摘要：随着分布式电源接入配电系统,配电系统从一个辐射式的网络变为一个遍布电源与用户互联的网络,从而使可靠性分析的模型和方法发生了变化。本文针对分布式电源输出功率的不确定性,建立了分布式电源的多状态可靠性模型，同时考虑了实际运行过程中不可避免的元件气候环境的变化和可修复资源随时间变化的因素,结合孤岛运行方式,对传统的最小割集法进行改进,使之适用于含分布式电源的配电系统可靠性分析计算,指出在实际运行过程中,应在考虑各种因素基础上,合理利用分布式电源以提高配电系统的供电可靠性。
关键词：分布式电源；配电系统；可靠性
分布式电源不仅能提高能源的利用率,而且有助于缓解电网峰时缺电的矛盾。电力能源专家认为,大电网与分布式电源相结合是节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式,是本世纪电力工业的发展方向。从可持续发展、降低环境污染、国家能源战略以及构建和谐社会的观点看,发展分布式电源技术也是我国的必然选择。
1 分布式电源的特点
1.1节能效果好
分布式电源不是单纯发电的“小机组”,而是通过优质能源的综合利用,同时提出供冷、热、电多种能源的发电模式,能源利用率可以达到以上,超过常规燃煤火电机组一倍。环保性能好分布式电源以风力、水力、潮汐、天然气等可再生清洁能源为发电原材料,能减少有害气体和固体废弃物的排放。而且,就近安装在用户附近的分布式电源减少了大容量远距离高压输电线的建设,不仅减少了高压输电线的电磁污染,也减少了高压输电线的征地面积和线路走廊及线路走廊下树木的砍伐,有利于环保。
1.2节省管网和输配电投资
集中供电的输配电损失一般在左右,而分布式电源由于设立在负荷中心附近,因此无需建立昂贵的输送网,也无需建设配电站,输配电损耗很低。
2 配电系统可靠性评估方法概述
由于电力系统是一个由多种不同特性的设备组成的庞大系统,对其可靠性的评估极其复杂。几十年来,各国的有关学者一直在探索强有力的评估方法,总体而言,可分为结合模拟法和解析法的混合方法及其它的一些方法。基于这两大类方法,配电系统可靠性评估方法主要有以下几种：
2.1 故障模式与后果分析法
故障模式与后果分析法是常用的配电系统司一靠性评估算法,属于解析法的范畴。基于的配电系统可靠性评估的基本思路首先通过对电网元件的分析,建立故障模式及后果分析表,即查清每个基本故障事件及其后果,然后综合分析得出负荷点可靠性指标最后计算整个系统的可靠性指标。的原理简单、清晰,模型准确,能够考虑故障后的潮流和电压约束,可直接用于简单辐射形配电网的可靠性评估。但是,由于它的计算量随元件数目的增长而呈指数规律增长,当配电网的结构比较复杂时,这种方法将变得十分冗长,因此,它只适合于简单的辐射型网络。
2.2 最小路法
最小路法的基本原理对于简单辐射形配电系统,先求各负荷点到电源点的最小路根据网络实际情况将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响,折算到相应的最小路节点上,从而对每个负荷点的可靠性指标,仅对其最小路上元件与节点进行计算即可得到负荷点相应的可靠性指标。
2.3 网络等值法
为了解决复杂配电系统可靠性评估的问题,和提出了网络等值法。
网络等值法是对复杂网络进行等效简化的方法,该方法的基本思想是利用一个等效元件来代替一部分配电网络,从而将复杂结构的配电网逐步简化成简单辐射状主馈线系统。然后,采用法得到所有负荷点的可靠性指标,最后综合各个负荷点的可靠性指标而得到系统的可靠性指标。对辐射状配电网而言,该等效方法具有很好的适应性。其不足之处,对于复杂的配电网,所采用的上行和下行等效机制会使计算过程非常复杂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 配电系统可靠性评估方法
最初的配电系统可靠性评估所使用的方法几乎是以没有经过修正的串联和并联系统的、主要用于工程系统可靠性评估。二十世纪六十年代中期，配电系统的可靠性评估方法得到了飞速的发展，提出了一系列适用于配电系统的计算停运率和停运持续时间的近似方法，为后来配电系统可靠性评估方法体系的形成奠定了基础。
3.1 解析法
