采用IEEE-RBTS BUS6配电网算例,对文中所提方法进行了验证。评估结果表明了该方法的精确性和快速性。     

基于网络等值法的配电网可靠性研究

配电网可靠性评价是电力系统可靠性研究的重要环节,电力部门必需保证配电网的可靠性。为此,介绍了对带有复杂分支馈线的配电网进行可靠性评估的网络等值法的基本原理。该方法用等效元件代替一部分网络分支馈线,从而将复杂网络逐步等值为简单的辐射形配电网,然后通过等效的简单辐射网计算系统的可靠性指标,从而运用可靠性指标对配电网的可靠性进行评价。最后通过实例来验证该等值法的有效性、可行性。     

Impact of time-varying failure rates on distribution reliability

In most distribution reliability studies, failure rates are treated as constant under exponential recovery models. However, most failure rates have been shown to change with the age of the components. The goal of this study is to examine the impact of components with time-varying failure rates on distribution reliability. A distribution reliability assessment using time-varying failure rates will be compared with one using constant failure rates. A Monte Carlo simulation will be performed to capture the effects of the changing failure rates on distribution system reliability. Emphasis will be on modeling time-varying failure of components to realize a practical approach for a given distribution system reliability assessment.     

参数变化条件下的配电系统可靠性评估

针对配电网系统可靠性评估在实际应用中存在的问题,考虑气候条件、元件老化和元件维修对故障率的影响,建立时变故障率模型.对时变故障修复时间、时变负荷和时变停电成本计算参数变化条件下的配电系统可靠性进行分析,基于随机稀疏技术提出具有时变故障率元件状态的模拟方法.采用截断分布的随机变量描述故障时间和停电负荷的有界性和不确定性,...     

Distribution Feeder Scheduling Considering Variable Load Profile and Outage Costs

In a deregulated power market, customers would have more choices for their power service and the improvement of service quality has become a challenge to power transmission and distribution companies. Distribution system reliability that was traditionally considered within the planning activities is now incorporated in the operational environment. This paper presents study results of a multiobjective feeder operation optimization problem that considers how to balance network efficiency, switching and reliability costs in a distribution network. The proposed method divides annual feeder load curve into multiperiods of load levels and optimizes the feeder configurations for different load levels in annual operation planning. Customer load profiles and seasonal varying data of feeder section failure rates and customer interruption costs are considered. Numerical simulations demonstrate the time-varying effects on the optimal distribution feeder configuration and operation costs. A binary particle swarm optimization (BPSO) search is adopted to determine the feeder switching schedule. Test results indicate that not considering time-varying effects and using only simplified fixed load and reliability parameters could underestimate the total loss to the utility and its customers.     

基于成功流法的配电信息物理系统可靠性评估

文章引入成功流法解决现有蒙特卡洛法应用于大规模配电信息系统可靠性评估耗时的问题。根据智能分布式的故障处理模式对信息物理系统进行设备及功能可靠性建模，利用同一系统内、不同系统间元件之间的依存关系定量分析信息系统故障对物理系统供电可靠性的影响，获得计及信息系统影响的成功运行频率概率和区域成功运行时间概率，并由此得到负荷点及系统可靠性指标。最后，将文章提出的方法与蒙特卡洛法进行比较，计算结果表明文章提出的方法具有较好的精度及实用性，在大规模配电信息物理系统中效率优势更为明显。     

灾害全过程配电网弹性评估方法及提升策略

针对极端灾害下配电网的故障特点,提出一种考虑其全过程的配电网弹性评估方法以及针对各阶段的弹性提升策略.首先,提出事故抵御方案、故障抢修与网络重构的故障恢复方案,建立灾害全过程配电网弹性提升策略框架.其次,为能够准确评估灾害全过程中配电网的供电能力,提出考虑时变性的3个弹性评估指标.再次,在事故抵御和故障恢复阶段的弹性提...     

基于事故负荷损失指标的配电网多目标规划研究

针对以往配网可靠性指标计算依赖于故障率和故障持续时间而很难在实际中应用的问题,提出基于事故负荷损失指标(CLLI)的配电网多目标规划方法,证明了CLLI指标与系统平均停电持续时间(SAIDI)、用户平均停电持续时间(CAIDI)等可靠性评价指标具有很强的相关性;在计算指标值时考虑了不同负荷类型的可靠性需求,有效表示不同网架的可靠性程度;在配电网规划包含了分段开关、自动重合闸(RA)等设备的规划以增强配电网可靠性。使用改进的快速非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对经济性和可靠性目标函数进行同时寻优,得到可行的非支配解;以一个21节点系统进行验证,表明所提模型和算法具有较强的可行性和高效性。     

考虑冗余系统时变故障率和更新过程的MMC可靠性建模及其应用

针对现有模块化多电平换流器(modular multi-level converter, MMC)可靠性计算中未充分考虑冗余系统故障率时变性和缺乏考虑更新过程,从而不能科学衡量MMC可靠性的问题,提出了一种考虑MMC冗余系统故障率时变性并引入N阶梯更新过程的MMC可靠性建模方法。首先,从冗余程度、冗余方式角度细化MMC冗余系统的分类,建立可靠度与故障率间的数学解析关系来量化表征冗余系统故障率时变的变化特性,分析传统马尔科夫模型所计算的冗余系统故障率过小而导致可靠性计算结果偏高的不合理问题;其次,利用N阶梯故障率取代传统MMC冗余系统的时变故障率,并同时引入更新过程理论推导MMC的平均无故障工作时间(mean time to failure, MTTF)和稳态可用度公式,以此修正传统MMC可靠性参数计算结果偏高的问题。最后,以半桥子模块的MMC为例,验证了所提方法的有效性和可行性。     

考虑冗余系统时变故障率和更新过程的MMC可靠性建模及其应用

针对现有模块化多电平换流器(modular multi-level converter, MMC)可靠性计算中未充分考虑冗余系统故障率时变性和缺乏考虑更新过程,从而不能科学衡量MMC可靠性的问题,提出了一种考虑MMC冗余系统故障率时变性并引入N阶梯更新过程的MMC可靠性建模方法。首先,从冗余程度、冗余方式角度细化MMC冗余系统的分类,建立可靠度与故障率间的数学解析关系来量化表征冗余系统故障率时变的变化特性,分析传统马尔科夫模型所计算的冗余系统故障率过小而导致可靠性计算结果偏高的不合理问题;其次,利用N阶梯故障率取代传统MMC冗余系统的时变故障率,并同时引入更新过程理论推导MMC的平均无故障工作时间(mean time to failure, MTTF)和稳态可用度公式,以此修正传统MMC可靠性参数计算结果偏高的问题。最后,以半桥子模块的MMC为例,验证了所提方法的有效性和可行性。     

A graph trace based reliability analysis of electric power systems with time-varying loads and dependent failures

A new approach to the prediction of the reliability of electrical systems is presented. In this approach a graph trace based reliability analysis of electric transmission and/or distribution systems is used. The systems are modeled using containers with iterators, where the iterators manage graph edges and are used to process through the topology of the graph. The analysis provides a means of computationally handling dependent failure rates and cascading failures. The effects of weather, time-varying loads, equipment age, wetness, and dependent failures associated with repaired components are considered. A sequential Monte Carlo simulation is used to evaluate the reliability changes for different system configurations, including distributed generation and transmission lines. Historical weather records and loading are used to update the component failure rates on-the-fly. Simulation results are compared against historical reliability field measurements.     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。