[发明专利]基于可靠性的公共备用配电变压器优化配置方法

摘要

本发明提供了一种基于可靠性的公共备用配电变压器优化配置方法，其以电力系统的系统配电变压器组和配置的公共备用配电变压器为研究对象，建立电力系统中系统配电变压器组配置公共备用配电变压器的可靠性马尔可夫模型，并据此求解系统配电变压器组配置公共备用配电变压器的可靠性指标，兼顾考虑系统配电变压器组中不同配电变压器的负载差异性对于电力系统的可靠性和经济性影响，建立公共备用配电变压器优化配置模型的费用方程进行求解，采用枚举解析法进行费用比较，择优确定电力系统的公共备用配电变压器优化配置方案，以在确保电力系统运行可靠性的前提下提高公共备用配电变压器配置的经济性，降低电力系统备用设备建设的综合成本。

主权项

1.基于可靠性的公共备用配电变压器优化配置方法，其特征在于，以电力系统的系统配电变压器组和配置的公共备用配电变压器为研究对象，计及电力系统中系统配电变压器组的不同运行状态以及公共备用配电变压器在不同配置数量下的各种情况，以系统配电变压器组的随机故障停电损失费用、备用投资费用和安装投运费用之和最小为目标，建立公共备用配电变压器优化配置模型的费用方程进行求解，择优确定电力系统的公共备用配电变压器优化配置方案；该方法包括如下步骤：1)计及系统配电变压器组的各种运行状态以及在相应系统配电变压器组运行状态下公共备用配电变压器的各种安装投运状态，建立电力系统中系统配电变压器组配置公共备用配电变压器的可靠性马尔可夫模型，得到可靠性马尔可夫模型的状态方程；其中，S_T表示在不同系统配电变压器组运行状态下公共备用配电变压器的不同安装投运状态的状态总数；N表示系统配电变压器组中配电变压器的总台数；s表示处于不可用状态的公共备用配电变压器的台数，S表示所配置的公共备用配电变压器的总台数，s∈{0,1,2,…,S}；d表示系统配电变压器组中处于故障状态的配电变压器的台数，D表示可能处于不可用状态的公共备用配电变压器台数和系统配电变压器组中可能处于故障状态的配电变压器台数之和的最大数量，d∈{0,1,2,…,D‑s}；表示在系统配电变压器组的N台配电变压器中有d台处于故障状态的情况数量；2)以系统配电变压器组的随机故障停电损失费用、备用投资费用和安装投运费用之和最小为目标，建立公共备用配电变压器优化配置模型的费用方程：CT(S)＝CTLOSS+CTS+CTI；其中，CT(S)表示变压器组备用总费用；CTLOSS表示系统配电变压器组随机故障停电损失费用；CTS表示备用变压器投资费用；CTI表示公共备用配电变压器安装投运费用；且有：其中，IEARn表示系统配电变压器组中第n个配电变压器故障停运单位时间的停电损失费用，Ln表示系统配电变压器组中第n个配电变压器在单位时间的平均负载；PL.n表示系统配电变压器组中第n个配电变压器的失负载概率；Tpl表示电力系统的计划运行时间；其中，S表示所配置的公共备用配电变压器的总台数；V表示配置单台公共备用配电变压器所支出的费用，dr表示单台公共备用配电变压器的贴现率，l表示单台备用变压器的使用寿命；CTI＝αVfS；其中，α表示单次安装公共备用配电变压器的投运费用占配置单台公共备用配电变压器所支出费用的百分比，fS表示公共备用配电变压器的安装投运频率；3)随机设定所配置的公共备用配电变压器的总台数S的取值，作为所建立的可靠性马尔可夫模型的输入数据量，确定当前公共备用配电变压器配置数量下可靠性马尔可夫模型中公共备用配电变压器的所有ST种安装投运状态；4)根据当前公共备用配电变压器配置数量下可靠性马尔可夫模型，计算系统配电变压器组出现可靠性马尔可夫模型的状态方程中各不同状态的概率和状态转移频率，进而计算确定系统配电变压器组中各个配电变压器的失负载概率以及公共备用配电变压器的安装投运频率：其中，PL.n表示系统配电变压器组中任意的第n个配电变压器的失负载概率，n∈{1,2,…,N}；Pi表示系统配电变压器组出现可靠性马尔可夫模型的状态方程中第i种状态的概率，STn表示在可靠性马尔可夫模型的状态方程的所有ST种可配置状态中第n个配电变压器出现失负载状态的状态集合；fS表示公共备用配电变压器的安装投运频率；fij表示电力系统中系统配电变压器组从可靠性马尔可夫模型状态方程中的第i种状态转移至第j种状态的状态转移频率，yi和yj分别表示可靠性马尔可夫模型状态方程中第i种状态和第j种状态下公共备用配电变压器组中能够用于安装投运的公共备用配电变压器的台数，i,j∈{1,2,…,ST}且i≠j，yi>yj表示从可靠性马尔可夫模型状态方程中的第i种状态转移至第j种状态能够用于安装投运的公共备用配电变压器的台数减少，即表明限定进行求和的状态转移过程为公共备用配电变压器的安装投运过程；5)根据电力系统的当前实际情况，确定电力系统的系统配电变压器组中配电变压器的总台数N、可能处于不可用状态的公共备用配电变压器台数和系统配电变压器组中可能处于故障状态的配电变压器台数之和的最大数量D、电力系统的计划运行时间Tpl、系统配电变压器组中各个配电变压器在单位时间的平均负载以及电力系统的历史数据参数，作为公共备用配电变压器优化配置模型的费用方程的输入数据量，并将计算确定的系统配电变压器组中各个配电变压器的失负载概率以及公共备用配电变压器的安装投运频率代入公共备用配电变压器优化配置模型的费用方程，计算在当前公共备用配电变压器配置数量下的变压器组备用总费用CT(S)；6)重复执行步骤3)～5)，分别计算所配置的公共备用配电变压器的总台数S在不同取值情况下的变压器组备用总费用，且将变压器组备用总费用最小的S取值判定为公共备用配电变压器优化配置数量S′；7)将配置S′台公共备用配电变压器的方案作为电力系统的公共备用配电变压器优化配置方案，对电力系统的公共备用配电变压器进行配置。