本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)可靠性分析領(lǐng)域，特別是涉及一種含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

分布式發(fā)電供能系統(tǒng)憑借其發(fā)電方式靈活、環(huán)境友好、有助于提高用戶供電可靠性和電能質(zhì)量等優(yōu)點，越來越多地被接入配電系統(tǒng)，這些改變使配電系統(tǒng)從簡單的無源網(wǎng)絡(luò)變成了復(fù)雜有源網(wǎng)絡(luò)，影響了配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行，同時也改變了原有的配電系統(tǒng)可靠性評估的理論與方法。對于含有分布式電源的配電網(wǎng)，其復(fù)雜性主要體現(xiàn)為：(1)配電網(wǎng)潮流方向由單一性變?yōu)殡p向性，系統(tǒng)運行狀態(tài)的不確定性大大增加；(2)一次能源形式多樣的分布式電源功率輸出具有波動性與間歇性；(3)并網(wǎng)運行方式與孤島運行方式的切換問題等等。

當(dāng)配電網(wǎng)中含有多點、高密度分布式電源情況，如何對配電網(wǎng)的可靠性進行分析和評價，是配電網(wǎng)規(guī)劃和運行中必須考慮的問題，隨著配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行越來越復(fù)雜，配電系統(tǒng)可靠性評估也變得復(fù)雜，需要提供一種分析效率高配電系統(tǒng)可靠性評估方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對上述的問題，提供一種分析效率高的含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析方法和系統(tǒng)。

一種含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析方法，包括以下步驟：

獲取配電網(wǎng)設(shè)備和配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)狀態(tài)模型確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)；

當(dāng)所述配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)存在設(shè)備故障或失效時，根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)確定故障發(fā)生地點，并根據(jù)所述故障發(fā)生地點將所述配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)劃分為多類子系統(tǒng)；

根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)計算各所述多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)；

根據(jù)所述多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計算得到所述配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)并輸出。

一種含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)，包括：

原始數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取配電網(wǎng)設(shè)備和配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)；

運行狀態(tài)確定模塊，用于根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)狀態(tài)模型確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)；

子系統(tǒng)劃分模塊，用于當(dāng)所述配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)存在設(shè)備故障或失效時，根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)確定故障發(fā)生地點，并根據(jù)所述故障發(fā)生地點將所述配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)劃分為多類子系統(tǒng)；

子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算模塊，用于根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)計算各所述多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)；

配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)計算模塊，用于根據(jù)所述多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計算得到所述配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)并輸出。

上述配電網(wǎng)可靠性分析方法和系統(tǒng)，基于配電網(wǎng)的運行狀態(tài)和判定的故障發(fā)生地點，將配電網(wǎng)分為不同類型的系統(tǒng)，即劃分為多類子系統(tǒng)，進行分類可靠性指標(biāo)求解，再根據(jù)分類可靠性指標(biāo)計算配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)，簡化了可靠性評估過程的復(fù)雜性，提高了分析效率。

附圖說明

圖1為一實施例中含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析方法流程圖；

圖2為一實施例中根據(jù)原始數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)狀態(tài)模型確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)的流程示意圖；

圖3為一實施例中根據(jù)目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)的流程示意圖；

圖4為一實施例中根據(jù)原始數(shù)據(jù)確定故障發(fā)生地點，并根據(jù)故障發(fā)生地點將所述配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)劃分為多類子系統(tǒng)的流程示意圖；

圖5為一實施例中順著故障發(fā)生元件正常潮流各方向搜索，當(dāng)遇到斷路器或達到線路末端時便終止該方向的擴散，斷開任意方向上第1個出現(xiàn)的斷路器，將除第一類子系統(tǒng)外的配電網(wǎng)劃分為其它類子系統(tǒng)的流程示意圖；

圖6為一實施例中采用的配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖；

圖7為另一實施例中含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析方法流程圖；

圖8為一實施例中含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

在一個實施例中，如圖1所示，一種含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析方法，包括以下步驟：

步驟s110：獲取配電網(wǎng)設(shè)備和配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)。

