配電網(wǎng)快速可靠性評估及重構(gòu)方法研究.pdf

1、配電網(wǎng)是連接輸電網(wǎng)和用戶的橋梁,其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到用戶的用電質(zhì)量和供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。配電網(wǎng)的可靠性評估是電網(wǎng)可靠運(yùn)行的重要保障,配電網(wǎng)的最優(yōu)重構(gòu)是確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)。近年來分布式電源的迅速發(fā)展和在配電網(wǎng)中的大量接入,使配電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上出現(xiàn)了許多新問題。利用常規(guī)理論和方法來分析這種新型配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題時,不可避免地出現(xiàn)許多局限性。研究含分布式電源的新型配電網(wǎng)的快速可靠性評估和重構(gòu)方法,具有重要的理論和工程實際意

2、義。
　　 本文結(jié)合含分布式電源的新型配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的差異,探討了適用任意結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)的快速、準(zhǔn)確可靠性評估方法和重構(gòu)方法。
　　 提出一種基于故障傳遞特性的配電網(wǎng)可靠性快速評估方法。該算法將配電網(wǎng)分成連接主電源至備用電源的主網(wǎng)絡(luò)和余下的支網(wǎng)絡(luò)。先通過元件可靠性指標(biāo)的逆流傳遞求支網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)的逆流可靠性指標(biāo),并用接于主網(wǎng)絡(luò)各支結(jié)點(diǎn)的等效元件替代相應(yīng)的支網(wǎng)絡(luò)。再用故障模式影響分析法計算主網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)的可靠性指標(biāo)和支結(jié)點(diǎn)的順流

3、可靠性指標(biāo)。然后,通過片可靠性指標(biāo)的順流歸并求支網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)的順流可靠性指標(biāo)。綜合逆流和順流可靠性指標(biāo)即得支網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)的可靠性指標(biāo)。該算法不僅具有故障模式影響分析法的準(zhǔn)確度,而且計算速度比已有方法快得多。
　　 提出一種考慮風(fēng)電能量隨機(jī)性的配電網(wǎng)可靠性評估新網(wǎng)絡(luò)模型和快速算法。新網(wǎng)絡(luò)模型中配電網(wǎng)簡化成開關(guān)-區(qū)域塊網(wǎng)絡(luò),并分成主網(wǎng)絡(luò)和支網(wǎng)絡(luò)兩個部分。通過對風(fēng)電功率的概率特性和支網(wǎng)絡(luò)故障特性的分析,構(gòu)造了風(fēng)電的供電能力范圍,并確定了風(fēng)

4、電對供電能力范圍內(nèi)的供電次序和供電概率,實現(xiàn)風(fēng)電隨機(jī)出力與其供電能力范圍內(nèi)供電可靠性的映射。新的可靠性評估算法區(qū)別對待主網(wǎng)絡(luò)和支網(wǎng)絡(luò),利用故障模式影響分析法計算主網(wǎng)絡(luò)的可靠性指標(biāo),利用元件對可靠性指標(biāo)的逆流和順流傳遞特性計算支網(wǎng)絡(luò)的可靠性指標(biāo),并在可靠性指標(biāo)的順流傳遞中考慮風(fēng)電對其供電能力范圍的可靠性的定量影響。
　　 提出配電網(wǎng)重構(gòu)的最小可行分析對象及其快速分析算法。首先,基于網(wǎng)絡(luò)簡化給出了“元環(huán)”的概念,并結(jié)合配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗

5、矩陣元素的特點(diǎn)和負(fù)荷與支路有功損耗的定量關(guān)系,證明了元環(huán)為配電網(wǎng)重構(gòu)的最小可行分析對象。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)造了反映負(fù)荷在元環(huán)路徑上引起有功損耗大小的負(fù)荷耗散分量和路徑耗散因子,并通過分析路徑耗散因子的性質(zhì)給出了一種新的支路交換啟發(fā)式規(guī)則,繼而提出了一種改進(jìn)的支路交換算法。算例分析表明,該方法速度快且可靠。
　　 提出含風(fēng)電的配電網(wǎng)重構(gòu)的場景模型。該模型基于場景分析法并通過場景選擇和場景電壓來描述風(fēng)電的隨機(jī)出力及其影響,新模型能適應(yīng)多

6、風(fēng)電和多風(fēng)電場同時接入系統(tǒng)的情況。提出一種適用含風(fēng)電的配電網(wǎng)重構(gòu)場景模型的高效遺傳算法。通過無不可行碼的編碼規(guī)則、初始種群產(chǎn)生、交叉操作和優(yōu)生操作,使進(jìn)化中只產(chǎn)生切合配電網(wǎng)實際的可行解。新算法在進(jìn)化過程中基于場景電壓進(jìn)行物理尋優(yōu)大大減少了尋優(yōu)時間和對初始種群的依賴,并在多場景潮流計算中,利用場景功率的相似性確定場景的分析次序,按該次序進(jìn)行潮流計算能加速潮流收斂。
　　 提出一種考慮可靠性的配電網(wǎng)重構(gòu)快速方法。首先確定表征系統(tǒng)可靠

7、性的主要可靠性指標(biāo),并將這些指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理。提出考慮系統(tǒng)可靠性的配電網(wǎng)重構(gòu)模型,將系統(tǒng)有功網(wǎng)損、平均供電可用率指標(biāo)和系統(tǒng)供電量不足指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù),構(gòu)造了新的多目標(biāo)模型。最后提出求解該多目標(biāo)模型的快速算法。該算法通過在重構(gòu)的后期才進(jìn)行可靠性評估來加速計算。算例分析表明,該方法能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、可靠性、計算快速性的統(tǒng)一。
　　 針對含分布式電源的新型配電網(wǎng)和傳統(tǒng)配電網(wǎng),設(shè)計開發(fā)了一套運(yùn)用所提方法實現(xiàn)快速可靠性評估及重構(gòu)優(yōu)化的軟件