复杂辐射状配电系统的可靠性评估

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1、复杂辐射状配电系统的可靠性评估　　摘　要：提出一种能灵活响应配电网络拓扑结构变化的复杂辐射状配电系统可靠性评估的故障遍历算法。该算法能有效地考虑配电系统的自动化特性，将故障后的系统恢复分为两个阶段进行。该算法利用父向搜索法确定故障的影响范围，并利用广度优先遍历搜索法将系统的故障部分分为故障修复区、前向故障恢复区和后向故障恢复区。该算法以面向支路的前推回代法为基础，利用树的添加和删除操作灵活响应各种支路开断及负荷转移所引起的网络拓扑结构变化，用父向搜索法确定所需进行潮流计算的子系统，并通过控制父向搜索法的搜索步数来灵活简化潮流计算。经算例验证，该算法是一种较为实用的可靠性评估算法

2、。　　关键词：复杂辐射状配电系统；可靠性评估；故障分类；故障遍历；父向搜索　　1　引言　　随着社会的发展及人们生活水平的不断提高，人们对电力的需求量在不断增加，而且对供电的质量及可靠性的要求也在日益增加。提高供电可靠性的主要措施就是通过提高系统的自动化水平来减少用户的停电持续时间。因此，对配电系统的可靠性评估必须考虑系统的自动化特性及故障后系统的恢复策略。由于配电系统的可靠性评估需要模拟大量的系统故障，所以需要多次进行各种开断潮流计算。因此，研究一种既能适合配电网的结构特点，又能响应配电网的各种拓扑结构变化的快速潮流计算方法，对开发一种能灵活考虑系统故障后的负荷转移及网络重构的

3、配电系统可靠性评估算法是极为必要的。　　配电网一般都成辐射状或运行在辐射状状态。基本的可靠性评估方法[1]是故障模式与后果分析法（FMEA）[2]。该方法以每一个线路的元件为对象，分析每一个基本故障事件及其后果，然后加以综合。对于当今复杂的配电网结构，故障模式后果表的建立将十分复杂。尽管配电系统可靠性评估的较小路径法[3]、网络可靠性等值法[4，5]等已经提出并具有相对的优越性，但对较小路径的求取和对子系统的多次连续等效均需花费大量的时间，而且它们均做了很大程度的近似。　　文献[6]提出一种复杂辐射状配电系统可靠性评估的故障遍历算法。该算法通过基于数据结构的故障遍历技术来确定节

4、点的故障类型，能有效地用于带子馈线的复杂配电系统可靠性评估，并有效地考虑了系统的容量约束。但该方法在考虑系统故障后的负荷恢复问题时，将各隔离或切换开关的响应时间视为是等同的，即未考虑系统的自动化程度，因而不能完全适用于现代自动化程度较高的配电系统可靠性评估[7]。　　本文提出一种能考虑系统自动化特性的复杂辐射状配电系统可靠性评估的故障分类及遍历算法。该算法以故障分类为基础，不用进行等值处理，不需进行“合并”与“分解”工作，能一次性形成负荷点和系统的可靠性指标，尤其对含有众多子馈线和众多隔离开关及备用电源的复杂辐射状配电系统，具有很强的处理能力。而且本文也对与之相适应的配网潮流算

5、法进行了研究。利用树的添加和删除操作来灵活处理故障后配电网的各种拓扑结构变化，用父向搜索法确定所需进行潮流计算的子系统，以前推回代法计算子系统潮流，并根据不同精度要求及系统结构通过控制父向搜索的步数来灵活简化潮流计算。因此，本文给出的基于故障遍历技术的配电系统可靠性评估算法充分利用了配电网自身的结构特点，使潮流计算很好地嵌入到了可靠性评估算法中。　　2　原理分析　　2．1负荷点故障类型的分类　　本文是基于故障枚举思想，并利用遍历技术而发展成的一种可靠性评估方法。由各种枚举故障所引起的所有负荷点的故障类型是可靠性评估的核心，而遍历技术是确定负荷点故障类型的手段。　　任何故障事件（

6、主要考虑线路、变压器和断路器等元件故障及其组合元件故障）发生后，根据故障持续时间的不同，可将负荷点分成6类：a类故障事件发生后开关正确动作不受故障影响；b类故障时间为自动隔离操作时间；c类故障时间为人工隔离操作时间；d类故障时间为切换操作时间；e类故障时间为人工隔离操作时间＋切换操作时间；f类故障时间为元件修复时间。　　2．2负荷点故障类型的确定　　图1为一包含自动隔离开关、手动隔离开关、断路器、联络开关和切换操作开关的复杂辐射状配电网示意图，其支路编号与该支路的后端节点号一致。下面以图中箭头所指向的支路16为故障对象，对系统负荷点的故障类型做一简要分析。　　（1）确定故障的影

7、响范围　　当网络中支路16中的元件发生故障后，以该元件所在支路的表示节点为起点，顺序向后搜索父节点，直到首次出现断路器B2为止。则该馈线上断路器前的负荷点分别为b类、c类、d类、e类或f类（其类型的具体确定还需要进一步分析），而其它负荷点（包括该馈线上动作断路器后的负荷点和其它馈线上的所有负荷点）为a类，即正常负荷点。　　　　　　（2）确定隔离开关的动作及其影响范围　　当某一元件发生故障，断路器动作后，需要找到相应的隔离开关，将故障隔离起来，以便进行修复。本部分用广度优先遍历搜索法确定隔离开