[发明专利]一种计及源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估方法

说明书

本发明公开了一种计及源‑荷不确定性的直流配电网可靠性评估方法，涉及直流配电系统领域，针对直流配网并网和孤岛两种运行方式，基于网络等值法计算并网运行方式下直流配电网各负荷点的系统侧电网故障率和修复率；计算孤岛运行时计及电源和负荷的不确定性的充足性转换率参数，分布式电源的机械故障参数和孤岛系统的起动切换参数。最终综合两种运行方式，采用马尔可夫模型，进行了直流配电网可靠性指标计算。该方法能够计及电源和负荷的不确定性、网架拓扑结构和设备因素对直流配电网可靠性的影响；充分考虑孤岛运行中分布式电源与负荷需求的动态匹配关系，能更精确反映源‑荷的不确定性对直流配电网的可靠性评估的影响，具有良好的精确性。

技术领域

本发明涉及直流配电系统领域，具体为一种计及源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估方法。

背景技术

随着新能源技术和电力电子技术的发展，以及传统高耗能、高污染火电机组的逐渐淘汰，分布式电源、电力电子设备以及直流负荷将大量接入配电网。直流配电网具有适合分布式电源接入、适应未来负荷发展需求、高运行效率和高可靠性等特点，使其在未来配电系统中具有一定的优势。针对直流配电网的发电和用电特征，现有的配电系统可靠性评估方法难以直接用于直流配电网，有必要建立相应的可靠性评估方法。

现有的配电系统可靠性主要评估电源和负荷之间的线路以及设备元件故障后，电能供给能否满足负荷电力需求的期望能力。但是均主要针对直流配电网中换流器、直流变压器以及直流断路器等关键元件可靠性建模和综合评估，未考虑直流配电系统可靠性问题。现有的发电-负荷需求系统可靠性主要基于概率方法评估发电机组的发电量是否满足系统负荷需求的期望能力。但是主要针对电源容量和负荷需求的匹配关系评估发电系统可靠性指标，没有计及电源和负荷之间的网架拓扑和设备对可靠性评估的影响。因此，需要提出一种直流配电网可靠性评估方法，能够综合考虑直流配电网的发电与用电特征，计及电源和负荷的不确定性、网架拓扑和设备对可靠性的影响，对直流配电网并网和孤岛运行进行可靠性综合分析。

发明内容

本发明为了解决计及电源和负荷的不确定性、网架拓扑结构和设备因素的直流配电网可靠性评估的问题，针对现有技术缺陷，提供了一种计及源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种计及源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估方法，针对直流配网并网和孤岛两种运行方式，基于网络等值法计算并网运行方式下直流配电网各负荷点的系统侧电网故障率和修复率；计算孤岛运行时计及电源和负荷的不确定性的充足性转换率参数、分布式电源的机械故障参数和孤岛系统的起动切换参数；综合两种运行方式，采用马尔可夫模型，进行直流配电网可靠性指标计算，具体包括如下步骤：

步骤一：对并网运行的直流配电网建立网络等值模型，通过网络等值模型将复杂结构的直流配电网简化为简单辐射状直流配电网，向上等效节点元件的参数计算公式如下：

r_e＝U_e/λ_e (3)

式中：λ'_k为分支馈线上第k个节点元件的故障率，P_b为断路器的可靠工作概率，r_k为分支馈线上第k节点故障分支馈线首端的停运时间；

利用公式(4)-(6)求取主馈线上各负荷点指标：

r_i＝U_i/λ_i (6)

式中：λ_k为节点k的等效故障率，r_jk为第k节点故障导致第j节点的停运时间；