一种开关混合配置下的馈线供电可靠性评估方法与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种开关混合配置下的馈线供电可靠性评估方法。


背景技术：

2.据统计，电力系统超过80％的故障是配电网尤其是中压配电网故障引起的，增加馈线分段数可以有效隔离故障，使非故障区域用户可以尽快恢复供电，从而极大提升中压配电网可靠性，但馈线分段数过多又会导致开关投资过高并增加设备事故率，而且开关或终端类型选择也涉及技术经济优化问题。
3.目前，对馈线进行合理分段是提高馈线供电可靠性最简单有效的重要措施，而当前断路器、负荷开关混合配置和二遥、三遥混合配置(以下简称开关混合)下的馈线供电可靠性评估方法存在下面的问题：一是常用方法一般需要搭建详细模型(绘图)计算，即使依托软件仿真，工作量也极其巨大；二是近似估算方法一般仅考虑馈线单一类型开关分段(断路器分段或负荷开关分段，二遥或三遥分段)，与实际情况有明显差距，假设条件较强。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种即考虑馈线上分段开关类型的混合配置，同时又可以大幅减少计算分析工作量的开关混合配置下的馈线供电可靠性评估方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种开关混合配置下的馈线供电可靠性评估方法，利用分段开关对馈线线路进行分段，所述分段开关采用断路器与负荷开关的混合配置模式，同时按照设定的故障处理模式对馈线线路上的各分段开关进行动作，以计算得到混合配置模式下的馈线在故障停电和预安排停电方式下的反应供电可靠性的系统平均停电持续时间saidi。
7.优选的，所述混合配置模式为：先采用断路器将馈线线路均匀分为n
zd,i
个主分段，然后利用负荷开关将各主分段均匀分为n
xd,i
个小分段；
8.所述故障处理模式为：故障时先由故障位置上游邻近的断路器动作进行故障隔离，再由故障位置上游邻近负荷开关和下游邻近负荷开关或下游邻近断路器动作，以缩小并确定故障检修的停电范围。
9.优选的，馈线为架空线路时，断路器两侧设置隔离开关，计算方法包括以下步骤：
10.步骤1)计算不计小分段只考虑主分段时的系统平均停电持续时间；
11.步骤2)扣除故障位置所在主分段进行小分段前对各主分段用户的影响；
12.步骤3)计算故障位置所在主分段进行小分段后的系统平均停电持续时间；
13.步骤4)计算各小分段的负荷开关故障时对其下游各主分段用户的影响；
14.步骤5)除去重复计算的配变停电时间，得到架空线路时的系统平均停电持续时间saidi。
15.优选的，馈线为架空线路时系统平均停电持续时间saidii的计算公式为：
[0016][0017]
式中：li为馈线的总长度；n
zd,i
为断路器分段的主分段数；n
xd,i
为负荷开关将各主分段进一步细分的小分段数；λf为线路故障停运率；λs为线路预安排停运率；t
dl,f
为断路器分段的架空线故障停运平均持续时间；t
dl,s
为断路器分段的架空线预安排停运平均持续时间；λw为分段开关的故障停运率；t
wdf
为采用辐射线路时的负荷开关平均故障停运时间或采用联络线路时的负荷开关故障停运负荷转供时间；λ
t
为配变故障停运率；t
t
为平均故障停运持续时间；saidi
dl,i
(li，ni)为长度为li的馈线仅采用断路器分为ni段时的系统平均停电持续时间，且ni＝n
zd,i
；saidi
fh,i
(lk，nk)为长度为lk的馈线仅采用负荷开关分为nk段时的系统平均停电持续时间，且lk＝li/n
zd,i
，nk＝n
xd,i
。
[0018]
优选的，长度为li的馈线仅采用断路器分为ni段，且有联络线路时的系统平均停电持续时间saidi
dl,i
(li，ni)的计算公式为：
[0019][0020]
长度为li的馈线仅采用断路器分为ni段，且无联络线路时的系统平均停电持续时间saidi
dl,i
(li，ni)的计算公式为：
[0021][0022]
式中，t
df
为线路故障定位、隔离及倒闸操作时间；t
ds
为线路的预安排停运隔离及倒闸操作时间；tf为线路平均故障停运持续时间；ts为线路平均预安排停运持续时间。
[0023]
优选的，长度为lk的馈线仅采用负荷开关分为nk段，且有联络线路时的系统平均停电持续时间saidi
fh,i
(lk，nk)的计算公式为：
