一種考慮機(jī)會維修策略的配電網(wǎng)供電可靠性評價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種考慮機(jī)會維修策略的配電網(wǎng)供電可靠性計(jì)評價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)向用戶供應(yīng)電能和分配電能的重要環(huán)節(jié)，隨著用戶對供電質(zhì) 量要求的提高，配電系統(tǒng)的可靠性問題越來越受到人們的重視。合理地安排維修計(jì)劃不僅 可以降低維修成本，還可以大大提高配電網(wǎng)的供電可靠性。目前，配電網(wǎng)的維修理論得到了 迅速的發(fā)展，除了傳統(tǒng)的故障維修、定期維修以外，還有優(yōu)化維修、狀態(tài)維修等。
[0003] 然而，配電網(wǎng)可靠性計(jì)算方法的研宄相對比較滯后，現(xiàn)有方法無法更多考慮維修 策略的影響。
[0004]目前現(xiàn)有技術(shù)中有一種基于狀態(tài)持續(xù)時(shí)間抽樣的序貫蒙特卡洛法，其實(shí)現(xiàn)過程 為：根據(jù)配電系統(tǒng)中各個(gè)元件的可靠性參數(shù)(這些參數(shù)一般從歷史數(shù)據(jù)中得來)，通過產(chǎn)生 隨機(jī)數(shù)的方式來模擬單個(gè)元件失效狀態(tài)的變化序列，進(jìn)而按照時(shí)間順序，分析元件故障對 系統(tǒng)可靠性的影響，最后通過多年的故障情況統(tǒng)計(jì)，計(jì)算系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的均值。
[0005] 現(xiàn)有的配電網(wǎng)供電可靠性計(jì)算方法主要分為MonteCarlo模擬法和解析法，解析 法有故障模式影響分析法、網(wǎng)絡(luò)等值法、最小路法和狀態(tài)空間法等。這些方法大多只考慮了 元件故障對負(fù)荷點(diǎn)的停電影響，無法考慮預(yù)防性維修、機(jī)會維修等影響因素。因此對于采用 機(jī)會維修策略的配電網(wǎng)，用以往的可靠性評估方法計(jì)算得到的可靠性指標(biāo)不合理。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的就在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，在充分考慮配電網(wǎng)機(jī)會維修策略 影響因素的基礎(chǔ)上，采用序貫蒙特卡洛法、元件的時(shí)變可靠度、機(jī)會區(qū)域識別等技術(shù)手段， 提出了考慮機(jī)會維修策略的配電網(wǎng)供電可靠性評價(jià)方法，旨在精確評估機(jī)會維修策略對配 電網(wǎng)供電可靠性的影響。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明一種考慮機(jī)會維修策略的配電網(wǎng)供電可靠性計(jì)算方 法，其步驟如下： 第一步：配電網(wǎng)元件的故障率和可靠度建模： 構(gòu)成配電系統(tǒng)的各電氣元件的故障率主要受老化、預(yù)防性維修以及 工作環(huán)境等因素的影響；這里只考慮老化對元件故障率的影響，采用參數(shù) 4 > 1時(shí)的威布爾分布來描述，元件？的故障率函數(shù)可表示為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮機(jī)會維修策略的配電網(wǎng)供電可靠性評價(jià)方法，其特征在于該方法的步驟 為： 第一步：配電網(wǎng)元件的故障率和可靠度建模： 構(gòu)成配電系統(tǒng)的各電氣元件的故障率主要受老化、預(yù)防性維修以及 工作環(huán)境等因素的影響；這里只考慮老化對元件故障率的影響，采用參數(shù) 店> 1時(shí)的威布爾分布來描述，元件》的故障率函數(shù)可表示為
式⑴ 式中，馬為部件i的特征壽命參數(shù)，爲(wèi)為部件i的形狀參數(shù)；當(dāng)4 >1時(shí)，故障率函數(shù) 桑⑷隨著運(yùn)行時(shí)間I的增加而增加； 可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率；它是時(shí)間的函數(shù)， 記作i?(l)，也稱為可靠度函數(shù)；元件可靠度和其故障率之間的關(guān)系為
