论文总字数：42906字

摘 要

配电网规模大，设备多，是故障频发区域，运行风险评估是衡量电力网络安全可靠的重要工具，能为电网的调度人员提供可靠依据，提高配电网的风险预警能力和故障恢复能力，确保配电网络的安全、可靠、高效、经济运行。本文在分析了国内外研究现状的基础下，分析间歇性分布式电源出力和负荷需求的不确定性的情况，同时考虑含DG配电网故障停运后的恢复策略，对运行风险问题展开了研究，具体内容包括：

1. 分析了电力元件健康状况与自身以及外界因素的关联关系，归纳设备故障的知识，研究配电网设备故障原因，并以架空线路为研究对象，建立其主要故障原因的故障概率模型。
2. 在研究间歇性DG出力和负荷需求不确定性的基础上完成它们不确定性模型的建立；并在此基础上，分析配电系统的运行风险，建立了配电网停电风险量化模型，提出了含DG配电网设备风险量化指标及风险量化方法，并通过算例验证。
3. 建立了配电网故障恢复优化模型，综合考虑配电网中的DG和联络备用，通过基于图论的启发式搜索算法对配电网供电恢复过程及供电路径进行优化求解；同时改变负荷的波动性，研究其对恢复风险的影响，并提出以最优DG出力、最差DG出力以及平均DG出力三种典型状态为代表，研究恢复风险的范围，继而以IEEE3馈线系统为例，利用Matlab对所提方法进行仿真验证。

关键词：配电网 运行风险 设备故障概率模型 不确定性 故障恢复

Research on Operation Risk Assessment of Distribution Network

Abstract

Distribution network is a large-scale and multi-equipment area with frequent faults. Operational risk assessment can provide reliable basis for dispatchers of power network, improve the risk early warning ability and fault recovery ability of distribution network, and ensure the safe, reliable, efficient and economic operation of distribution network. This paper focuses on the restoration strategy of DG distribution network after outage, considering the uncertainties of the output and load of distributed generators and considering the risks. The specific contents include:

1. Analyzed the relationship between the health status of power components and their own and external factors, summarized the knowledge of equipment faults, studied the causes of faults in distribution network equipment, and used 10kV overhead bare conductors as the research object to establish the fault probability model of main fault causes.
2. Established their uncertainty model of intermittent DG output and load demand and a quantitative model of the power outage risk of the distribution network. The risk quantification index and risk quantification method of DG distribution network equipment are proposed and verified by examples.
3. Optimized the power supply recovery process and power supply path of the distribution network through the heuristic search algorithm based on graph theory; at the same time, the fluctuation of load is changed to study its impact on restoration risk, and three classics are put forward, i.e. optimal DG output, worst DG output and average DG output. The model state is taken as a representative to study the scope of recovery risk. Then, taking IEEE3 feeder system as an example, the proposed method is simulated and validated by using MATLAB.

Key Words: NC machining; NC verification; Machining environment; Help Files

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 背景、目的及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究目的 2

1.1.3 研究意义 3

1.2 国内外研究水平综述 4

1.2.1 配电网的数据挖掘研究 4

1.2.2 设备故障概率建模研究 5

1.2.3 配电网络风险评估方法研究 6

1.2.4 配电网故障供电恢复策略研究 6

1.2.5 DG和负荷随机性对电网故障恢复策略的影响研究 7

第二章 基于故障知识挖掘的设备故障率建模研究 9

2.1 设备故障分析 9

2.2 线路故障概率建模 10

2.2.1雷击故障概率模型 10

2.2.2冰害故障概率模型 11

2.2.3风害故障概率模型 11

2.2.4鸟害故障概率模型 12

2.2.5污闪故障概率模型 13

2.2.6线路故障综合概率模型 13

第三章 计及DG和负荷需求随机性的配电网风险研究 14

3.1 DG出力和负荷需求预测的随机因素分析 14

3.1.1 分布式电源出力随机性分析 14

3.1.2 负荷需求随机性 15

3.2 含DG配电网的风险量化 16

3.2.1 配电网停电风险模型 16

3.2.2 设备故障停运的风险量化指标 17

3.2.3 配电网总体风险指标 18

3.2.4 含DG配电网的风险量化策略 19

第四章 计及含DG配电网供电恢复的运行风险研究 20

4.1 含DG配电网非计划停运供电恢复 20

4.2 故障恢复过程中的风险指标 22

4.2.1 恢复过程风险 23

4.2.2 过渡电网风险 24

4.2.3 恢复总体风险 24

4.3 配电网供电恢复优化模型 24

4.3.1 目标函数 24

4.3.2 约束条件 26

4.4 考虑不确定因素的含DG配电网供电恢复策略 27

4.4.1 可恢复供电区域的确定 27

4.4.2 含DG配电网恢复整体思路 27

4.4.3 含分布式电源配电网恢复策略 29

4.4.4 模型求解过程中随机性的处理 33

第五章 算例校验 35

5.1 不考虑供电恢复的简单风险量化 35

5.2 计及DG和负荷随机性的配电网供电恢复 37

第六章 总结与展望 44

参考文献 46

致谢 51

附录 52

第一章 引言

1.1 背景、目的及意义

• • 1. 研究背景

配电网络不仅规模大，设备多样，而且电力环境复杂，已成为频繁发生故障的灾区。 据统计，超过80％的停电事故是由配电网故障引起的。虽然在依靠完善的网格结构的同时，进行故障预测可以降低事故发生的概率，但是一些自然灾害，突发事件无法提前预测，而且配电网故障断电面对低电压，重过载和故障停运工作条件时，电力公司在快速转供运营及管理方面比较粗泛，还有待进一步加强。配电网接入大量分布式电源 (Distributed Generation, DG) 后的结构越来越复杂，规模越变越大，运行控制特性也发生了明显变化。提出主动配电网 (Active Distribution Network, ADN) 的概念，目的是将过去的单向供电的被动式配电网转变到能够可靠完成DG的消纳、调度、监控和保护的主动型配电网。在ADN的环境下，源网负荷协调控制能力较强，但也给配电网引入了更多的随机因素和扰动来源。为了提高电网供电的安全性和可靠性，准确评估配电网的运行风险，改善薄弱环节，采取适当的策略，保证停电时供电的有效恢复已成为当务之急要解决的问题。

配电网的自动运行需要大量的数据支持。一二次设备融合技术使设备本身具有“内生性”自检功能，对设备状态数据的采集更直接、经济、充分。然而，如此丰富的数据难以有效地使用，大多数信息系统及其子系统之间缺乏联系和信息共享，互为“信息孤岛”。当对分散的信息源进行数据汇总处理时，充分融合和有效利用这些多源异构数据，对电网设备状态评估、风险预警和制定科学的故障恢复策略具有十分重要的现实意义。

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