计及负荷变化的配电网可靠性评估模型与算法研究

本文受国家自然基金项目“配电网最优切换免疫模型和算法研究（No.50307015）”等相关课题资助。论文对复杂配电网机算技术、潮流估计、负荷削减、可靠性评估等问题进行了较深入的研究。 配电网是电力系统中直接针对用户的环节,对用户供电质量和供电可靠性有直接的影响。据国外电力公司统计,大约有80%的停电事故缘于配电系统故障,因此,如何准确快速地评估配电网可靠性水平、分析网络薄弱环节以实现优质、可靠、经济地将电能输送给用户已成为研究的热点。论文将复杂配电网可靠性评估的前沿技术与电力系统分析、电力系统规划、数据结构和计算机算法设计等相关理论结合,实现了复杂配电网可靠性的综合分析,取得如下成果: ①针对电力系统工程数据具有存储量大、搜索复杂,且难以直接反映网络的实际拓扑结构等情况,论文提出适合配电网结构特点的树状链表和递归搜索技术,以降低潮流计算和可靠性评估的计算复杂性。配电网的树状链表关系数据结构具有存储独立于输入数据,直观反映网络结构,避免大规模矩阵存取等的特点。基于该结构的递归遍历和搜索算法可有效提高配电网潮流计算和故障解析分析的效率。 ②根据配电网元件电压降落、功率损耗及树状网潮流分布的特点推导出节点电压、支路传输功率与支路阻抗的关系,并通过定义共轭负荷矩建立负荷转移后的节点电压精确估算模型。该模型具有精度高、计算简单、线性叠加等优点,可实现配电网二次潮流的快速估算,提高了可靠性评估中元件故障状态下潮流计算的效率。 ③以分块链表简化配电网的结构并给出分块负荷削减模型,真实地反映了实际配电网负荷削减的过程。经测试算例和工程算例验证,论文提出的负荷削减模型与潮流估算模型结合可快速、准确地实现计及潮流约束的复杂配电网可靠性评估,具有较高的工程实用价值。 ④提出基于负荷曲线的可靠性评估算法,分析可靠性指标随负荷变化的规律,并给出了负荷—可靠性指标曲线的计算公式。采用共轭负荷矩模型估计负荷水平微增时的节点电压,提高计算效率。应用聚类算法实现计及负荷曲线的配电网可靠性评估和可靠性指标曲线计算,分析配电网可靠性随负荷水平的临界特性。 ⑤应用IEEE33节点和RBTSBUS6测试系统、1013节点工程系统测试,验证上述模型、方法和技术的正确性和先进性。通过实际工程系统的规划方案对比分析讨论网络结构、开关分布、联络线转移能力等因素对配电网可靠性和可靠性指标曲线的影响,并以此总结出“多分段、多联络、备用充分”的配电网中、长期规划原则以提高供电可靠性。 基于上述模型和方法,用VC++6.0编写“复杂配电网可靠性综合分析软件”,该软件采用本文提出的树状链表和递归搜索技术,可实现复杂配电系统的潮流计算,潮流约束的可靠性评估、负荷曲线下的可靠性评估和可靠性曲线计算等功能。已应用于实际工程系统,取得了较理想的应用效果。