具體地，原始數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和運行情況。配電網(wǎng)原始數(shù)據(jù)信息的來源，包括但不限于從運行調(diào)度系統(tǒng)、mis系統(tǒng)獲得電網(wǎng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，設(shè)備屬性參數(shù)等，從scada及ami系統(tǒng)中獲取變電站功率、線路運行情況、從gis系統(tǒng)獲得電網(wǎng)地理接線圖等。

步驟s120：根據(jù)原始數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)狀態(tài)模型確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)。在本實施例中，如圖2所示，步驟s120包括步驟s122至步驟s126。

步驟s122：根據(jù)原始數(shù)據(jù)利用枚舉算法對配電網(wǎng)設(shè)備進行處理，得到目標(biāo)設(shè)備集合。

具體地，根據(jù)原始數(shù)據(jù)可通過枚舉算法獲得配電網(wǎng)典型的接線方式和負荷情況，包括但不限于正常重負荷運行方式、正常輕負荷運行方式，目標(biāo)設(shè)備(即重要設(shè)備)檢修運行方式等。目標(biāo)設(shè)備可包括線路、變壓器和斷路器等。

步驟s124：根據(jù)預(yù)設(shè)狀態(tài)模型確定目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)。

具體地，將目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備參數(shù)帶入到預(yù)設(shè)狀態(tài)模型中，可得到目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)。

步驟s126：根據(jù)目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)。在本實施例中，如圖3所示，步驟s126包括步驟s1261至步驟s1265。

步驟s1261：獲取蒙特卡洛仿真時段長度。

步驟s1262：根據(jù)預(yù)設(shè)配電網(wǎng)可靠性分析周期和蒙特卡洛仿真時段長度計算得到總抽樣次數(shù)。

具體地，配電網(wǎng)可靠性分析的周期長度t由可靠性的分析需求來確定，時長不受限制，通常情況下可以為一天/周/月，抽樣次數(shù)k的確定，與基于周期時長和典型運行狀態(tài)情況相關(guān)，若每次蒙特卡洛仿真時段長度t，實施中可以參照分布式電源和負荷獲取時長(典型情況取15min或1h)，取抽樣次數(shù)k＝t/t。

步驟s1263：對目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)進行抽樣，并根據(jù)抽樣得到的目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)。

具體地，對于包含m個目標(biāo)設(shè)備的配電網(wǎng)系統(tǒng)，則有x＝(s1,s2,…,si,…sm)。在僅考慮重要設(shè)備發(fā)生故障的情況下，配電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)x取決于配電網(wǎng)系統(tǒng)重要設(shè)備的狀態(tài)組合，只要確定配電網(wǎng)中重要設(shè)備的狀態(tài)si，系統(tǒng)狀態(tài)x也就相應(yīng)確定。

配電網(wǎng)中所有設(shè)備包含工作和故障兩種狀態(tài)，且設(shè)備失效是相互獨立的。令si表示設(shè)備i基于概率的運行狀態(tài)，1表示設(shè)備正常運行，0表示設(shè)備發(fā)生故障。si求取方法如以下公式，產(chǎn)生一個服從[0,1]均勻分布的隨機數(shù)據(jù)ri，使得：

其中，qi表示重要設(shè)備的故障或失效概率，實施中可以包括所有外界自然因素、人為因素或設(shè)備自身因素等導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障的概率，數(shù)值可由歷史統(tǒng)計獲得。

若元件有三種及以上狀態(tài)時，可采用輪盤賭選擇法對其進行狀態(tài)抽樣。假設(shè)設(shè)備i有n種狀態(tài)，其概率分別為[q1q2…qn]，令si,m表示設(shè)備i處于狀態(tài)m的運行，1表示設(shè)備處于該狀態(tài)，0表示設(shè)備不處于該狀態(tài)，產(chǎn)生一個服從[0,1]均勻分布的隨機數(shù)據(jù)ri，則設(shè)備i處于狀態(tài)m時，有：

