[发明专利]一种配电网弹性恢复力指标构建及提升方法

摘要

本发明公开了一种配电网弹性恢复力指标构建及提升方法，本发明选取极端冰雪天气为研究对象，针对受灾后配电网的运行能力系统性地构建弹性恢复力评估指标，指标包括恢复时间、恢复速度和缺供率等方面；对于覆冰故障率模型下配电网的故障情况，弹性恢复力指标合理评估配电网受灾后的运行状态，并采取相应措施提升配电网的弹性恢复力，使之在受灾后能迅速恢复负荷供电，减小对社会造成的损失。

主权项

1.一种配电网弹性恢复力指标构建及提升方法，其特征在于，首先，建立极端冰雪天气下线路故障率模型，其冰雪天气的运动规律和线路覆冰与元件故障率的关系如式(1)‑(4)所示，同时，构建弹性恢复力指标，包括灾变严重性评价指标、紧急恢复能力评价指标和系统整体恢复能力评价指标，如式(5)‑(13)所示，根据线路故障情况，采取措施恢复供电，弹性恢复力指标反映提升前后的效果，(1)覆冰载荷下线路故障率模型一条配电架空线路是按照档距分成的多段导线的串联体，线路故障率可由导线和杆塔的覆冰故障率叠加所示，1)线路覆冰载荷以配电馈线根节点为原点建立坐标系，得到配电馈线某段线路段(xj，yj)覆冰厚度随时间变化的关系式，如式(1)所示，式中，(μx(t),μy(t))表示随时间移动的气候中心坐标，Arate为覆冰增长率，σ为载荷参数；2)杆塔载荷在无风荷载作用且覆冰均匀的情况下，杆塔载荷考虑了导线作用在杆塔上的垂直荷载：其中，Gice(t)＝0.0277Lice(t)×(Lice(t)+Dline)为导线单位垂直载荷，N/m；Fl1、Fl2分别为杆塔两侧导线的水平张力，N；l1、l2为杆塔两侧的档距；h1、h2为杆塔两侧悬挂点间的高度差，比邻塔高为正，反之为负；3)导线和杆塔故障率曲线根据导线覆冰载荷、杆塔载荷与故障率的关系，极端冰雪灾害故障率模型可以表示为：式中，分别为导线和杆塔的覆冰载荷率，M_line、M_pole为导线和杆塔的设计覆冰；导线覆冰故障率考虑了线路潮流的变化对故障率的影响，P_f(t)为线路潮流故障率，K₁、K₂表示权重系数，K₁+K₂＝1。a_line、b_line和a_pole、b_pole为均为常系数；4)线路整体故障率假设各段导线和各个杆塔的故障率是独立的，则线路整体故障率可表示为：其中，P_fault.i(t)为架空线路i的故障率；m和n分别为线路i的电杆数和导线档数；为线路i的第m个电杆的故障率；为线路i第n档导线的故障率；(2)配电网弹性恢复力指标针对弹性恢复过程中系统在不同状态下的反应能力，从灾变严重性、紧急恢复能力、系统整体恢复能力3个角度提出了反映系统弹性恢复力的评价指标；1)灾变严重性评价指标灾变严重性评价指标表示在灾变发展状态下Te(te～tpe)，配电网受极端灾害影响严重程度的指标，具体包括失负荷平均速度和失负荷率2个指标；●失负荷速度(Speed of Load Loss，SLL)灾变下失负荷平均速度是指配电网从灾变前状态到灾变后状态失负荷的平均速度：式中，表示节点i的失负荷量；●失负荷率(Rate of Load Loss，RLL)灾变下失负荷率是指配电网无法完全吸收灾害所造成的影响，导致部分负荷失去供电，灾变下失负荷率体现配电网受灾后遭受破坏的严重程度，数值越小反映配电网自身抗灾能力越强：式中，Pload.i表示节点i负荷量；2)紧急恢复能力评价指标紧急恢复能力评价指标反映在紧急恢复期间系统通过自身的应急机制，如自愈或人员设备调度，充分利用各类资源优先恢复关键负荷供电的能力，具体包括关键负荷恢复时间、关键负荷恢复速度、关键负荷容量恢复率和关键负荷电量缺供率4个指标；●关键负荷恢复时间(Recovery Time of Critical Load,RTCL)按照负荷的重要程度一般分为一类负荷、二类负荷和其他负荷。关键负荷恢复时间表示在紧急恢复阶段得到有效供电恢复的关键负荷的恢复时间，不含那些在紧急恢复阶段没有实现供电恢复的关键负荷。关键负荷恢复时间是由紧急恢复阶段实现了供电恢复的关键负荷的最长恢复时间决定的，反映了配电网对关键负荷恢复响应的快速性：式中：n_key为关键负荷数；为资源调度时间；为修复时间；●关键负荷恢复速度(verage Recovery Speed of Critical Load,RSCL)关键负荷平均恢复速度反映在紧急恢复期间单位时间的关键负荷恢复量；式中，表示第i个节点在第j个时间段恢复的关键负荷功率，T为单位系统恢复时间；●关键负荷容量恢复率(Recovery Rate of Critical Load,RRCL)关键负荷容量恢复率是指在紧急恢复阶段得到有效供电恢复的关键负荷所占的比率，而对于在短时间内难以恢复的关键负荷，则在持续恢复阶段逐步恢复供电：式中，表示节点i中损失的关键负荷，为节点i的关键负荷量；●关键负荷电量缺供率(Energy Shortage Rate of Critical Load,ESRCL)关键负荷电量缺供率表示在紧急恢复期间关键负荷依据应急预案逐段恢复供电，关键负荷随时间t恢复正常供电的电量缺额和关键负荷总供电量的比值，关键负荷电量缺供率衡量了配电网采取应急措施的电能供应中断程度：式中，为在时间t上的第i个节点正常运行的关键负荷；3)系统整体恢复能力评价指标系统整体恢复能力评价指标是指在整个恢复期间Tre(tr～tir)，系统从灾变发生后恢复到正常运行状态的整体恢复能力评价指标，包括负荷恢复时间、负荷恢复速度和负荷恢复率3个指标；●负荷恢复时间(Recovery Time of Load,RTL)系统负荷恢复时间是指系统制定恢复方案，修复基础设施逐步恢复负荷正常供电所需的时间；●负荷恢复速度(Recovery Speed of Load,RSL)系统平均恢复速度，是指在负荷恢复阶段系统恢复到正常运行的平均速度。系统平均恢复速度反映了配电网应对灾害的快速恢复的能力；式中，Pre.i.j表示第i个节点在第j个时间段恢复的负荷功率；●电量缺供率(Energy Shortage Rate,ESR)配电网发生故障后，制定恢复方案逐步地恢复负荷正常供电，电量缺供率表示加权负荷实际供电量缺额与加权负荷总供电量的比值，加权突出关键负荷停电影响更为严重，电量缺供率充分反映了配电网发生灾变后应急恢复响应的效果：式中，Wi为负荷权重值，Pload.t.i为在时间t上的第i个节点正常运行的负荷；(3)提升措施1)提高配电网基础设施自身抵御风险的能力，需要从规划的角度来考虑，具体提升措施包括：●加固重要线路或增设配电设备；●DG、移动发电车或微电网的优化配置与规划；●联络开关的优化配置；2)提高系统受灾害后恢复供电能力的措施。需要从运行的角度来考虑，具体提升措施包括：●网络重构的负荷转供；●DG、移动发电车或微电网的应急支撑作用；●需求侧响应减少非重要用电负荷。