一種配電系統運行分析方法和裝置與流程
2023-05-15 21:42:31 2
本發明涉及配電分析領域，具體涉及一種配電系統運行分析方法和裝置。
背景技術：
隨著人們社會煩人發展，居民生活與用電系統的關係越來越密切，近年來，各地發生的重大停電事故及其所帶來的不良後果，說明了對用電系統進行系統的運行分析的重要性。用電系統的安全可靠運行，依賴於高效、準確的運行分析方法，而現有的針對用電系統的運行分析方法主要有以下兩種：
1、確定性評估：確定性評估主要針對於事故發生的嚴重程度，沒有考慮不同事故與運行條件發生的可能性。普遍採用的確定性評估方法有靈敏度分析方法、數值仿真方法、數值法等。
2、概率性評估：概率性方法可分為解析法和模擬法兩大類。概率性評估能夠衡量系統故障發生的可能性以及事故嚴重程度概率大小，然而無法綜合概率與後果，這種分析評估方法很難適應系統發展需求。
現有技術的缺點：上述現有的用電系統風險評估方法主要針對輸電系統，專門針對配電系統進行的運行分析方法還很少，而與輸電系統相比，配電系統的結構更加複雜，配電設備數量更加龐大，配電系統閉環設計、開環運行的獨特方式，如果將針對輸電系統的運行分析方法應用於配電系統時，會使得分析結果不夠準確。
因此，如何克服現有技術中的運行分析方法無法快速、準確地獲取到配電系統中薄弱環節的缺陷，成為一個亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
因此，本發明要解決的技術問題在於現有技術中的運行分析方法無法快速、準確地獲取到配電系統中薄弱環節。
有鑑於此，本發明實施例的一方面提供了一種配電系統運行分析方法，包括：將配電系統中的目標饋線劃分為多個待測單元；獲取每一個所述待測單元的故障率；根據所述目標饋線上的用戶用電屬性生成所述目標饋線上的每一類型用戶的停電損失函數；根據所述停電損失函數和所述故障率分別計算每一個所述待測單元的故障參數；根據所述故障參數調整所述待測單元。
優先地，所述根據所述目標饋線上的用戶用電屬性生成所述目標饋線上的每一種用戶的停電損失函數包括：根據所述用戶用電屬性將所有用戶分類，所述用戶用電屬性包括：用戶用電特性、用戶停電特性以及用戶生產生活特性中的一個或多個；獲取每一類型用戶的停電損失數據；根據每一類型用戶的所述停電損失數據與用戶停電時間的關係分別擬合得到每一類別用戶的所述停電損失函數。
優先地，所述根據所述停電損失函數和所述故障率分別計算每一個所述待測單元的故障參數包括：獲取每一個所述待測單元故障時引起的所述目標饋線的停電時間和所述目標饋線中的總用電負荷；根據所述目標饋線的停電時間、所述停電損失函數和所述總用電負荷計算得到每一個所述待測單元的故障損失；分別將每一個所述待測單元的故障損失與對應的所述故障率相乘得到每一個所述待測單元的故障參數。
優先地，所述故障損失為經濟損失。
優先地，所述待測單元包括：有開關的部件和無開關的部件。
根據本發明實施例的另一方面提供了一種配電系統運行分析裝置，包括：劃分模塊，用於將配電系統中的目標饋線劃分為多個待測單元；獲取模塊，用於獲取每一個所述待測單元的故障率；生成模塊，用於根據所述目標饋線上的用戶用電屬性生成所述目標饋線上的每一類型用戶的停電損失函數；計算模塊，用於根據所述停電損失函數和所述故障率分別計算每一個所述待測單元的故障參數；調整模塊，用於根據所述故障參數調整所述待測單元。
優先地，所述生成模塊包括：分類單元，用於根據所述用戶用電屬性將所有用戶分類，所述用戶用電屬性包括：用戶用電特性、用戶停電特性以及用戶生產生活特性中的一個或多個；第一獲取單元，用於獲取每一類型用戶的停電損失數據；擬合單元，用於根據每一類型用戶的所述停電損失數據與用戶停電時間的關係分別擬合得到每一類別用戶的所述停電損失函數。
優先地，所述計算模塊包括：第二獲取單元，用於獲取每一個所述待測單元故障時引起的所述目標饋線的停電時間和所述目標饋線中的總用電負荷；第一計算單元，用於根據所述目標饋線的停電時間、所述停電損失函數和所述總用電負荷計算得到每一個所述待測單元的故障損失；第二計算單元，用於分別將每一個所述待測單元的故障損失與對應的所述故障率相乘得到每一個所述待測單元的故障參數。
優先地，所述故障損失為經濟損失。
優先地，所述待測單元包括：有開關的部件和無開關的部件。
本發明的技術方案具有以下優點：