式⑵ 第二步：分析配電網(wǎng)的所有維修模式，記錄每種維修模式對各負(fù)荷點(diǎn)的停電影響，形 成報(bào)表形式： (1) 明確配電網(wǎng)的機(jī)會區(qū)域，發(fā)生故障后或預(yù)防性維修后配電網(wǎng)劃分為以下幾類區(qū) 域： 1) 故障區(qū)域一一A類：故障元件或達(dá)到預(yù)防性維修役齡的元件所在區(qū)域； 2) 后向區(qū)域一一B類：位于故障區(qū)域下游的區(qū)域；根據(jù)是否存在與其它饋線的聯(lián)絡(luò)，后 向區(qū)域又分為B1類區(qū)域和B2類區(qū)域；B1類區(qū)域內(nèi)存在與其它饋線的聯(lián)絡(luò)，故障發(fā)生后可 切換到備用電源；B2類區(qū)域內(nèi)不存在與其它饋線的聯(lián)絡(luò)； 3) 前向區(qū)域一一C類：位于故障區(qū)域上游，故障隔離后能夠與母線構(gòu)成連通； 4) 無影響區(qū)域一一D類：除去A、B、C類區(qū)域以外的區(qū)域；該區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷不受故障元 件的影響，因此不停電； (2) 將A類、B2類區(qū)域稱為"機(jī)會區(qū)域"，用化表示；對機(jī)會區(qū)域內(nèi)達(dá)到維修條件的元件 進(jìn)行機(jī)會維修，不會增加新的停電區(qū)域； (3) 用和&分別表示元件的機(jī)會維修可靠度和預(yù)防性維修可靠度，且1 > ; &和奐將元件的可靠度劃分為三個(gè)區(qū)間，故障維修區(qū)間d〗）、機(jī)會維修區(qū)間(心似以 及預(yù)防性維修區(qū)間，用式表示某一時(shí)刻元件i的可靠度，則配電網(wǎng)的機(jī)會維修策略描 述如下： 1) 若式e ，元件i發(fā)生故障時(shí)對其進(jìn)行維修； 2) 若式e(〇，心），對元件i進(jìn)行預(yù)防性維修； 3) 若巧eGt，式^)，元件胃發(fā)生故障時(shí)對其進(jìn)行故障維修，或者此時(shí)如有其他元件進(jìn)行 維修且元件i包含在機(jī)會區(qū)域4內(nèi)(ier0)，則對元件i進(jìn)行機(jī)會維修； 第三步：設(shè)定初始化仿真數(shù)據(jù)，包括： ① 仿真年限：T和仿真步長//，計(jì)算仿真步數(shù)= ； ② 各元件故障率函數(shù)的參數(shù)4和.4 ; ?機(jī)會維修可靠度和預(yù)防性維修可靠度4 ; ④初始化模擬時(shí)鐘Gk和I; G運(yùn)行狀態(tài)時(shí)鐘：模擬各個(gè)元件的運(yùn)行狀態(tài)，通過產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)交替得到I7F和ITJ?向 前推進(jìn)，各元件的6同步； ^可靠度時(shí)鐘：模擬各個(gè)元件的可靠度隨時(shí)間的變化情況，元件r的可靠度時(shí)鐘 表示為b，以仿真步長/￡向前推進(jìn)；各元件的^異步，當(dāng)有元件被修復(fù)時(shí)其可靠度時(shí)鐘^ 歸零，重新計(jì)時(shí)； <系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)鐘，以仿真步長好向前推進(jìn)，用于協(xié)調(diào)b和解決兩者不同步推進(jìn)的問 題； 第四步產(chǎn)生F個(gè)((U)區(qū)間內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)，根據(jù)每個(gè)元件狀態(tài)模型中的故障率 參數(shù)i求得F個(gè)無故障運(yùn)行時(shí)間ITi?;元件r的無故障運(yùn)行時(shí)間q和修復(fù)時(shí)間由 下式計(jì)算得到
式⑶ 式中，為和只分別表示元件》的故障率和修復(fù)率參數(shù)，為和乓均為(0,1)間均勻分布的 隨機(jī)數(shù)； 第五步：找出最小的7^ ;系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)鐘| =好/，其中k為仿真步數(shù)，且; 第六步：計(jì)算！時(shí)刻各元件的可靠度元件I在I時(shí)刻的可靠度為巧(b); 第七步：若i<7Ti^且i?(Xe) > ，執(zhí)行第八步；若I277$或&(&)S&，對元件i進(jìn)行 故障維修或?qū)υM(jìn)行預(yù)防性維修； ① 確定機(jī)會區(qū)域4，找出化內(nèi)可靠度落入機(jī)會維修區(qū)間(?Rh式?）