步驟s1264：當(dāng)配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)不存在設(shè)備故障或失效且抽樣次數(shù)小于總抽樣次數(shù)時，進行抽樣次數(shù)的迭代，并返回對目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)進行抽樣，并根據(jù)抽樣得到的目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)的步驟。

具體地，檢驗并判斷配電網(wǎng)運行狀態(tài)x，如系統(tǒng)中未包含設(shè)備發(fā)生故障或失效，則令第k次抽樣的可靠性指標(biāo)sifik＝0，loeek＝0，lolek＝0，并令k＝k+1實施例中，可靠性指標(biāo)sifik、loeek、lolek分別表示第k次抽樣的停電頻率指標(biāo)、電量不足期望和缺電時間期望。

當(dāng)配電系統(tǒng)狀態(tài)被確定后，即可對該狀態(tài)進行檢驗并判斷是否發(fā)生故障。如果確定為發(fā)生故障，則需將該狀態(tài)納入到可靠性指標(biāo)計算中。在本實施例中，故障發(fā)生類型包括但不限于，三相短路故障、單相短路故障、兩相短路故障和兩相接地短路故障等；配電網(wǎng)故障類型包括瞬時性故障和永久性故障兩類，保護控制包括故障后重合閘、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)以及備自投等，通常短路瞬時性故障發(fā)生后，快速使故障相斷路器合閘，恢復(fù)故障相供電，對于故障停電時間等指標(biāo)影響較小。為加快求解速度，在本實施過程中僅考慮永久性故障，瞬時性故障可以采用相同方法處理。

衡量電力系統(tǒng)的供電可靠性，主要依據(jù)負荷的停電次數(shù)、停電時間，以及停電范圍等。

具體地，在實施過程中，可采用停電頻率指標(biāo)(systeminterruptionfrequencyindex,sifi)，電量不足期望(lossofenergyexpectation,loee)和缺電時間期望(lossofloadexpectation,lole)描述。停電頻率sifi指標(biāo)單位為次，電量不足期望loee和缺電時間期望lole的單位分別是“mwh(kwh)/期間”和“h/期間”，分別表示發(fā)電系統(tǒng)在評估期間內(nèi)發(fā)生停電事故的次數(shù)、總發(fā)電容量小于總負荷的總時間期望和總發(fā)電容量不足的總電量期望。

其他常用的統(tǒng)計指標(biāo)，如平均停電頻率指標(biāo)(systemaverageinterruptionfrequencyindex,saifi)和系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間指標(biāo)(systemaverageinterruptiondurationindex,saidi)，可采用相同方法求取。

步驟s1265：根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算各多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，或者當(dāng)配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)不存在設(shè)備故障或失效之后，當(dāng)抽樣次數(shù)達到總抽樣次數(shù)時，進行根據(jù)多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計算得到配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)并輸出的步驟。

步驟s130：當(dāng)配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)存在設(shè)備故障或失效時，根據(jù)原始數(shù)據(jù)確定故障發(fā)生地點，并根據(jù)故障發(fā)生地點將配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)劃分為多類子系統(tǒng)。在本實施例中，原始數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的斷路器，如圖4所示，步驟s130包括步驟s132和步驟s134。

步驟s132：逆著故障發(fā)生元件正常潮流方向搜索第1個出現(xiàn)的斷路器，則該饋線上斷路器前的節(jié)點劃分為第一類子系統(tǒng)。

步驟s134：順著故障發(fā)生元件正常潮流各方向搜索，當(dāng)遇到斷路器或達到線路末端時便終止該方向的擴散，斷開任意方向上第1個出現(xiàn)的斷路器，將除第一類子系統(tǒng)外的配電網(wǎng)劃分為其它類子系統(tǒng)。

具體地，對于配電網(wǎng)抽樣發(fā)生的故障，經(jīng)斷路器隔離故障后，系統(tǒng)可能形成分塊子系統(tǒng)，并可劃分為不同類型的負荷節(jié)點?；诠收习l(fā)生地點將配電網(wǎng)負荷分類方法如下：

