[发明专利]一种适用于复杂电网的静态可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统模拟与计算领域，具体涉及一种适用于复杂电网的静态可靠性评估方法。

背景技术

随着现代电力系统规模日益扩大和复杂化，以及用户对电能质量要求的不断提高，特别是中国国内和国外的几次大停电事故的发生，电力系统安全可靠性引起了人们高度的重视。

可靠性就其定义而言，是指元件、设备、系统等在规定的条件下和预定的时间内，完成其预定功能的概率。可靠性研究的目的是对系统的长期规划和近期运行的可靠性水平进行预测和估计。

进行高压系统的可靠性评估，可以通过一定的拓扑分析程序，直接分析每条出线与源点的连接情况，找出引发停电的事件，然后评估该事件发生时的可靠性指标，这就是最小割集算法。

图论拓扑分析中常用到的概念分别解释如下：

(1)图：图是节点和弧的集合，由无向弧构成的图称为无向图；由有向弧构成的图称为有向图。

(2)路集：连接任意两节点间有向弧组成的弧的集合，称为这两个节点间的一条路，或称道路；由输入节点到输出节点的所有路的集合，称为路集。

(3)最小路：如果一条路中移去任意一条弧后就不再构成路，则称这条路为最小路；由最小路构成的集合称为最小路集。

(4)割集：割集是网络中由弧构成的一个集合，若这些弧失效，则导致网络由起点到终点的有向路径全部失效。

(5)最小割集：如果从一个割集中任意移去一条弧后就不再是割集，则称这个割集为最小割集。

在基于连通性的算法中，首先将主接线拓扑化，找出变电站到源点的最小路，然后结合一定的准则，求出系统正常工作的所有情况，也就是正常工作的通路集。将通路集中所有通路不交化后，就可以得到系统正常工作的拓扑表达式，根据这个拓扑表达式就可以分析出在给定的准则下系统的可靠性指标。

最小割集算法也是通过拓扑分析，搜索出变电站到源点的最小路，但并不去求系统正常的情况，而是通过对这些最小路进行数学处理，得到影响变电站到源点的故障集合。从图论上理解，这个故障集合就是变电站到源点的最小割集，它与偶发事故枚举法中所提到的停运事故的特性有很好的相近之处，也就是低阶割集事件不会出现在高阶割集事件中，而且这些事件就是偶发事故枚举法中提到的对系统可靠性影响最大的停运事件组合。

同样给出了可靠性准则(判据)后，从故障集合中提取不满足该准则的停运事件，通过对这些事件进行后果分析，就可以得到系统的可靠性指标。

基于最小割集法的偶发事故枚举法的流程如附图1所示。

最小割集算法是系统可靠性评估的一个核心部分，它的基本思想就是通过将电气接线图转化为拓扑分析图，再分析变电站到源点的连通情况。以下这个例子给出了它的基本步骤。附图2是一个典型的环网结构，有N1、N2和N3共3条母线，14、15和16共3条输电线，6、7、8、9、10、11、12和13共8台断路器，4和5一共2台变压器，N1是源点，N2和N3是变电站。

用支路形式描述附图2的电气接线图如附图3所示，支路由元件组成，反映了主接线的拓扑连接，如支路①包括源点N1和变电站N2间所有元件，支路②包括源点N1和变电站N3之间的所有元件，依此类推。推导变电站N2到电源点N1的最小割集可按如下步骤进行：

a.搜索变电站到源点所有的最小路，即源点到变电站的通路，在该通路中移去任一条支路，将导致变电站到源点断开；

b.用矩阵来描述最小路，行表示最小路，列表示支路号，1表示最小路通过该支路，0表示不通过。变电站N2的最小路矩阵如下式所示；