现代配电网分析8

1、现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析现代配电系统分析 任课老师：刘道兵现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 1 概述概述n 可靠性的定义 元件或者系统在规定的条件下和时间内完成规定功能的能力。 可靠性工程学研究系统工程可靠性分析的专门学科。 电力系统可靠性分析（又称可靠性评估）是可靠性在电力系统中的应用，用以度量和评估电力系统向电力用户提供给合格（不间断）电能的能力。n 电力系统可靠性分析的研究分支（模块）l发/输电联合系统可靠性分析；l发电厂/变电站电气主接线可靠性分析；l配电系统可靠性分析；现现代代

2、配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 1 概述概述n 配电系统可靠性分析 利用配电系统拓扑信息和配电系统元件可靠性参数（如：元件故障率、评价修复时间等），采用解析法或者模拟法评估配电系统的各项可靠性指标。n 配电系统可靠性分析的意义 （1）研究配电系统中元件和系统的可靠性计算模型，在获得元件的可靠性参数基础上，对配电系统可靠性水平进行定量评估。 （2）找出配电系统中可靠性薄弱环节，寻求提高系统可靠性的途径。 （3）可靠性的成本效益分析。现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠

3、性指标 系统的可靠性通过可靠性指标来评估，一般采用多个指标从不同的侧面来刻画系统的可靠性水平。1.可靠性指标分类 按评估对象不同分：负荷点（用户）指标 系统指标； 按停电时间长短分：持续停电指标 瞬时停电指标(规定时间内恢复供电)。 按评估的内容不同，分 停电频率时间类指标描述停电的基本特征； 停电负荷电量类指标反映电量的不足； 停电经济类指标反映停电经济损失，包括停电 直接损失和间接损失现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标2.2.负荷点指标负荷点指标 用以反映各个负荷点的供电可靠性程度，主要包括：平均故

4、障率、平均停电时间和平均停运持续时间。 （1）平均故障率i 在给定时间（通常为1年）内因电网元件故障而造成的停电次数（次/年）。 （J 为电网元件的集合， J 内元件故障会导致负荷点i 停电）现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标2.2.负荷点指标（续）负荷点指标（续） （2）平均停运时间Ui 在给定时间（1年）内的平均停电小时数，如年平均停电小时数（小时/年）。 （3）平均停运持续时间ri 从停电发生到恢复供电所经过时间的平均值。（J 为电网元件的集合， J 内元件故障会导致负荷点i 停电）现现代代配配电

5、电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标3.3.系统指标系统指标 （1）用户平均停电时间(AIHC)（ Ni为负荷点i的用户数， R为系统负荷点集合 ） （2）供电可用率（SA） 现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标3.3.系统指标（续）系统指标（续） （3）用户平均停电次数（AITC）（负荷点i 的用户数为Ui；系统负荷点集合为R ） （4）故障停电平均持续时间（AID） 现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分

6、析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标3.3.系统指标（续）系统指标（续） （5）平均停电缺供电量（AENS）（负荷点 i的用户数为Ni，平均负荷为Pai kW，故障停电用户数为Mi ；系统负荷点集合为R ） （6）停电用户平均停电次数（AICA） 现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标3.3.系统指标（续）系统指标（续） 北美（北美电力可靠性协会NERC制定并推动）采用的可靠性指标有： （1）系统平均断电持续时间（SAIDI）对应于我国的用户平均停电时间（AIHC） ； （2）

7、系统平均断电率（SAIFI）用户平均停电次数（AITC）； （3）用户平均断电持续时间（CAIDI）故障停电平均持续时间（AID）； （4）平均供电可用率（ASAI）供电可用率（SA）； （5）用户平均停电频率指标（CAIFI）停电用户平均停电次数（AICA）现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标3.3.系统指标（续）系统指标（续） 北美采用的可靠性指标还有： （6）平均供电不可用率指标（ASUI） 与ASAI的关系：AUUI=1-ASAI （7）电量不足指标（ENS）现现代代配配电电系系统统分分析析第第8

8、章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 2 配电系统可靠性指标配电系统可靠性指标3.3.系统指标（续）系统指标（续）（8）平均电量不足指标（AENS） （9）平均用户消减指标（ACCI）现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 3 配电系统可靠性分析模型配电系统可靠性分析模型 配电系统可靠性分析模型有： （1）解析模型；（2）蒙特卡罗模型1. 解析模型解析模型 根据元件与系统之间的关系，用公式显式地表示可靠性分析指标。 状态空间模型马尔可夫模型（一种贝叶斯网络）； 原理原理：通过列举系统可能的状态空间，应用马尔可夫随机过程理论确定状态空间的转

9、移模式和转移概率，建立系统可靠性模型。 目标目标：求解元件（或系统）处于待定状态的概率。 不足不足：（1）计算复杂； （2）难以建模（元件、系统间的可靠性关系）现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 3 配电系统可靠性分析模型配电系统可靠性分析模型1. 解析模型（续）解析模型（续） 配电元件，如：线路、开关、电容器和变压器等，一般采用三状态模型。现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 3 配电系统可靠性分析模型配电系统可靠性分析模型2. 蒙特卡罗模型蒙特卡罗模型 是一种概率仿真方法。 原理原理：先用计算