(1)逆著故障發(fā)生元件正常潮流方向搜索第1個出現(xiàn)的斷路器，則該饋線上斷路器前的節(jié)點(包括該饋線上動作斷路器前端的節(jié)點和其他饋線的所有節(jié)點)為第一類(即a類)，該類節(jié)點不會形成孤島子系統(tǒng)。

(2)順著故障發(fā)生元件正常潮流各方向搜索，當(dāng)遇到斷路器或達到線路末端時便終止該方向的擴散，斷開任意方向上第1個出現(xiàn)的斷路器，將配電網(wǎng)解列成多個子系統(tǒng)。

在本實施例中，如圖5所示，步驟s134包括步驟s1342至步驟s1348。

步驟s1342：若斷路器后的子系統(tǒng)中有節(jié)點同時與其他常規(guī)電源相連，將該子系統(tǒng)劃為第二類子系統(tǒng)。

具體地，若斷路器后的子系統(tǒng)中有節(jié)點同時與其他常規(guī)電源相連，則該節(jié)點斷路器正確動作后不會停電，該子系統(tǒng)劃為第二類(即b類)，該子系統(tǒng)中負荷故障時間僅為故障斷路器動作時間。

步驟s1344：若斷路器后的子系統(tǒng)中所有節(jié)點均未與電源相連，但有節(jié)點與切換開關(guān)相連，且可進行切換操作實現(xiàn)與常規(guī)電源相連，將該子系統(tǒng)劃為第三類子系統(tǒng)。

具體地，若斷路器后的子系統(tǒng)中所有節(jié)點均未與電源相連，但有節(jié)點與切換開關(guān)相連，且可進行切換操作實現(xiàn)與常規(guī)電源相連，該子系統(tǒng)劃為第三類(即c類)，子系統(tǒng)中負荷故障時間為故障斷路器動作加網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切換操作時間。

步驟s1346：若斷路器后的子系統(tǒng)中有節(jié)點同時與其他分布式電源或儲能設(shè)備相連，以及若斷路器后的子系統(tǒng)中所有節(jié)點均未與電源相連，但有節(jié)點與切換開關(guān)相連，且可進行切換操作實現(xiàn)與分布式電源或儲能設(shè)備相連，將該子系統(tǒng)劃為第四類子系統(tǒng)。

具體地，同b類和c類子系統(tǒng)，但所連接電源為分布式電源(包括分布式電源通過快速自啟動實現(xiàn))或儲能設(shè)備(包括具有v2g功能的電動汽車)，該子系統(tǒng)劃為第四類(即d類)，子系統(tǒng)中負荷故障時間由子系統(tǒng)內(nèi)負荷水平、分布式電源輸出及儲能soc狀態(tài)決定。

步驟s1348：若斷路器后的子系統(tǒng)中所有節(jié)點均未與任何類型電源相連，且任何節(jié)點均未與切換開關(guān)相連，將該子系統(tǒng)劃為第五類子系統(tǒng)。

具體地，若斷路器后的子系統(tǒng)中所有節(jié)點均未與任何類型電源相連，且任何節(jié)點均未與切換開關(guān)相連，則該子系統(tǒng)劃為第五類(即e類)，子系統(tǒng)中負荷將全部停電，停電時間為故障修復(fù)時間。

在任意單個或聯(lián)鎖故障發(fā)生后，上述五種類型的子系統(tǒng)，其所包含的負荷對于電量不足期望loee或缺電時間期望等指標(biāo)，a類子系統(tǒng)中負荷不受影響；b類和c類子系統(tǒng)中負荷，由于雙電源供電，以及配電網(wǎng)自愈控制中的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及負荷轉(zhuǎn)供，可以實現(xiàn)快速恢復(fù)供電，因此對可靠性指標(biāo)影響較??；d類子系統(tǒng)中負荷，由于分布式電源總的供電容量，以及間歇性分布式電源的功率輸出特性，負荷節(jié)點存在無法充分供應(yīng)所有負荷的風(fēng)險或無法長時間供應(yīng)負荷(小于故障修復(fù)時間)的風(fēng)險，需要基于供電充裕度進行可靠性評價；對于e類子系統(tǒng)中負荷，將全部受影響，可靠性指標(biāo)可按照傳統(tǒng)的評估方法求取。

