一種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法
2023-06-12 11:46:26
一種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法
【專利摘要】本發明提供一種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，包括以下步驟：確定電網拓撲的輸入數據；形成電網拓撲的最小路集矩陣；輸出電網拓撲的最小割集；由最小割集計算電力系統可靠度。本發明提供一種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，考慮了隔離開關、母線等元件故障引起的擴大型故障情況，自動搜索形成擴大型故障失效表；並可處理多個源/匯、並聯支路以及源匯重合的情況；可根據實際情況對程序進行配置，求取系統的支路割集、節點割集以及支路節點混合割集；並可處理擴大型故障支路對系統的影響。
【專利說明】—種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種計算方法，具體涉及一種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法。
【背景技術】
[0002]電力系統可靠性是對電力系統按可接受的質量標準和所需數量不間斷地向電力用戶供應電力和電能能力的度量。包括充裕度和安全性兩個方面。
[0003]可靠性計算需要兩個關鍵過程:第一是選擇系統狀態並計算狀態概率；第二是針對選擇的狀態所引起的系統問題及其校正措施進行分析。
[0004]一般通過狀態枚舉法和蒙特卡羅模擬法選擇電力系統的狀態；
[0005]狀態枚舉法包括網絡分析法和故障狀態樹分析法；
[0006]網絡分析法最主要的特點是概念簡單、計算容易，適用於規模較小、元件較少、元件只有工作和故障兩個狀態的系統可靠性計算。缺點是不能模擬較為複雜的運行狀態，如多狀態元件、相關故障、共模故障等，只能給出系統的部分簡單指標。當系統較大時，計算量很大。
[0007]故障樹分析法的優點是提供了一種系統的方法來闡明各元件和子系統級故障間的因果關係，迅速發現系統中最重要的故障和薄弱環節。但由於故障樹分析法只能評估系統故障與否，所得的可靠性指標有限。
[0008]元件的共模失效是指當某個元件故障時，除了它自身要退出運行外，還會引起其它元件退出運行。例如附圖2中，當母線6故障時，為了將故障母線隔離，必須將與母線相連的斷路器3，16，19斷開，這必然會影響系統的出線迴路。
[0009]元件的共模失效的後果就是元件的相關故障，這部分故障對系統故障影響很大，甚至會使故障擴大化，這在許多基於連通性的可靠性分析中都沒有考慮。
【發明內容】
[0010]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，考慮了隔離開關、母線等元件故障引起的擴大型故障情況，自動搜索形成擴大型故障失效表；並可處理多個源/匯、並聯支路以及源匯重合的情況；可根據實際情況對程序進行配置，求取系統的支路割集、節點割集以及支路節點混合割集；並可處理擴大型故障支路對系統的影響。
[0011]為了實現上述發明目的，本發明採取如下技術方案:
[0012]本發明提供一種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，所述方法包括以下步驟:
[0013]步驟1:確定電網拓撲的輸入數據；
[0014]步驟2:形成電網拓撲的最小路集矩陣；
[0015]步驟3:輸出電網拓撲的最小割集；[0016]步驟4:由最小割集計算電力系統可靠度。
[0017]所述步驟I中的輸入數據包括描述文件BCRE.B0、母線數據文件BCRE.B1、斷路器和隔離開關數據文件BCRE.B2、電流互感器數據文件BCRE.B3、電壓互感器數據文件BCRE.B4以及避雷器數據文件BCRE.B5，所述母線數據文件BCRE.BI包括物理母線和節點。[0018]由所述輸入數據得到該電網拓撲的支路數、節點數、源數目、匯數目、支路首節點數組、末節點數組、源節點數組和匯節點數組。
[0019]所述步驟2包括以下步驟:
[0020]步驟2-1:根據輸入數據生成支路-節點連接關係；
[0021]所述支路-節點連接關係包括每個匯聚節點的所有最小路集數、每個匯聚節點的節點最小路集矩陣以及支路最小路集矩陣；
[0022]步驟2-2:指定源點IS=I開始進行搜索，搜索到該源點到所有匯聚節點的最小路，然後進行下個源點的搜索，直到所有源點都搜索完畢；
[0023]步驟2-3:由步驟2-2得到的結果，輸出電網拓撲的最小路集矩陣。
[0024]所述步驟2-2中，通過深度優先搜索法進行最小路集的搜索過程為:
[0025]假設初始狀態時，電網拓撲圖中所有節點未曾被訪問，則首先訪問源點V，並將其標記為已訪問過，然後依次從V出發搜索V的每個鄰接點W ;若W未曾訪問過，則以W為新的源點繼續進行深度優先遍歷，直至電網拓撲圖中所有和源點V有路徑相通的頂點均已被訪問為止；若此時電網拓撲圖中仍有未訪問的頂點，則另選尚未訪問的頂點作為新的源點重複上述過程，直至電網拓撲圖中所有頂點均已被訪問為止。
