论文总字数：42098字

摘 要

16012402 刘亚斐

指导教师 顾 伟

配电网是电力系统与用户相连的重要环节，直接决定着用户的电能质量,随着用户需求不断提高，配电网可靠性问题逐渐受到重视。传统配电网本是单电源系统，分布式发电技术引入多个电源，使可靠性评估变得更加复杂。一方面，可再生分布式电源的出力具有随机性和波动性，电源出力不再恒定；另一方面，分布式电源可能在故障后转带负荷形成孤岛，故障模式影响分析发生改变。本文针对计及分布式电源的配电网可靠性评估，开展以下三方面工作：

一、建立基于馈线分区的可靠性评估模型，对传统配电网进行可靠性评估。根据馈线分区理论，借助堆栈进行深度优先遍历，提出馈线分区自动搜索算法。分析不同开关装置对各区域失电时间的影响，实现FMEA表的自动生成。采用两状态元件停运模型模拟系统运行状态，引入用户失电损失模型评价系统的经济性，通过序贯蒙特卡洛法模拟元件故障过程，对系统进行可靠性评估。

二、针对分布式电源接入可能带来的孤岛运行模式，提出以负荷失电损失最小为目标的孤岛划分算法。首先对失电区域建立孤岛划分模型，简化负荷节点信息，引入功率圆的概念，通过搜索孤岛划分的可行域，形成孤岛划分矩阵，进而建立孤岛划分求解方法，实现故障后配电网失电区域的负荷恢复。

三、完成分布式电源接入配电网的可靠性综合评估。针对可再生分布式电源出力的随机性与波动性，根据太阳辐射和风速的概率分布特点，建立光伏DG和风机DG的随机出力模型，并建立负荷的波动性模型。对DG接入后的故障影响区域进行详细划分，完善DG接入后的故障区域搜索方法，形成计及DG的配电网可靠性评估流程。

关键词：配电网可靠性评估；分布式电源；孤岛划分；故障影响分析；失电损失

Abstract

Distribution network is the terminal part of power systems, connected to the users. Its reliability has a close connection to the power quality of the users. As the improvement of user requirements, reliability problems of distribution network are gradually taken into account. Electrical power systems are evolving to more decentralized systems with smaller generating units. The application of distributed generation changes single power supply systems into muti-power supply systems, bringing new problems to reliability evaluation process. On the one hand, the intermittent nature of renewable power generation introduces wavy output. On the other hand, distributed generations may supply the failure load, thus bring changes to failure effect analysis. In view of the distribution network reliability assessment including distributed generation, this paper carried out the following three aspects.

A. Establish the reliability assessment model based on feeder partition and complete the traditional distribution network reliability evaluation. Put forward the automatic feeder partition search algorithm based on feeder partition through the method of stack and deep first search. Analyze the difference between time of failure influenced by different switch types and generate FEMA table automatically. A two-state component outage model is adopted to simulate the operation conditions and a customer damage model is introduced to evaluate the economical efficiency of the system. We can use sequential Monte Carlo simulation to select element’s states randomly and therefore evaluate the reliability of distribution network

B. To deal with the possible islanding operation mode introduced by DGs, an island partition algorithm aimed minimizing customer damage is proposed for reliability assessment. Work includes setting up Island partition model, simplify the load node information, searching the feasible region of islands division and establish an island division method. Thus recover failure loads after losing electricity.

C. Complete the comprehensive reliability evaluation of distribution network with DGs. Considering the intermittent nature of distributed generation, modeling the random output of PV module and wind turbine according to solar radiation and wind speed probability distribution characteristics. And set up the volatility load model. Divide fault section in detail and optimize fault section search method for distribution network with DGs. Finally set up the reliability evaluation process of distribution network with DGs.

Key words: Reliability Assessment in Distribution Network；Distributed Generation；Island Partition；Failure Mode and Effect Analysis；Outage Loss

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2配电网可靠性评估方法 1

1.2.1系统状态选择方法 1

1.2.2系统状态评估方法 2

1.3计及分布式电源的配电网可靠性评估 2

1.3.1计及分布式电源的配电网可靠性评估模型 2

1.3.2计及分布式电源配电网故障后的孤岛划分方案 3

1.4本文主要工作及结构 4

第二章 基于馈线分区的配电网可靠性评估 5

2.1馈线分区 5

2.1.1馈线分区的基本概念 5

2.1.2配电网搜索与自动馈线分区算法 6

2.2故障模式及影响分析 9

2.2.1配电网故障分析准则 9

2.2.2故障影响区域分类 10

2.2.3不同开关装置对故障隔离和负荷转带时间的影响 11

2.2.4故障影响搜索与FMEA表的建立 11

2.3蒙特卡洛法可靠性评估流程 12

2.3.1元件停运模型 12

2.3.2用户失电损失模型 13

2.3.3序贯蒙特卡洛模拟法 14

2.3.4配电网可靠性评估指标 15

2.3.5配电网可靠性评估流程 16

2.4算例分析 16

2.4.1算例设置 16

2.4.2结果分析 18

2.5小结 20

第三章 以负荷失电损失最小化为目标的孤岛划分方案 21

3.1 DG接入对配电网的影响 21

3.2孤岛划分模型 22

3.2.1目标函数 22

3.2.2孤岛校验条件 22

3.3孤岛划分方法 23

3.3.1孤岛功率圆的划分 23

3.3.2负荷节点信息的简化 24

3.3.3孤岛划分方案详述 25

3.3.4 孤岛划分流程 29

3.4算例分析 29

3.4.1算例设置 29

3.4.2结果分析 31

3.5小结 31

第四章 分布式电源接入配电网的可靠性综合评估 32

4.1 DG接入为配电网可靠性评估流程带来的变化 32

4.2 DG接入后的风险评估模型 32

4.2.1分布式电源出力模型 32

4.2.2负荷模型 35

4.3 DG接入后的配电网可靠性综合评估方法 37

4.3.1故障影响区域分类 37

4.3.2 DG接入后的配电网可靠性评估流程 38

4.4算例分析 40

4.4.1算例设置 40

4.4.2结果分析 41

4.5小结 43

第五章 结论与展望 44

5.1结论 44

5.2展望 45

致谢 46

参考文献 47

第一章 绪论

1.1引言

配电网位于电力系统末端，是进行电能输送与分配的环节，配电网的供电可靠性直接决定着用户能否得到持续稳定的电力供应。由于元件众多、运行环境复杂，相较于输变电系统，配电系统发生故障的频率更高，对用户停电事件具有更大影响。分布式电源（Distributed Generation, DG）的应用使配电网结构更加复杂，可靠性评估的模型与方法也将发生变化。

随着经济发展、科技进步，现代社会对电力的依赖性不断增强，电力系统的容错率要求也随之提高，配电网可靠性问题越来越为人们所重视。目前，我国输配电系统供电能力增长水平尚低于用户容量增长水平，在今后一段时期内，配电网的建设不会停滞，而配电网可靠性评估作为现代配电系统规划的重要手段，也将具有很大的发展与应用空间。

1.2配电网可靠性评估方法

所谓配电网可靠性评估，就是利用配电系统拓扑信息和配电系统元件可靠性参数，如元件故障率、平均修复时间、计划检修率等，采用解析法或模拟法评估配电系统的各项可靠性指标^[1]。可靠性评估工作主要包括以下内容：首先需要建立元件、负荷模型，在计及分布式电源的配电网中还要考虑分布式电源的建模；然后根据故障发生情况，模拟系统运行状态；最后分析故障影响后果，计算可靠性评估的各项指标，这些也是本文的核心工作。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：42098字