配电网可靠性分析及分段开关和故障指示器优化配置的研究

摘要

相关资料表明，电力系统中80％的停电事故是由于配电网故障造成的，所以提高供电系统的可靠性与安全性对国民经济的发展来说至关重要。分段开关与故障指示器的优化配置能够提高配电系统的可靠性水平，减小用户的停电损失。本文主要以配电系统可靠性理论及成本-效益分析理论作为基础，分析了如何快速的对配电系统可靠性进行计算，并介绍了几种在不同优化方案下如何对分段开关及故障指示器进行优化配置的方法。
　　首先，本文总结了配电系统可靠性分析的基础，提出了一种分区法与故障遍历法结合的快速求取可靠性指标的方法。本文对馈线进行分区是以开关为边界将馈线分割成许多相互连接的区段，分析了分区后存在的四种故障类型，并应用故障遍历法重点分析了故障时区段与区段间的相互影响关系，求得每个区段的区段内部、子网及外网故障对该区段产生影响的故障指标，最后利用这些指标就可以获得整条馈线的可靠性指标。
　　接下来本文对配电网的可靠性效益模型进行了分析。模型通过求解系统的用户失电损失费用、设备投资费用及运行维护费用这三个方面，可以将系统的可靠性指标转化为系统的经济性指标。其中本文重点讲述了利用IEAR指标法求解用户失电损失费用以及对设备投资及运行维护费用对应的等年值的求解。
　　然后，本文在两种优化模式下对配电网分段开关的优化进行了详细的描述。一种利用一维组合贪婪算法对馈线干线上的开关进行优化配置，这种方法适合对分段开关数量一定且只对其位置进行优化配置的情况，虽然利用该方法求出的解不一定是最优的解，但该方法简单且求解速度比较快;另一种优化算法将传统遗传算法在开关优化问题上的应用进行了改进，记录并让历代优秀的个体群参与竞争，这样就能够保证算法的收敛性及多样性。通过在实际算例上的应用，发现两种方法均能取得很好的优化效果。
　　最后，本文详细分析了故障指示器的作用原理，量化分析了故障指示器装设在不同位置对故障时间的影响。重点分析了在故障指示器数量固定的情况下，利用贪婪算法对故障指示器的位置进行优化配置。此外，本文又详细论述了在投资费用固定的情况下，以可靠性最高或综合经济效益最好为目标，利用贪婪算法对故障指示器及分段开关进行综合的优化配置。本文以乐家湾某馈线为实际算例，对这几种不同的优化方案进行分析，通过对比优化前后系统的可靠性、经济性指标发现故障指示器的优化配置及分段开关与故障指示器的综合优化配置都能很好的提高系统的可靠性、经济性指标，达到令人满意的效果。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 本文研究的目的及意义

1．2 研究现状

1．2．1 配电系统可靠性评估研究现状

1．2．2 配电系统开关优化的研究现状

1．2．3 配电系统指示器优化的研究现状

1．3 本文的主要工作

2 配电网的可靠性分析

2．1 元件可靠性基本概念及参数

2．2 配电系统可靠性指标

2．3 结合分区法与故障遍历法求解系统可靠性

2．3．1 对馈线进行分区处理的方法

2．3．2 馈线分区后故障类型分析

2．3．3 可靠性计算的过程

2．4 本章小结

3 配电网经济性及可靠性效益分析

3．1 配电网的可靠性效益分析模型

3．1．1 用户失电损失概念及计算方法

3．1．2 用户失电损失模型

3．1．3 设备投资与运行维护费用

3．2 本章小结

4 配电网分段开关优化配置的研究

4．1 不改变原网架分段开关数量只对其位置进行优化的方法

4．1．1 贪婪算法理论基础

4．1．2 贪婪算法在分段开关优化问题上的应用

4．2 以综合经济效益最优为目标对配网开关进行优化的方法

4．2．1 遗传算法理论基础

4．2．2 改进遗传算法在开关优化中的应用

4．3 优化程序的开发设计

4．3．1 软件主要数据库的介绍

4．3．2 程序主要函数介绍

4．4 算例分析

4．5 本章小结

5 故障指示器优化配置的研究

5．1 故障指示器作用模型

5．2 配电网故障指示器优化配置算法研究

5．3 配电网分段开关和指示器的综合优化

5．4 算例及分析

5．4．1 故障指示器优化配置的算例分析

5．4．2 分段开关和故障指示器综合优化配置的算例分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

参考文献

作者简历

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