如圖6所示配電網(wǎng)作為實施例，包括中壓和低壓兩部分，其中中壓配電網(wǎng)算例中，1、21、41為電源點，t63、t64、t65、t66為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，系統(tǒng)中隔離開關(guān)t63～t66均開環(huán)運行。

若抽樣線路1-2發(fā)生故障，則所有節(jié)點均為b類、c類、d類或e類；若線路2-3上斷路器發(fā)生故障，則劃分出的子系統(tǒng)節(jié)點{3，……，13}為c類負荷，其余均為a類負荷；若線路22-23發(fā)生故障，子系統(tǒng)節(jié)點{23，……，33}為d類負荷，其余均為a類負荷。由于網(wǎng)絡(luò)中不存在雙電源供電節(jié)點，因此不存在b類子系統(tǒng)負荷。

步驟s140：根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算各多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

具體地，在考慮網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和負荷轉(zhuǎn)供的情況下，針對b、c、e類子系統(tǒng)節(jié)點負荷，進行分類可靠性指標(biāo)sifi、loee和lole指標(biāo)求解。

網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)可應(yīng)用于系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下和系統(tǒng)故障情況下2個方面，系統(tǒng)故障情況下的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)主要是通過分段、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的開、斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)非故障停電區(qū)域的快速恢復(fù)供電。在配電網(wǎng)自動化及智能化水平較高的地方，故障發(fā)生后c類子系統(tǒng)負荷的開關(guān)可自動進行切換操作實現(xiàn)與電源相連；在配電網(wǎng)自動化及智能化水平較高的地方，可通過人工參與的操作，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和負荷轉(zhuǎn)供，兩種在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切換操作時間和負荷轉(zhuǎn)供范圍略有不同，具體可根據(jù)實際配電網(wǎng)運行情況確定取值。

實施例基于具有自愈功能的配電網(wǎng)系統(tǒng)，各類負荷的sifi、loee和lole指標(biāo)可取值如下：

對于a類子系統(tǒng)負荷，由于無停電時間，故設(shè)定，sifia＝0，loeea＝0，和lolea＝0。

對于b類子系統(tǒng)負荷，受影響時間僅為故障斷路器隔離操作時間，設(shè)定sifib＝1，loeeb＝0，和loleb＝0。

對于c類子系統(tǒng)負荷，受影響時間僅為故障斷路器動作加網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切換操作時間，sific＝1，loeec＝0，和lolec＝treconfiguration。其中treconfiguration為網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及恢復(fù)供電時間。

對于e類子系統(tǒng)負荷，停電時間將會是故障修復(fù)時間trepair，該系統(tǒng)中所有e類負荷，sifie＝1，loeee＝σj∈elje，和lolee＝trepair。其中trepair為故障修復(fù)時間，e為所有e類負荷的集合，lj為集合e中第j個負荷的功率水平。

針對d類子系統(tǒng)節(jié)點負荷，在考慮分布式電源以及儲能設(shè)備供電情況下，進行相應(yīng)的sifid、loeed和loled指標(biāo)求解。

實施過程中，故障情況下d類子系統(tǒng)中的供電電源包括可控分布式電源、不可控分布式電源，以及儲能設(shè)備(實施中可以包括具有v2g功能的電動汽車)等。分布式電源和儲能設(shè)備向負荷提供總的供電量，通過下式計算得到：

其中，dgc為孤島子系統(tǒng)內(nèi)可控分布式電源集合，pci為孤島子系統(tǒng)內(nèi)第i個可控分布式電源的最大發(fā)電輸出功率，dguc為孤島系統(tǒng)內(nèi)不可控分布式電源集合，puci為孤島系統(tǒng)內(nèi)第i個不可控分布式電源的期望發(fā)電量，st為形成的孤島子系統(tǒng)中儲能設(shè)備的集合，psti為第i個儲能設(shè)備的容量，δsoci為第i個儲能設(shè)備的荷電狀態(tài)百分?jǐn)?shù)。