[0024][0025]
长度为lk的馈线仅采用负荷开关分为nk段，且无联络线路时的系统平均停电持续时间值saidi
fh,i
(lk，nk)的计算公式为：
[0026][0027]
优选的，馈线为电缆线路时，设定环网柜环进线和环出线采用断路器或负荷开关分段，计算方法包括以下步骤：
[0028]
步骤1)计算不计各小分段环网柜时各主分段用户的系统平均停电持续时间，然后计算增加各小分段环网柜后对各主分段用户的系统平均停电持续时间的影响；
[0029]
步骤2)计算各小分段用户的系统平均停电持续时间：首先计算馈线一个主分段内的各小分段用户的系统平均停电持续时间，然后计算其所在主分段的环网柜对小分段用户的系统平均停电持续时间的影响，最后计算上游各主分段和小分段故障对该主分段内的各小分段用户的系统平均停电持续时间的影响，以得到各小分段用户的系统平均停电持续时间；
[0030]
步骤3)根据步骤1)和步骤2)中计算得到的各主分段用户的系统平均停电持续时间和各小分段用户的系统平均停电持续时间，基于主分段和小分段的环网柜数进行加权计算得到整条馈线的系统平均停电持续时间。
[0031]
优选的，馈线为电缆线路时系统平均停电持续时间saidii的计算公式为：
[0032][0033][0034][0035]
式中，l
b,i
为电缆平均支线长度；hi为环网柜内平均开关数；t
dl,w
为断路器平均故障停运时间；t
dl,df
为断路器分段时线路故障定位、隔离及倒闸操作时间，t
dl,ds
为断路器分段时线路的预安排停运隔离及倒闸操作时间，t
fh,df
为负荷开关分段时线路故障定位、隔离及倒闸操作时间；t
fh,ds
为负荷开关分段时线路的预安排停运隔离及倒闸操作时间；t
dl,f
为断路器分段时线路的平均故障停运持续时间；t
dl,s
为断路器分段时线路的平均预安排停运持续时间；t
fh,f
为负荷开关分段时线路的平均故障停运持续时间；t
fh,s
为负荷开关分段时线路
的平均预安排停运持续时间；saidi
dl,i
(lm,ln,ni)是全长和支线长度分别为lm和ln的电缆仅采用断路器分为ni段时的系统平均停电时间，其中saidi
fh,i
(l
p
,lq,n
p
)是全长和支线长度分别为l
p
和lq的电缆仅采用负荷开关分为n
p
段时的系统平均停电持续时间，其中n
p
＝n
i-1。
[0036]
优选的，馈线全长和支线长度分别为lm和ln的电缆仅采用断路器分为ni段，且有联络线路时的系统平均停电持续时间saidi
dl,i
(lm,ln,ni)的计算公式为：
[0037][0038]
馈线全长和支线长度分别为lm和ln的电缆仅采用断路器分为ni段，且无联络线路时的系统平均停电时间期望值saidi
dl,i
(lm,ln,ni)的计算公式为：
[0039][0040]
优选的，馈线全长和支线长度分别为l
p
和lq的电缆仅采用负荷开关分为n
p
段，且有联络线路时的系统平均停电时间期望值saidi
fh,i
(l
p
,lq,n
p
)的计算公式为：
[0041][0042]
馈线全长和支线长度分别为l
p
和lq的电缆仅采用负荷开关分为n
p
段，且无联络线路时的系统平均停电时间期望值saidi
fh,i
(l
p
,lq,n
p
)的计算公式为：
[0043][0044]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0045]
1、本算法通过采集配电网馈线的基础参数(即网架结构数据，即馈线总长度、分段数等)和可靠性参数(即设备故障/预安排停运率，设备故障/预安排停运时间等参数)，可快速、近似获取开关混合及两种停电方式(包括故障停电与预安排停电)的架空线和电缆馈线的供电可靠性指标(即系统平均停电持续时间，saidi)。
[0046]
2、本算法在大幅度减少配电网馈线供电可靠性评估的资料收集、图形建模和计算分析工作量的同时，解决了快速评估中一般忽略的分段开关类型混合问题，有利于工程技术人员开展更为精确的配电网馈线快速工程评估、方案比选、项目排序等工作。
[0047]
3、本发明兼顾效率的同时，解决了分段开关混合的快速供电可靠性评估难题，进一步提高了评估计算精度。
附图说明
[0048]
图1为馈线为架空线路时故障时区段的划分示意图；
[0049]
图2为馈线为电缆线路时故障时区段的划分示意图。
[0050]