随着分析深度的日益延伸，解析法的分析过程变得十分庞杂，计算量也大幅增加。例如，配电系统可靠性评估中通常所采用的系统失效状态分析的准则是全部失去连通性准则。即只有当负荷点和所有电源之间的所有通路全部断开时，负荷点才失效。
3.2 TLOC准则假定系统
TLOC准则假定系统是完全冗余的并且每条线路都能承载其所带的全部负荷，而忽略了过负荷或电压越限的影响，这显然是与现实有差距的。为了使评估结果更加贴近实际，在TLOC准则的基础上又发展出了部分失去连通性准则，该准则下就需要削减部分或全部负荷点的负荷在这种情形下，就必须首先划分不同的负荷水平，进一步细分系统的状态，尤其是当系统元件数量较多时，解析法中的系统状态选择及概率计算过程将变得十分繁琐。
3.3 序贯模拟法
序贯模拟法是按照时间顺序，在某一时间跨度上进行的模拟，能够较为真实地模拟负荷、季节、气候等时序变化要素和各种实时系统矫正控制策略，灵活地模拟状态持续时间的任何分布，评估结果更加符合实际。但是，由于序贯模拟法需要以时钟推进的方式抽样并分析元件和系统的状态，因此需要较多的内存空间和较长的仿真时间，且模拟流程比较复杂。时钟的推进原则可以分为事件步长法和等步长法。
3.3.1 事件步长法适用于状态变化相对缓慢的元件或系统，有两种系统状态循环过程的抽样方法，一种是状态持续时间抽样法，另一种是系统状态转移抽样法，其中前者更为常用；等步长法则适用于状态变换剧烈的元件或系统，以观察较小时间间距内系统状态的变化过程。相对于等步长法，事件步长法只需要存储元件在某一事件时间点的状态，而且可以随着模拟时钟的推进不断对其进行更新，无需存储元件在整个时间跨度序列上的状态变化情况，因此能够节省较多的内存空间。另外，序贯模拟法是基于时序的概念，因而不能用于不具有时序特征情况的模拟，例如如果研究的时段是一个月，譬如九月，则模拟多个九月组成的序列是不正确的，因为按照时序，一个九月跟随的并不是另一个九月。
3.4 准序贯模拟法
准序贯模拟法是一类综合非序贯模拟和序贯模拟的方法的统称，其基本思想是将随机模拟和顺序模拟有机结合，既发挥非序贯模拟收敛速度快的优势，又具有序贯模拟法能够处理时序事件的特点。有一种较为经典的准序贯模拟思路，首先采用序贯模拟的方式生成元件与负荷的时序状态变化序列，然后产生一个随机数来抽样状态变化序列所推进到的时间点，并对该时间点系统的状态进行评估，如果属于失效状态，则进行前向顺序模拟和后向顺序模拟以考察该失效状态所从属的失效状态子序列并得到失效事件的完整时序信息以计算失效频率、失效持续时间、停电损失等可靠性指标，如果属于正常状态，继续产生随机数抽样下一时间点，重复此过程直到达到评估精度要求的抽样次数。可见，该准序贯过程在元件状态变化序列序贯模拟的基础上，对状态变化序列所在的时间点进行非序贯抽样，同时兼具了系统的时序信息和较快的计算速度，计算速度是采用传统序贯模拟法的20-30倍。但是，该方法中的序贯模拟过程属于等步长法，因此需要储存相当长时间的系统时序状态变化序列，对计算机内存的要求甚至高于采用事件步长法的序贯模拟算法。作为一类较为新兴的算法，虽然准序贯模拟法的准确性和计算效率仍有待进一步讨论，但其具备进一步深入的研究空间和研究价值。
4 结语
配电系统是电能生产、输送、销售环节中面向广大用户的最后一环,直接与用户相连,位于电力系统与电力消费者的交互位置。在电力系统各个环节中,配电系统处于相当重要的位置,具有特殊的运行方式,其供电可靠性与用户有着直接关系。随着分布式发电技术的日趋成熟,分布式电源凭借其发电方式灵活、环境友好等优点越来越多地被接入配电系统,对配电系统的可靠性产生了重大影响。
参考文献：
[1]梁才浩,段献忠《分布式发电及其对电力系统的影响电力系统自动化》2008.
[2]梁有伟,胡志坚《陈允平分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述电网技》2005.
[3]王赛一 《分布式电源及对配电网系统的影响上海电力》2007.
论文作者:赵心怡
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年10期
论文发表时间:2019/10/30
标签：系统论文; 可靠性论文; 分布式论文; 状态论文; 负荷论文; 电源论文; 方法论文; 《当代电力文化》2019年10期论文;