對于第i個不可控分布式電源，其期望發(fā)電量為：

其中，puci(em)為不可控分布式電源在運行狀態(tài)em時的發(fā)電功率水平，euci(em)表示運行狀態(tài)為em時的期望值，m為不可控分布式電源出力運行狀態(tài)個數(shù)，e＝(e1,e2,…,em,…,em)為分布式電源運行狀態(tài)集合，可由歷史統(tǒng)計信息獲得。

實施過程中，d類子系統(tǒng)負荷電量不足期望loee求取公式為：

其中，nl為孤島子系統(tǒng)中d類負荷總個數(shù)，li為第i個d類負荷功率水平。

d類子系統(tǒng)缺電時間期望值lole求取公式為：

其中，ti(li,ps)為當(dāng)孤島子系統(tǒng)供電量為ps時，為了保證的重要負荷，對負荷li停電的持續(xù)時間；ii(li,ps)為若供電不足時，對li負荷進行切負荷操作的標(biāo)識，可通過下式獲得：

對于停電切除的d類子系統(tǒng)負荷子系統(tǒng)，sifid＝1?；谏鲜隹梢垣@得由于分布式電源容量不足或由于間歇性電源輸出功率的不穩(wěn)定導(dǎo)致的子系統(tǒng)負荷缺電時間和確定量期望值。

對于第k次抽樣的配電網(wǎng)故障，負荷停電頻率指標(biāo)sifik、電力不足期望loeek和缺電時間期望lolek分別由下式求取：

sifik＝sific+sifid+sifie(次)

loeek＝loeed+loeee(mwh/周期t)

lolek＝loled+lolee(小時/周期t)

若抽樣計數(shù)變量k<k，則令k＝k+1，再次抽樣；若已經(jīng)達到總抽樣次數(shù)，則執(zhí)行步驟s150。

步驟s150：根據(jù)多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計算得到配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)并輸出。

對于配電網(wǎng)進行k次抽樣所獲得的故障指標(biāo)，配電網(wǎng)的負荷停電頻率指標(biāo)、電力不足概率和缺電時間期望值分別為：

(次/周期t)

(mwh/周期t)

(小時/周期t)

其中，sifit為配電網(wǎng)的負荷停電頻率指標(biāo)，loeet為配電網(wǎng)的電力不足概率，lolet為配電網(wǎng)的缺電時間期望值。

在一個實施例中，在步驟s140之后，步驟s150之前，還包括以下步驟：檢測抽樣次數(shù)是否小于總抽樣次數(shù)；若是，則進行抽樣次數(shù)的迭代，并返回步驟s1264；若否，則進行步驟s150。

在一個實施例中，當(dāng)配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)不存在設(shè)備故障或失效時，則進行檢測抽樣次數(shù)是否小于總抽樣次數(shù)的步驟。

在一個較為詳細的實施例中，如圖7所示，獲取配電網(wǎng)設(shè)備和配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)，根據(jù)原始數(shù)據(jù)利用枚舉算法對配電網(wǎng)設(shè)備進行處理，得到目標(biāo)設(shè)備集合，根據(jù)預(yù)設(shè)配電網(wǎng)可靠性分析周期和蒙特卡洛仿真時段長度計算得到總抽樣次數(shù)，對目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)進行抽樣，并根據(jù)抽樣得到的目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)，檢驗并判斷配電網(wǎng)運行狀態(tài)，確定系統(tǒng)中是否包含設(shè)備發(fā)生故障或失效，當(dāng)系統(tǒng)運行狀態(tài)存在故障或失效，基于配電網(wǎng)運行狀態(tài)及判定的故障發(fā)生地點，并將配電網(wǎng)劃分為a、b、c、d和e類子系統(tǒng)，在考慮網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和負荷轉(zhuǎn)供的情況下，針對b、c、e類子系統(tǒng)節(jié)點負荷，進行分類可靠性指標(biāo)求解，在考慮分布式電源以及儲能設(shè)備供電情況下，針對d類子系統(tǒng)節(jié)點負荷進行可靠性指標(biāo)求解，計算配電網(wǎng)抽樣情況下的可靠性指標(biāo)，計算該次配電網(wǎng)抽樣情況下的可靠性指標(biāo)，判斷抽樣次數(shù)是否小于總抽樣次數(shù)，若是，則根據(jù)多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計算得到配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)并輸出，若否，則進行抽樣次數(shù)的迭代，并返回對目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)進行再次抽樣；當(dāng)系統(tǒng)運行狀態(tài)不存在故障或失效時，判斷抽樣次數(shù)是否小于總抽樣次數(shù)，若是，則根據(jù)多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計算得到配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)并輸出，若否，則進行抽樣次數(shù)的迭代，并返回對目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)進行再次抽樣，當(dāng)達到總抽樣次數(shù)時，根據(jù)多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計算得到配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)并輸出，若每一次抽樣中不存在設(shè)備故障或失效的情況，則最后得到的可靠性指標(biāo)值為0。