的元件 ② 若化內(nèi)有《個(gè)元件(?a〇)的可靠度落入機(jī)會維修區(qū)間(A，A)內(nèi)，則對這《個(gè)元 件進(jìn)行機(jī)會維修； ③ 對于要維修的《+1個(gè)元件： a.產(chǎn)生《+1個(gè)隨機(jī)數(shù)，根據(jù)修復(fù)率參數(shù)A求得各自的修復(fù)時(shí)間ITS; b.產(chǎn)生戰(zhàn)+1個(gè)隨機(jī)數(shù)，根據(jù)失效率參數(shù)，1求得各元件新的運(yùn)行時(shí)間IIFS修正相關(guān) 元件的運(yùn)行時(shí)間； c.將已維修元件的可靠度時(shí)鐘^歸零； ④查找維修模式影響表，記錄失電負(fù)荷點(diǎn)的停電次數(shù)、停電時(shí)間、缺供電量等信息； 第八步：仿真步數(shù)加1，即.t=i+l;若，可靠度時(shí)鐘k= ，轉(zhuǎn)第四步繼續(xù) 仿真；若，轉(zhuǎn)第九步； 第九步：模擬過程結(jié)束，按式（4)至式（11)計(jì)算配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)： 1) 負(fù)荷點(diǎn)i的可靠性指標(biāo)：
式⑷ 式（5) 2) 系統(tǒng)可靠性指標(biāo)： ① 系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)（systemaverageinterruptionfrequencyindex，說//7/)
式（6) 式中，為為負(fù)荷點(diǎn)i的年平均故障率，％為負(fù)荷點(diǎn)：的用戶數(shù)，MTFJ的單位為次/ 戶?年； ② 系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)（systemaverageinterruptiondurationindex， SAIDl)
式⑵ 式中，M為負(fù)荷點(diǎn)i的年平均停電時(shí)間，說JiV的單位為h/戶?年； ③ 用戶平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)（customeraverageinterruptiondurationindex， CAIDl)
式⑶ UJiV的單位為h/次或min/次； 且與說招/、說7FJ之間的關(guān)系為
式（9) ④ 平均供電可用度指標(biāo)（averageserviceavailabilityindex，45^7)
AS4/可以通過說/似直接計(jì)算得到，其單位為％ ; ⑤系統(tǒng)總電量不足指標(biāo)（energynotsupplied，i?A5)
式（11) 式中4為接入負(fù)荷點(diǎn)i的平均負(fù)荷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種考慮機(jī)會維修策略的配電網(wǎng)供電可靠性評價(jià)方法。其步驟為：1配電網(wǎng)元件的故障率和可靠度建模；2分析配電網(wǎng)的所有維修模式，記錄每種維修模式對各負(fù)荷點(diǎn)的停電影響，形成報(bào)表；3設(shè)定初始化仿真數(shù)據(jù)；4產(chǎn)生 個(gè)區(qū)間內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)，根據(jù)每個(gè)元件狀態(tài)模型中的故障率參數(shù)求得個(gè)無故障運(yùn)行時(shí)間；5找出最小的無故障運(yùn)行時(shí)間；6 計(jì)算時(shí)刻各元件的可靠度；7若，執(zhí)行第八步；若，對元件進(jìn)行故障維修或?qū)υM(jìn)行預(yù)防性維修；8仿真步數(shù)加1，即；若，可靠度時(shí)鐘，轉(zhuǎn)第四步繼續(xù)仿真；若，轉(zhuǎn)第九步九；9模擬過程結(jié)束，按式(4)至式(11)計(jì)算配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)。本發(fā)明旨在精確評估機(jī)會維修策略對配電網(wǎng)供電可靠性的影響。
【IPC分類】G06Q50-06
【公開號】CN104809661
【申請?zhí)枴緾N201510224094
【發(fā)明人】王穎, 王濤, 袁建普, 康偉, 任志剛, 張章, 張倩茅, 習(xí)朋, 荊志朋, 張麗潔, 邵華, 孫軼良, 林榕, 樊會叢, 申永鵬, 趙建華, 高立坡, 朱士加, 孟繁華, 彭沖
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月6日