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电力系统可靠性分析能为网架规划、设备选型、故障诊断提供理论依据,目前国内外研究集中在输电网和中压配电网模型,而高压配电网是连接输电网和中压配电网的核心枢纽,由于受网架扩建过渡期的影响,高压配电网接线形式多样,从主网和用户的角度选取可靠性指标无法全面描述其结构特征,运用现有概率模拟法和解析法求解繁琐且不便修改。因此基于图论矩阵定义连通可靠度指标,提出易于存储与程序化计算、考虑多源荷连通、计及供电能力的高压配电网可靠性分析模型,将图论表示和方法应用在系统可靠性分析的各个环节中:
(1)对于配电网故障区域划分,根据开关元件动作,用可达矩阵能快速得到各区域与电源之间的连通关系,也适用于多重故障。定义连通可靠度描述源荷间存在连通路径的概率,用连通重要度描述电力设备在结构上对系统可靠性的贡献程度。对于含分支馈线较多的系统,先进行网络分层和等值,能降低矩阵维度简化指标计算。
(2)在分析变电站时,将高压网架向下等值为电源。状态空间分析法、故障树分析法(FTA)和贝叶斯网络法(BN)是图论的重要组成部分,状态空间法可用来对电力元件的状态建模,定义“k/n”逻辑门改进故障树,将FTA、BN应用在变电站内电气主接线可靠性评估中,结合重要度分析法判定薄弱环节。
(3)在分析高压网架时,将下级变电站向上等值为负荷。针对高压网架,提出由N维向量组成的特征表达式,作为图论矩阵表示法的补充,用来唯一确定网架拓扑结构,建立典型网架结构特征库对比分析“T”型、“p”型等接入方式的特点,考虑“N-1”准则下的系统供电能力,用变电站站内供电能力和网络供电转移能力共同描述,将主变最大平均负载率作为供电可靠性评估指标。
对比分析方法,FTA具有简单直观、易于理解的优点,但故障树建立完成后,不便更改,因此更适用于后期不再进行扩建改造的固定主接线形式,而采用图论的矩阵表示法能方便插入与删除节点,适用于高压网架分析。最后,用图论模型分析了8种典型供电模式的可靠性和不同故障状态下的连通性,案例验证了图论模型应用在高压配电网可靠性分析中的合理性。
(1)对于配电网故障区域划分,根据开关元件动作,用可达矩阵能快速得到各区域与电源之间的连通关系,也适用于多重故障。定义连通可靠度描述源荷间存在连通路径的概率,用连通重要度描述电力设备在结构上对系统可靠性的贡献程度。对于含分支馈线较多的系统,先进行网络分层和等值,能降低矩阵维度简化指标计算。
(2)在分析变电站时,将高压网架向下等值为电源。状态空间分析法、故障树分析法(FTA)和贝叶斯网络法(BN)是图论的重要组成部分,状态空间法可用来对电力元件的状态建模,定义“k/n”逻辑门改进故障树,将FTA、BN应用在变电站内电气主接线可靠性评估中,结合重要度分析法判定薄弱环节。
(3)在分析高压网架时,将下级变电站向上等值为负荷。针对高压网架,提出由N维向量组成的特征表达式,作为图论矩阵表示法的补充,用来唯一确定网架拓扑结构,建立典型网架结构特征库对比分析“T”型、“p”型等接入方式的特点,考虑“N-1”准则下的系统供电能力,用变电站站内供电能力和网络供电转移能力共同描述,将主变最大平均负载率作为供电可靠性评估指标。
对比分析方法,FTA具有简单直观、易于理解的优点,但故障树建立完成后,不便更改,因此更适用于后期不再进行扩建改造的固定主接线形式,而采用图论的矩阵表示法能方便插入与删除节点,适用于高压网架分析。最后,用图论模型分析了8种典型供电模式的可靠性和不同故障状态下的连通性,案例验证了图论模型应用在高压配电网可靠性分析中的合理性。