上述含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析方法，該方法的實質(zhì)是應(yīng)用概率和抽樣方法確定系統(tǒng)運行狀態(tài)及故障或失效發(fā)生地點，將配電網(wǎng)分為不同類型的系統(tǒng)，針對每一類型系統(tǒng)中的負荷進行可靠性分析，簡化了可靠性評估過程的復(fù)雜性，提高了分析效率。評估過程中考慮了配電網(wǎng)在發(fā)生故障后能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和負荷轉(zhuǎn)供的功能，以及分布式電源、儲能設(shè)備對配電網(wǎng)故障情況下對重要負荷的供電功能，符合配電網(wǎng)發(fā)展需求。

在一個實施例中，如圖7所示，一種含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)，包括原始數(shù)據(jù)獲取模塊110、運行狀態(tài)確定模塊120、子系統(tǒng)劃分模塊130、子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算模塊140和配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)計算模塊150，原始數(shù)據(jù)獲取模塊110連接運行狀態(tài)確定模塊120，運行狀態(tài)確定模塊120連接子系統(tǒng)劃分模塊130，子系統(tǒng)劃分模塊130連接子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算模塊140，子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算模塊140連接配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)計算模塊150。

在一個實施例中，原始數(shù)據(jù)獲取模塊110用于獲取配電網(wǎng)設(shè)備和配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)。

在一個實施例中，運行狀態(tài)確定模塊120用于根據(jù)原始數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)狀態(tài)模型確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)。在本實施例中，運行狀態(tài)確定模塊120包括目標(biāo)設(shè)備集合獲取單元、設(shè)備的運行狀態(tài)確定單元和配電網(wǎng)運行狀態(tài)確定單元。

具體地，目標(biāo)設(shè)備集合獲取單元用于根據(jù)原始數(shù)據(jù)利用枚舉算法對配電網(wǎng)設(shè)備進行處理，得到目標(biāo)設(shè)備集合；設(shè)備的運行狀態(tài)確定單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)狀態(tài)模型確定目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)；配電網(wǎng)運行狀態(tài)確定單元用于根據(jù)目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)。

在本實施例中，配電網(wǎng)運行狀態(tài)確定單元包括參數(shù)獲取單元、總抽樣次數(shù)計算單元、抽樣單元。

具體地，參數(shù)獲取單元用于獲取蒙特卡洛仿真時段長度；總抽樣次數(shù)計算單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)配電網(wǎng)可靠性分析周期和蒙特卡洛仿真時段長度計算得到總抽樣次數(shù)；抽樣單元用于對目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)進行抽樣，并根據(jù)抽樣得到的目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)。

在一個實施例中，子系統(tǒng)劃分模塊130用于當(dāng)配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)存在設(shè)備故障或失效時，根據(jù)原始數(shù)據(jù)確定故障發(fā)生地點，并根據(jù)故障發(fā)生地點將配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)劃分為多類子系統(tǒng)。在本實施例中，子系統(tǒng)劃分模塊130包括第一類子系統(tǒng)單元和其它類子系統(tǒng)劃分單元。