[0026]所述步驟3包括以下步驟:
[0027]步驟3-1:設置計算的割集階數以及計算割集類型，所述割集類型包括點割、支路割或混合割；
[0028]步驟3-2:從指定的匯聚節點IR=I開始，生成該匯聚節點的最小路集矩陣，根據割集類型，確定最小路集矩陣的搜索範圍；
[0029]步驟3-3:由電網拓撲最小路集信息以及割集階數、割集類型設置參數形成各階割集；割集階數取實際割集階數和規模n的最小值，其中，若只計算點割，n為節點數；若只計算支路割，n為支路數；若計算混合割集，n為節點數和支路數之和；
[0030]電網拓撲的最小割集包括每個匯聚節點的所有最小割集數和每個匯聚合節點的最小割集矩陣；
[0031]步驟3-4:對所有的匯聚節點重複步驟3-2和步驟3-3，直到所有匯聚節點搜索完畢，並輸出該電網拓撲的所有最小割集。
[0032]所述步驟4中，設輸出的電網拓撲的最小割集為L個，則最小割集的集合C表示為:
[0033]C = C1 U C2 U …口 Cl (I)
[0034]於是，電力系統的不可靠度表示為:
[0035]
【權利要求】
1.一種基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，其特徵在於:所述方法包括以下步驟: 步驟1:確定電網拓撲的輸入數據； 步驟2:形成電網拓撲的最小路集矩陣； 步驟3:輸出電網拓撲的最小割集； 步驟4:由最小割集計算電力系統可靠度。
2.根據權利要求1所述的基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，其特徵在於:所述步驟I中的輸入數據包括描述文件BCRE.B0、母線數據文件BCRE.B1、斷路器和隔離開關數據文件BCRE.B2、電流互感器數據文件BCRE.B3、電壓互感器數據文件BCRE.B4以及避雷器數據文件BCRE.B5，所述母線數據文件BCRE.BI包括物理母線和節點。
3.根據權利要求2所述的基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，其特徵在於:由所述輸入數據得到該電網拓撲的支路數、節點數、源數目、匯數目、支路首節點數組、末節點數組、源節點數組和匯節點數組。
4.根據權利要求1所述的基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，其特徵在於:所述步驟2包括以下步驟: 步驟2-1:根據輸入數據生成支路-節點連接關係； 所述支路-節點連接關係包括每個匯聚節點的所有最小路集數、每個匯聚節點的節點最小路集矩陣以及支路最小路集矩陣； 步驟2-2:指定源點IS=I開始進行`搜索，搜索到該源點到所有匯聚節點的最小路，然後進行下個源點的搜索，直到所有源點都搜索完畢； 步驟2-3:由步驟2-2得到的結果，輸出電網拓撲的最小路集矩陣。
5.根據權利要求4所述的基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，其特徵在於:所述步驟2-2中，通過深度優先搜索法進行最小路集的搜索過程為: 假設初始狀態時，電網拓撲圖中所有節點未曾被訪問，則首先訪問源點V，並將其標記為已訪問過，然後依次從V出發搜索V的每個鄰接點W ;若W未曾訪問過,則以W為新的源點繼續進行深度優先遍歷，直至電網拓撲圖中所有和源點V有路徑相通的頂點均已被訪問為止；若此時電網拓撲圖中仍有未訪問的頂點，則另選尚未訪問的頂點作為新的源點重複上述過程，直至電網拓撲圖中所有頂點均已被訪問為止。
6.根據權利要求1所述的基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，其特徵在於:所述步驟3包括以下步驟: 步驟3-1:設置計算的割集階數以及計算割集類型，所述割集類型包括點割、支路割或混合割； 步驟3-2:從指定的匯聚節點IR=I開始，生成該匯聚節點的最小路集矩陣，根據割集類型，確定最小路集矩陣的搜索範圍； 步驟3-3:由電網拓撲最小路集信息以及割集階數、割集類型設置參數形成各階割集；割集階數取實際割集階數和規模n的最小值，其中，若只計算點割，n為節點數；若只計算支路割，n為支路數；若計算混合割集，n為節點數和支路數之和； 電網拓撲的最小割集包括每個匯聚節點的所有最小割集數和每個匯聚合節點的最小割集矩陣；步驟3-4:對所有的匯聚節點重複步驟3-2和步驟3-3，直到所有匯聚節點搜索完畢，並輸出該電網拓撲的所有最小割集。
7.根據權利要求1所述的基於電網拓撲的電力系統可靠度計算方法，其特徵在於:所述步驟4中，設輸出的電網拓撲的最小割集為L個，則最小割集的集合C表示為: C = C1 U C2 U …U Cl (I) 於是，電力系統的不可靠度表不為:
【文檔編號】G06Q50/06GK103633647SQ201310651698
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月5日 優先權日:2013年12月5日
【發明者】雷俊哲, 蘆晶晶, 朱全勝, 孫璐, 郝元釗, 李勤新, 高昆, 尚康良 申請人:國家電網公司, 國網河南省電力公司電力科學研究院, 中國電力科學研究院