本發明提供的配電系統運行分析方法，首先將配電系統中的目標饋線劃分出多個待測單元，獲取每一個待測單元的故障率，然後根據用戶用電屬性的不同，將該目標饋線上的用戶分類，並獲得每一種類型用戶的停電經濟損失與停電時間關係的函數(即停電損失函數)，最後將不同待測單元的故障率與該待測單元故障產生的經濟損失相乘，作為該待測單元的故障參數，在實際應用中，僅需將各個待測單元的故障參數求和，即可獲得整條目標饋線或者整個配電系統的故障參數值，進而根據故障參數對配電系統中的待測單元進行調整，以保證配電系統的安全運行，與現有技術相比，該方法同時考慮到待測單元的故障率及其帶來的經濟損失，提高了配電系統運行分析的準確性，可以快速為配電調度部門提供更加準確、清晰的故障風險參考。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例1的配電系統運行分析方法的一個流程圖；
圖2為本發明實施例1的配電系統的一個原理圖；
圖3為本發明實施例2的配電系統運行分析裝置的一個框圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
此外，下面所描述的本發明不同實施方式中所涉及的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互結合。
實施例1
本實施例提供一種配電系統運行分析方法，尤其適用於配電系統運行的風險分析，下面以如圖2所示的配電系統中的一條饋線F1作為目標饋線為例詳細說明該方案，如圖1所示，該方法包括如下步驟：
S1：將配電系統中的目標饋線(即饋線F1)劃分為多個待測單元，待測單元包含但不限於：有開關的部件和無開關的部件。具體地，首先可以將配電系統中饋線F1以各類開關為邊界進行待測單元劃分，並對劃分出的若干個待測區域以及各類開關進行相應編號，如圖2所示，以分段開關為邊界，將饋線F1分為4個待測區域(如圖2中虛線標出部分)，其中，分段開關屬於有開關的部件，4個待測區域均為無開關的部件，二者均可以作為本實施例的待測單元，如此4個無開關的待測區域可以看成4個等效負荷節點，則饋線F1就轉化為只有負荷節點與各類開關組成的簡化網絡。
S2：獲取每一個待測單元的故障率。具體地可以包括如下步驟：
步驟1：然後可以從歷史資料庫中查找該饋線F1上的各線路、變壓器以及各類開關的故障次數，進而獲取各個元件故障率，如表1所示：
表1元件故障率
步驟2：根據步驟1中獲得的各個元件故障率來分別計算4個待測區域的故障率，即最終可以得到每一個待測區域的故障率，若饋線F1的待測區域i中含有m條線路(不包括該線路上的用電元件)和n個負荷支路(m和n均為正整數)，假設待測區域i中各元件之間具有串聯邏輯關係，則具體可以按以下公式計算待測區域i的故障率λi：
其中，λij、λikl以及λikt分別表示待測區域i中第j條線路的故障率、第k條負荷支路中線路的故障率以及第k條負荷支路中變壓器的故障率，單位為次/年；則待測單元的故障率可以包括：待測區域i的故障率λi和分段開關Si((i＝1,2......g))的故障率λsi。
S3：根據目標饋線上的用戶用電屬性生成目標饋線上的每一類型用戶的停電損失函數。作為一種優選方案，步驟S3包括：
步驟1：根據目標饋線F1上的用戶用電屬性將所有用戶分類，用戶用電屬性包含但不限於：用戶用電特性、用戶停電特性以及用戶生產生活特性中的一個或多個。
步驟2：獲取每一類型用戶的停電損失數據，比如可以根據不同類型電力用戶的用電特性、停電特性以及生產經濟活動特性，對饋線F1上的用戶進行調查，根據調查得到的所有用戶的歷史停電損失數據(比如停電損失可以是突然停電或者停電一段時間造成的實際經濟損失)，將用戶分類，比如可以將饋線F1上的用戶分為7類：大用戶、工業用戶、商業用戶、農業用戶、居民用戶、政府機關、寫字樓，並進行數據整理，如表2所示：
表2不同用戶單位停電損失(元/kW)
步驟3：根據每一類型用戶的停電損失數據與用戶停電時間的關係分別擬合得到每一類別用戶的停電損失函數。比如可以根據步驟2中的表2所示的數據，利用最小二乘法擬合出每一類型用戶的停電損失函數，具體地，可以採用最小二乘法，借用MATLAB運算工具，對各個類型的用戶的停電經濟損失進行線性、多項式二次、三次、四次、五次函數曲線擬合，最終得到停電經濟損失最優擬合函數即為停電損失函數，設Cj(t)(j＝1,2,3,4,5,6,7)依次分別為大用戶、工業用戶、商業用戶、農業用戶、居民用戶、政府機關、寫字樓在停電時間t內的停電損失函數，各類用戶的停電損失函數如下：
