配电网可靠性规划及其评估方法的研究

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1、配电网可靠性规划及其评估方法的研究　　摘要：长久以来，电网用户都对供电的可靠性有着很高的要求，而配电网作为最终将电能分配给用户的电力网，其地位非常重要。本文主要介绍了配电网可靠性评估的几种方法，并将贝叶斯理论引入配电网可靠性分析当中。结合算例，阐述对配电网可靠性计算过程并验证了贝叶斯理论运用的可行性。最后对提高配电网可靠性提出了规划措施。　　关键字：配电网；可靠性评估；贝叶斯理论　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.193　　可靠性是指所研究对象能保持其功能的时间[1]。配电网的可靠性分析是随着电力系统发展而发展起来的，在我们的历史数据

2、中，大部分的停电事故由配电网引起。所以，对配电网进行仔细谨慎的规划，在解决可靠性问题中，占有着至关重要的地位。在我国的电力发展过程中，绝大部分的电网规划，都只是基于历史数据的简单预测。一旦供电质量或是可靠性降低，甚至引起中断，都会很大范围内的影响国民生活水平和社会发展。因此，在社会不断发展的今天，提高供电可靠性，将越来越多的受到重视。　　1配电网可靠性评估的方法　　目前，有关配电网可靠性评估的方法有很多，按照传统的分类方式可将其归为三类：解析法、模拟法和人工智能算法。　　（1）解析法：首先建立系统或子系统的可靠性数学模型，然后通过数值计算求解，得出可靠性指标。但随着配电网络的扩

3、大，该类算法的计算量急剧上升，因此在解析法的基础上出现了很多改进优化算法[2]，如最小路法、网络简化等值法和故障扩散法等。（2）模拟法：主要指蒙特卡洛模拟法，其主要思想是首先找到故障元件影响的所有负荷点，建立各元件的工作，恢复历史数据表；然后根据各元件事件概率对所有元件状态进行抽样，通过对抽样结果的分析计算得到系统可靠性指标。（3）人工智能算法：是指通过效仿生物处理模式，获取智能信息处理功能，以便简化处理一些复杂的现象，如人工神经网络算法和模糊算法。传统的评估方法虽然能够对配电网可靠性水平量化评估，但是对于网络中薄弱环节识别的问题，却不能很好的解决。近年来将贝叶斯理论引入配电网

4、的可靠性分析，在其中得到了广泛的应用。　　2贝叶斯理论在可靠性分析中的应用　　2.1贝叶斯理论简述　　由于电力网络中的元件是相互连接的，因而不可能分清究竟是串联还是并联。在这种情况下，我们假设每个元件都与两个互斥事件相关。例如，元件X的正常运行同元件W正常运行或故障都有关系。　　一个系统结构的可靠性框图如图1所示，在用贝叶斯理论计算网络结构的可靠性时，其模式如下：　　如果事件A取决于两个互斥事件Bi和Bj，由于两个互斥事件中必然有一个发生，那么A发生的概率为　　（1）　　式中P（A）―事件A发生的概率；P（Bi）―事件Bi发生的概率；P（Bj）―事件Bj发生的概率；　　当具体讨

5、论到由若干元件组成的系统时，其可靠性计算过程如下：　　式中RS―系统持续工作的概率，即系统的可靠度；　　Ri―元件i正常工作的概率；　　Qi―元件i故障的概率。　　如图1所示，如果在可靠性框图中输入端与输出端之间只要有一条成功的路径，那么系统就可以正常工作。　　由图1可知，系统成功运行的路径：A-B-G，A-C-F，D-C-F，D-E-F。　　可选任一元件作为起始分析元件，如果选择元件C作为可靠性分析的起始元件。　　此时，系统正常工作的概率（即可靠度）为：　　Rs=P（）RC+P（）QC　　①若给定元件C正常，则可以计算出此时系统正常工作的概率：　　P（）=P（）RA+P（）Q

6、A　　=　　②若?o定元件C故障，系统正常工作的概率：　　P（）=P（）RA+P（）RA　　=　　RS=P（）RC+P（）QC　　假设系统中所有元件都有相同的可靠度0.9，即RA=RB=RC=RD=RE=RF=RG=0.9。那么经上述公式计算，系统的可靠性RS将为RS=0.960166。　　2.2算例分析　　一个位于现场的热电联产发电机单元G1，通过一个工业电力系统网络向一个工业过程供电，如图2所示。工业电力系统元件的可靠性数据见表1。　　我们可计算，在现有结构和数据下，该电力系统网络的可靠性。　　首先，我们将系统分为以下四个模块。模块1：G1-QF1-T1-QF2；模块2：Q

7、F3-电缆1-QF4；模块3：QF5-电缆2-QF6；模块4：电缆3-QF7　　那么，模块1的可靠性　　=0.95×0.99×0.99×0.98=0.91247　　同理，求出模块2，3，4的可靠性分别为　　=0.99×0.99×0.99=0.97030　　=0.99×0.99×0.99=0.97030　　=0.99×0.99=0.98010　　由于模块2和模块3是并联关系，即逻辑中的“或”，任意一个模块可运行，系统就可成功。所以，我们可计算出两个模块并联的可靠性。　　=0.99912　　最终