附图标记说明：断路器1、负荷开关2、联络开关3。
具体实施方式
[0051]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0052]
本发明的算法在具体计算时，结合实际情况，给出如下简化条件：
[0053]
1、分段开关或环网柜沿线路均匀布置；同时用户沿线路均匀分布；
[0054]
2、混合开关分段场景中，假设负荷开关均匀穿插安置在由断路器分割出的各个区域内；假设“二遥”开关均匀穿插安置在由“三遥”开关分割出的各个区域内；
[0055]
3、负荷通过倒闸切换恢复供电时，部分负荷优先通过三遥开关恢复供电，剩余可转供负荷通过二遥开关恢复供电；
[0056]
4、环网柜的支线出线开关为断路器，支线故障影响不向主干传播；
[0057]
5、联络开关默认为三遥开关；
[0058]
6、不考虑容量及电压约束，即联络线可以正常转供受影响用户。
[0059]
具体的，本发明开关混合配置下的馈线供电可靠性评估方法，利用分段开关对馈线线路进行分段，所述分段开关采用断路器与负荷开关的混合配置模式，同时按照设定的故障处理模式对馈线线路上的各分段开关进行动作，以计算得到混合配置模式下的馈线在故障停电和预安排停电方式下的反应供电可靠性的系统平均停电持续时间saidi。
[0060]
在本实施例中，所述混合配置模式为：先采用断路器将馈线线路均匀分为n
zd,i
个主分段，然后利用负荷开关将各主分段均匀分为n
xd,i
个小分段；
[0061]
所述故障处理模式为：故障时先由故障位置上游邻近的断路器动作进行故障隔离，再由故障位置上游邻近负荷开关和下游邻近负荷开关或下游邻近断路器动作，以缩小并确定故障检修的停电范围。
[0062]
在本实施例中，馈线为架空线路时，断路器两侧设置隔离开关，馈线为架空线路时故障时区段的划分示意图如附图1所示，各主分段之间通过断路器1进行分隔，各主分段内通过负荷开关2进行分隔，馈线的末端设有联络开关3，其计算方法包括以下步骤：
[0063]
步骤1)计算不计小分段只考虑主分段时的系统平均停电持续时间；
[0064]
步骤2)扣除故障位置所在主分段进行小分段前对各主分段用户的影响；
[0065]
步骤3)计算故障位置所在主分段进行小分段后的系统平均停电持续时间；
[0066]
步骤4)计算各小分段的负荷开关故障时对其下游各主分段用户的影响；
[0067]
步骤5)除重复计算的配变停电时间，得到架空线路时的系统平均停电持续时间saidi。
[0068]
在本实施例中，馈线为架空线路时系统平均停电持续时间saidii的计算公式为：
[0069][0070]
式中：li为馈线的总长度；n
zd,i
为断路器分段的主分段数；n
xd,i
为负荷开关将各主分段进一步细分的小分段数；λf为线路故障停运率；λs为线路预安排停运率；t
dl,f
为断路器分段的架空线故障停运平均持续时间；t
dl,s
为断路器分段的架空线预安排停运平均持续时间；λw为分段开关的故障停运率；t
wdf
为采用辐射线路时的负荷开关平均故障停运时间或采用联络线路时的负荷开关故障停运负荷转供时间；λ
t
为配变故障停运率；t
t
为平均故障停运持续时间；saidi
dl,i
(li，ni)为长度为li的馈线仅采用断路器分为ni段时的系统平均停电持续时间，且ni＝n
zd,i
；saidi
fh,i
(lk，nk)为长度为lk的馈线仅采用负荷开关分为nk段时的系统平均停电持续时间，且lk＝li/n
zd,i
，nk＝n
xd,i
。
[0071]
在本实施例中，长度为li的馈线仅采用断路器1分为ni段，且有联络线路时的系统平均停电持续时间saidi
dl,i
(li，ni)的计算公式为：
[0072][0073]
长度为li的馈线仅采用断路器1分为ni段，且无联络线路时的系统平均停电持续时间saidi
dl,i
(li，ni)的计算公式为：
[0074][0075]
式中，t
df
为线路故障定位、隔离及倒闸操作时间；t
ds
为线路的预安排停运隔离及倒闸操作时间；tf为线路平均故障停运持续时间；ts为线路平均预安排停运持续时间。
[0076]
在本实施例中，长度为lk的馈线仅采用负荷开关2分为nk段，且有联络线路时的系统平均停电持续时间saidi
fh,i
(lk，nk)的计算公式为：
[0077][0078]
长度为lk的馈线仅采用负荷开关2分为nk段，且无联络线路时的系统平均停电持续时间值saidi