10、机产生随机数对元件的失效事件进行抽样构成系统失效事件集，再通过概率统计方法建立可靠性指标计算公式。 适应对象适应对象： （1）需要模拟非指数分布或时变的系统参数； （2）需要输出指标的分布函数或统计数据； （3）元件的修复、故障、计划检修间存在复杂的关系； （4）求解复杂大型系统时作为解析模型的驰援。 优点优点：计算程序结构简单，容易得到指标的分布信息； 不足不足：为了满足精度要求，仿真时间比较长。现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 4 配电系统可靠性分析方法配电系统可靠性分析方法1. 事故后果分析事故后果分析 （1）根据一定的故障准则或既定可

11、靠性判据，检出属于系统故障的状态集合，求得整个系统的故障指标。 （2）是可靠性分析中的一个重要环节。 故障准则故障准则：判断系统在规定的条件下丧失规定的功能的判据。有全部失去连续性和部分失去连续性之分。 全部失去连续性全部失去连续性（TLOC）：也称结构性失效，即：故障元件造成负荷点与所有电源点的通路全部断开，负荷点全部失点； 部分失去连续性部分失去连续性（PLOC）：也称功能性失效，即：因违反网络约束而部分失电（甩负荷、减载） 配电系统可靠性评估通常采用TLOC准则。现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 4 配电系统可靠性分析方法配电系统可靠性

12、分析方法2. 事故后果分析方法 故障模式影响分析法（FMEA）：实现过程： （1）列举系统中各元件的状态，确定系统的状态； （2）根据所给定的可靠性判据对所有系统状态进行检验分析； （3）建立故障模式影响表，确定元件对系统的影响，求得系统的可靠性指标。 现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 4 配电系统可靠性分析方法配电系统可靠性分析方法3. 配电系统可靠性分析方法 根据所采用分析模型的不同，有解析法和模拟法之分。 1）解析法 将元件或者系统的寿命过程用一合理的数学模型予以表达，然后通过计算机运行程序求解，得出所要求的可靠性指标。主要包括网络法和

13、状态空间法。 网络法网络法：将系统逻辑图不断简化为串、并回路，计算系统的可靠性指标。 状态空间法状态空间法：基于马尔可夫过程，计算系统所有可能出现的状态的频率和概率，然后根据给定的系统故障判据，进行故障后果分析，并将状态进行分类，最后计算系统的可靠性指标。 现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 4 配电系统可靠性分析方法配电系统可靠性分析方法3. 配电系统可靠性分析方法（续） 2）模拟法 在计算机上模拟元件或系统的寿命过程，并通过对此模拟过程的若干时间的观察，来估计所要求的可靠性指标。 模拟法主要指蒙特卡罗仿真法。有序贯仿真和非序贯仿真两类。 序

14、贯仿真法序贯仿真法：按描述元件寿命的概率分布抽样元件状态持续的时间，随时钟的推进分析元件对系统的影响，各次抽样之间按时间顺序排序，以便于考虑时变因素。 非序贯仿真法非序贯仿真法：采用随机抽样的方式，产生（0,1）之间均匀分布的随机数，然后比较该随机数值与元件所处各状态的概率值，以确定元件的状态，各次抽样间没有关联。 现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 5 辐射状配电系统的可靠性计算辐射状配电系统的可靠性计算 简单辐射状 配电系统可以看作由一组元件，如：线路、开关、变压器、负荷等，串联而成，可以采用串联系统的可靠性计算原理。 电源1234L1L2

15、L3L411nnnn1nsii1nsi iiUr1/()/nsssi isirUr现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 5 辐射状配电系统的可靠性计算辐射状配电系统的可靠性计算 实际 配电系统的可靠性受到诸多因素的影响：（1）分支线保护的影响；（2）主馈线上加装隔离开关的影响；（3）保护系统故障的影响主保护拒动，后备保护动作；（4）负荷转移（转带）的影响。现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 6 复杂配电系统的可靠性计算复杂配电系统的可靠性计算 复杂系统不同于辐射状配电网系统。不可采用简单的串、并联

16、系统原理进行可靠性计算。一般采用基于故障模式影响分析的最小割集算法。 最小割集算法最小割集算法的基本计算过程： （1）形成系统拓扑； （2）形成负荷点的最小路（根节点负荷节点）集； （3）基于最小路集求最小割集，完成预想事故选择； （4）基于故障模式影响分析计算负荷点可靠性； （5）计算系统可靠性指标。 流程图：P138现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 7 考虑分布式电源的配电系统可靠性计算考虑分布式电源的配电系统可靠性计算1. 分布式电源对配电系统可靠性的影响（1）分布式电源（DG）的引入改善了配电系统的可靠性；（2）DG的特点 DG可能不

17、满足孤岛负荷的要求，不能当作传统电厂来考虑； DG可能属于间歇型电源，如风力发电和光伏发电，功率输出具有不确定性。 现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 7 考虑分布式电源的配电系统可靠性计算考虑分布式电源的配电系统可靠性计算2. 考虑分布式电源的配电系统可靠性计算方法（1）分布式电源（DG）的可靠性模型 部分失效模式的模型，有三态： 全额运行全额运行、全额停运全额停运和降额运行降额运行 采用短期分析法： （1）将连续的时间划分为相同间隔的时间段，使时间段内DG的出力与岛内负荷需求都近似保持不变 （2）比较DG出力和负荷需求，以判断该时间段是否可以孤岛运行。 现现代代配配电电系系统统分分析析第第8章章 配电系统可靠性分析配电系统可靠性分析8. 7