C1＝-0.0441t4+0.7214t3-3.5173t2+9.0905t+4.8745
C2＝0.3063t4-3.4303t3+7.9563t2+33.0203t+7.5725
C3＝0.1458t4-1.3066t3+2.5766t2+40.1085t+1.2358
C4＝-0.0698t4+0.9328t3-3.3671t2+5.5406t+0.2086
C5＝0.0028t4-0.0830t3+1.5976t2+0.9031t-0.0105
C6＝0.1421t4-1.5990t3+5.2969t2+3.4591t+0.1609
C7＝0.0378t5-0.3775t4+3.9303t2+79.1649t+22.5695
S4：根據停電損失函數和故障率分別計算每一個待測單元的故障參數。作為一種優選方案，步驟S3可以包括：
步驟1：獲取每一個待測單元故障時引起的目標饋線的停電時間和目標饋線中的總用電負荷。比如可以設故障隔離時間為t1，故障轉供時間為t2，故障修復時間為ri，其中，故障修復時間為ri可以按照如下公式計算：
在上式中，tij、tikl和tikt分別表示待測區域i中第j條線路的故障修復時間、第k條負荷支路中線路的故障修復時間以及第k條負荷支路中變壓器的故障修復時間，單位可以為h/次。如果是待測區域i故障，饋線F1出線端斷路器動作，全饋線停電，然後尋找到待測區域i兩端的隔離開關(此處可以是分段開關Si)將待測區域i隔離。則待測區域i上遊饋線負荷點通過母線正常供電，所以上遊饋線負荷點的停電時間t等於故障隔離時間t1，由於饋線F1中是否包含轉供開關會影響到不同待測單元的停電時間t的計算，因此可以設轉供開關變量為α，α＝1表示有轉供開關，α＝0表示沒有轉供開關。在有轉供開關時，下遊饋線負荷點通過轉供恢復正常供電，設故障轉供時間t2，下遊饋線負荷點的停電時間t等於，α(t1+t2)+(1-α)ri，而待測區域i的停電時間等於故障修復時間ri；如果是分段開關Si發生故障，分段開關S(i-1)和S(i+1)動作，將待測區域i和i+1隔離。被隔離待測區域的上遊饋線負荷點的停電時間t為故障隔離時間t1，被隔離待測區域的停電時間t為分段開關Si的故障修復時間rsi，被隔離待測區域的下遊饋線負荷點的停電時間t為α(t1+t2)+(1-α)rsi。對於饋線F1的總用電負荷，可以從配電系統的資料庫中獲取到，具體可以用Pij、Pij′、Pij″(j＝1,2,3,4,5,6,7)分別表示待測區域i上遊饋線負荷點、下遊饋線負荷點以及待測區域i的總用電負荷。
步驟2：根據目標饋線的停電時間t、停電損失函數和總用電負荷計算得到每一個待測單元的故障損失。此處的故障損失可以是該故障帶來的經濟損失，具體地，饋線F1上不同待測單元的故障損失分析過程如下：
情況1：如果是待測區域i故障，則待測區域i故障導致上遊饋線負荷點的停電經濟損失為：
待測區域i故障導致其下遊饋線負荷點的停電經濟損失為：
待測區域i故障對其自身產生的停電經濟損失為：
則待測區域i的故障損失為：
S區＝Si1+Si2+Si3
情況2：如果是分段開關Si發生故障，導致上遊饋線負荷點的停電經濟損失、下遊饋線負荷點的停電經濟損失以及其自身產生的停電經濟損失分別為Ssi1、Ssi2和Ssi3(具體計算公式同理與情況1)，則分段開關Si的故障損失為：
S開關＝Ssi1+Ssi2+Ssi3。
步驟3：分別將每一個待測單元的故障損失與對應的故障率相乘得到每一個待測單元的故障參數。具體地，待測區域i的故障參數值為：
Ri＝λi×S區
分段開關Si的故障參數值為：
Rsi＝λsi×S開關
進一步地，可以得整條饋線F1的故障參數值為：
其中，k、g分別表示整個饋線F1的待測區域的個數值以及分段開關的個數，故障參數越大，說明該系統存在的故障風險越大。如表3所示，為饋線F1的各個待測單元的故障參數值：
表3饋線F1各待測區域的故障參數值
如表4所示，為饋線F1中分段開關的故障參數值：
表4饋線F1各分段開關故障參數值