fh,i
(lk，nk)的计算公式为：
[0079][0080]
在本实施例中，馈线为电缆线路时，设定环网柜环进线和环出线采用断路器或负荷开关分段，馈线为电缆线路时故障时区段的划分示意图如附图2所示，在馈线上设有多个环网柜，环网柜的进线为断路器1，环网柜的出线为负荷开关2，其计算方法包括以下步骤：
[0081]
步骤1)计算不计各小分段环网柜时各主分段用户的系统平均停电持续时间，然后计算增加各小分段环网柜后对各主分段用户的系统平均停电持续时间的影响(即上游小分段环网柜开关故障的影响)；
[0082]
步骤2)计算各小分段用户的系统平均停电持续时间：首先计算馈线一个主分段内的各小分段用户的系统平均停电持续时间，然后计算其所在主分段的环网柜对小分段用户的系统平均停电持续时间的影响(包括该主分段主干线中最下游小分段故障以及主分段环网柜开关对小分段用户的影响)，最后计算上游各主分段和小分段故障对该主分段内的各小分段用户的系统平均停电持续时间的影响(包括上游主分段线路故障、上游主分段和小分段环网柜开关故障的影响)，以得到各小分段用户的系统平均停电持续时间；
[0083]
步骤3)根据步骤1)和步骤2)中计算得到的各主分段用户的系统平均停电持续时间和各小分段用户的系统平均停电持续时间，基于主分段和小分段的环网柜数进行加权计算得到整条馈线的系统平均停电持续时间。
[0084]
在本实施例中，馈线为电缆线路时系统平均停电持续时间saidii的计算公式为：
[0085][0086]
[0087][0088]
式中，l
b,i
为电缆平均支线长度；hi为环网柜内平均开关数；t
dl,w
为断路器平均故障停运时间；t
dl,df
为断路器分段时线路故障定位、隔离及倒闸操作时间，t
dl,ds
为断路器分段时线路的预安排停运隔离及倒闸操作时间，t
fh,df
为负荷开关分段时线路故障定位、隔离及倒闸操作时间；t
fh,ds
为负荷开关分段时线路的预安排停运隔离及倒闸操作时间；t
dl,f
为断路器分段时线路的平均故障停运持续时间；t
dl,s
为断路器分段时线路的平均预安排停运持续时间；t
fh,f
为负荷开关分段时线路的平均故障停运持续时间；t
fh,s
为负荷开关分段时线路的平均预安排停运持续时间；saidi
dl,i
(lm,ln,ni)是全长和支线长度分别为lm和ln的电缆仅采用断路器分为ni段时的系统平均停电时间，其中saidi
fh,i
(l
p
,lq,n
p
)是全长和支线长度分别为l
p
和lq的电缆仅采用负荷开关分为n
p
段时的系统平均停电持续时间，其中n
p
＝n
i-1。
[0089]
在本实施例中，馈线全长和支线长度分别为lm和ln的电缆仅采用断路器1分为ni段，且有联络线路时的系统平均停电持续时间saidi
dl,i
(lm,ln,ni)的计算公式为：
[0090][0091]
馈线全长和支线长度分别为lm和ln的电缆仅采用断路器1分为ni段，且无联络线路时的系统平均停电时间期望值saidi
dl,i
(lm,ln,ni)的计算公式为：
[0092][0093]
在本实施例中，馈线全长和支线长度分别为l
p
和lq的电缆仅采用负荷开关2分为n
p
段，且有联络线路时的系统平均停电时间期望值saidi
fh,i
(l
p
,lq,n
p
)的计算公式为：
[0094][0095]
馈线全长和支线长度分别为l
p
和lq的电缆仅采用负荷开关2分为n
p
段，且无联络线路时的系统平均停电时间期望值saidi
fh,i
(l
p
,lq,n
p
)的计算公式为：
[0096][0097]
本算法通过采集配电网馈线的基础参数(即网架结构数据，即馈线总长度、分段数等)和可靠性参数(即设备故障/预安排停运率，设备故障/预安排停运时间等参数)，可快速、近似获取开关混合及两种停电方式(包括故障停电与预安排停电)的架空线和电缆馈线的供电可靠性指标(即系统平均停电持续时间，saidi)。本算法在大幅度减少配电网馈线供电可靠性评估的资料收集、图形建模和计算分析工作量的同时，解决了快速评估中一般忽略的分段开关类型混合问题，有利于工程技术人员开展更为精确的配电网馈线快速工程评估、方案比选、项目排序等工作。本发明兼顾效率的同时，解决了分段开关混合的快速供电可靠性评估难题，进一步提高了评估计算精度。
[0098]
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。