配电网网架拓扑特征与供电可靠性数学关系分析

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配电网处于电力系统末端,是直接连接发输电系统和用户,起着向用户直接供应和分配电能作用的网络,具有设备量大且繁杂、结构复杂多变、运行方式特殊等特点,因此对配电网可靠性的分析和管理已成为国内外电力行业的重要工作之一。为了实现配电网供电可靠性的快速准确评估,引入拓扑结构相似性的概念,提出基于拓扑相似性分析的配电网网架可靠性评估方法。通过将奇异值序列作为相似度指标求解目标,研究了电网拓扑的相似性与配电网供电可靠性的数学定量关系。首先,给出了配电网拓扑的矩阵表示、相似度指标及其确定方法,并分析了矩阵的压缩和重构,确保邻接矩阵所保持的拓扑结构特性;然后,提出一种基于拓扑相似性的供电可靠性评估新算法,该算法基于拓扑结构数据库,通过均方根法对相似度进行判定,并对可靠性指标进行修正,同时给出供电可靠性快速评估计算流程;最后,利用IEEE33节点配电网拓扑结构进行算例分析。在拓扑结构相似性概念的基础上,提出了网架拓扑与配电网供电可靠性直接相关的理论,解决了可靠性评估中缺乏对网架拓扑合理性分析的问题,同时提升了配电网规划的合理性与针对性。首先将实际配电网进行抽象化处理,用带权邻接矩阵以及故障度矩阵综合表示配电网。其次提出了基于拓扑共享度特征指标的相似性函数,借助聚类分析的方法对配电网可靠性的初步的分析与评估。最后提炼出关键支路的故障率水平,网架结构以及分布式电源接入位置三个辅助分析指标,通过指标的提升实现对配电网规划的优化。在工程实例分析中对实际配电网提出的具体的优化策略,验证了方法有效性。最后,通过对三种配电网演化方法进行模拟与对比,提出了一种基于节点群度的配电网演化策略,该策略能够使配电网在不违背实际电网的演化规律的前提下,在演化过程中保持较高的可靠性水平。
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