具體地，第一類子系統(tǒng)單元用于逆著故障發(fā)生元件正常潮流方向搜索第1個出現(xiàn)的斷路器，則該饋線上斷路器前的節(jié)點劃分為第一類子系統(tǒng)；其它類子系統(tǒng)劃分單元用于順著故障發(fā)生元件正常潮流各方向搜索，當(dāng)遇到斷路器或達到線路末端時便終止該方向的擴散，斷開任意方向上第1個出現(xiàn)的斷路器，將除第一類系統(tǒng)負荷外的配電網(wǎng)劃分為其它類子系統(tǒng)。

在本實施例中，其它類子系統(tǒng)劃分單元包括第二類子系統(tǒng)單元、第三類子系統(tǒng)單元、第四類子系統(tǒng)單元和第五類子系統(tǒng)單元。

具體地，第二類子系統(tǒng)單元用于若斷路器后的子系統(tǒng)中有節(jié)點同時與其他常規(guī)電源相連，將該子系統(tǒng)劃為第二類子系統(tǒng)；第三類子系統(tǒng)單元用于若斷路器后的子系統(tǒng)中所有節(jié)點均未與電源相連，但有節(jié)點與切換開關(guān)相連，且可進行切換操作實現(xiàn)與常規(guī)電源相連，將該子系統(tǒng)劃為第三類子系統(tǒng)；第四類子系統(tǒng)單元用于若斷路器后的子系統(tǒng)中有節(jié)點同時與其他分布式電源或儲能設(shè)備相連，以及若斷路器后的子系統(tǒng)中所有節(jié)點均未與電源相連，但有節(jié)點與切換開關(guān)相連，且可進行切換操作實現(xiàn)與分布式電源或儲能設(shè)備相連，將該子系統(tǒng)劃為第四類子系統(tǒng)；第五類子系統(tǒng)單元用于若斷路器后的子系統(tǒng)中所有節(jié)點均未與任何類型電源相連，且任何節(jié)點均未與切換開關(guān)相連，將該子系統(tǒng)劃為第五類子系統(tǒng)。

在一個實施例中，子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算模塊140根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算各多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

在一個實施例中，配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)計算模塊150根據(jù)多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計算得到配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)并輸出。

在一個實施例中，在子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算模塊140之后，配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)計算模塊150之前，還包括檢測模塊，用于檢測抽樣次數(shù)是否小于總抽樣次數(shù)；若抽樣次數(shù)小于總抽樣次數(shù)，則進行抽樣次數(shù)的迭代，并控制抽樣單元對目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)進行再次抽樣，并根據(jù)抽樣得到的目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)；若抽樣次數(shù)大于或等于總抽樣次數(shù)，則控制子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算模塊150根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算各多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

在一個實施例中，當(dāng)配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)不存在設(shè)備故障或失效時，則控制檢測模塊檢測抽樣次數(shù)是否小于總抽樣次數(shù)，若抽樣次數(shù)小于總抽樣次數(shù)，則進行抽樣次數(shù)的迭代，并控制抽樣單元對目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)進行再次抽樣，并根據(jù)抽樣得到的目標(biāo)設(shè)備集合中的設(shè)備的運行狀態(tài)確定配電網(wǎng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)；若抽樣次數(shù)大于或等于總抽樣次數(shù)，則控制子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算模塊150根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算各多類子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

上述含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析系統(tǒng)，利用應(yīng)用概率和抽樣方法確定系統(tǒng)運行狀態(tài)及故障或失效發(fā)生地點，將配電網(wǎng)分為不同類型的子系統(tǒng)進行可靠性分析，簡化了可靠性評估過程的復(fù)雜性，提高了分析效率。評估過程中考慮了配電網(wǎng)在發(fā)生故障后能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和負荷轉(zhuǎn)供的功能，以及分布式電源、儲能設(shè)備對配電網(wǎng)故障情況下對重要負荷的供電功能，符合配電網(wǎng)發(fā)展需求。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。