S5：根據故障參數調整待測單元。具體地，可以根據步驟S4中獲得的饋線F1中各個待測單元以及分段開關的故障參數值，對饋線F1的各個待測單元的元件構成進行調整，比如：從表3可知，雖然待測區域3的故障率比待測區域2大，但其故障參數值卻比待測區域2小，故在做配電系統運行分析時不能單一的考慮故障發生的可能性大小，或者單純的計及故障嚴重程度，而是應該將兩者結合起來綜合考慮，而從表3中也可以清晰的看出，饋線安裝轉供開關能很好的降低待測區域的故障參數值，則可以為相關的饋線配備轉供開關，從而降低配電系統的故障風險，提高其運行安全性。另一方面，從表4中可以看出，饋線F1中不同的分段開關的故障損失相差很大，但故障參數值相對較小，這是因為分段開關故障率相對較小的緣故，所以在配電系統運行分析中要兼顧故障損失情況和故障率，避免造成電力風險投資的浪費。
上述配電系統運行分析方法，求得了饋線F1的故障參數值，同理可以求出配電系統中每一條饋線的故障參數值，將每條饋線的故障參數值相加，即可得到整個配電系統的故障參數值，從而對配電系統進行清晰準確的運行分析，快速找到配電系統的薄弱環節進行調整。
本實施例提供的配電系統運行分析方法，通過將不同待測單元的故障率與該待測單元故障產生的經濟損失相乘，作為該待測單元的故障參數值，在實際應用中，僅需將各個待測單元的故障參數值求和，即可獲得整條目標饋線或者整個配電系統的故障參數值，進而根據故障參數對配電系統中的元件構成進行調整，以保證配電系統的安全運行，與現有技術相比，該方法同時考慮到待測單元的故障率及其帶來的經濟損失，提高了配電系統運行分析的準確性，可以快速為配電調度部門提供更加準確、清晰的故障風險參考。
實施例2
本實施例提供了一種配電系統運行分析裝置，尤其適用於配電系統運行的風險分析，下面以實施例1中圖2所示的配電系統中的一條饋線F1作為目標饋線為例詳細說明該方案，如圖3所示，包括：劃分模塊31、獲取模塊32、生成模塊33、計算模塊34以及調整模塊35，具體地，各個模塊功能如下：
劃分模塊31，用於將配電系統中的目標饋線劃分為多個待測單元，具體參見實施例1中對步驟S1的詳細描述。
獲取模塊32，用於獲取每一個待測單元的故障率，具體參見實施例1中對步驟S2的詳細描述。
生成模塊33，用於根據目標饋線上的用戶用電屬性生成目標饋線上的每一類型用戶的停電損失函數，具體參見實施例1中對步驟S3的詳細描述。
計算模塊34，用於根據停電損失函數和故障率分別計算每一個待測單元的故障參數，具體參見實施例1中對步驟S4的詳細描述。
調整模塊35，用於根據故障參數調整待測單元，具體參見實施例1中對步驟S5的詳細描述。
作為一種優選方案，生成模塊33包括：分類單元331，用於根據用戶用電屬性將所有用戶分類，用戶用電屬性包括：用戶用電特性、用戶停電特性以及用戶生產生活特性中的一個或多個；第一獲取單元332，用於獲取每一類型用戶的停電損失數據；擬合單元333，用於根據每一類型用戶的停電損失數據與用戶停電時間的關係分別擬合得到每一類別用戶的停電損失函數。具體參見實施例1中對步驟S3的優選方案的詳細描述。
作為一種優選方案，計算模塊34包括：第二獲取單元341，用於獲取每一個待測單元故障時引起的目標饋線的停電時間和目標饋線中的總用電負荷；第一計算單元342，用於根據目標饋線的停電時間、停電損失函數和總用電負荷計算得到每一個待測單元的故障損失；第二計算單元343，用於分別將每一個待測單元的故障損失與對應的故障率相乘得到每一個待測單元的故障參數值。具體參見實施例1中對步驟S4的優選方案的詳細描述。
作為一種優選方案，故障損失為經濟損失；待測單元包括：有開關的部件和無開關的部件。具體參見實施例1中的詳細描述。
本實施例提供的配電系統運行分析裝置，通過將不同待測單元的故障率與該待測單元故障產生的經濟損失相乘，作為該待測單元的故障參數值，在實際應用中，僅需將各個待測單元的故障參數值求和，即可獲得整條目標饋線或者整個配電系統的故障參數值，進而根據故障參數對配電系統中的元件構成進行調整，以保證配電系統的安全運行，與現有技術相比，該方法同時考慮到待測單元的故障率及其帶來的經濟損失，提高了配電系統運行分析的準確性，可以快速為配電調度部門提供更加準確、清晰的故障風險參考。
顯然，上述實施例僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。