含分布式电源的配电网可靠性评估研究（Matlab代码实现）

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目录

💥1 概述

含分布式电源的配电网可靠性评估研究

一、引言

二、分布式电源对配电网可靠性的影响

（一）提升可靠性的方面

（二）带来挑战的方面

三、含分布式电源配电网可靠性评估方法

（一）解析法

（二）序贯蒙特卡洛模拟法

（三）其他方法

四、可靠性评估模型的建立

五、案例分析或仿真实验

六、结论与展望

📚2 运行结果

2.1 基于最小路对含DG的配电网进行可靠性评估

2.2 基于序贯蒙特卡洛模拟法对含DG的配电网进行可靠性评估

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码、数据、文章

💥1 概述

作为直连用户的终端，配电系统集中分布于电网末端，有数据证实，电网中大多数停电故障源于配电网。可以说，配电网是否能够稳定持续运行将直接关系到大电网运行;在工业化进程持续推进的今天，能源消耗速度日益加快，环境污染问题也愈发突出，包括风力、光伏等在内的分布式发电技术凭借着无污染、资源丰富等一系列优势而备受人们关注，极富发展潜力。不过分布式电源基本上都存在着稳定性较差这一问题，并且使用此类资源需要对原有电网的拓扑结构进行调整和修改，而这则在无形之中为配电网稳定运行埋下了安全隐患，所以需要重视并强化对含分布式电源配电网可靠性的客观全面评估。
关于分布式电源故障对配电网可靠性所产生的影响这一问题，现有研究资料较少，文献[23]非序贯抽样并分析了分布式电源的状态，不过主张在元件故障修复期内，分布式电源的运行状态不会发生任何变化，很明显，没有充分考虑到系统运行故障对配电网可靠性所产生的实际影响。
在参考现有文献资料的基础上，鉴于分布式电源输出功率随机性及其故障对配电网可靠性所产生的种种影响，本文对其展开了定量研究。
配电系统的可靠性评估是一项涉及系统研发和运行各个环节的重要工作,概括来讲，它主要由四部分内容构成:一是创建元件停运模型，二是确定系统失效状态;三是评估已选状态影响;四是明确可靠性指标。在此研究中，笔者通过解析法和模拟法依次对系统可靠性进行客观合理的评价，由于这两种方法在创建元件停运模型、评价己选状态影响这两个环节上步骤相同，在确定系统失效状态、求解可靠性指标这两个环节存在差异，所以，本文决定将两状态模型确定为元件停运模型，通过专门的状态枚举法、序贯蒙特卡洛法选取系统失效状态，利用负荷划分算法对已确定失效状态的结果展开全面细致地评估,由此推导出基于各选择方法的可靠性指标计算公式。

随着新能源技术和电力电子技术的发展，分布式电源（DG）、电力电子设备以及负荷将大量接入配电网。依赖于可再生资源的分布式电源产生的电力可能会波动较大，这使得预测难度很大[1] 传统配电网中负荷通常由主电网供电，但配电网可能在各条馈线处接入 DG，使得未来配电系统成为多电源网络。由于 DG 输出具有间歇性和随机性，使得现有的配电系统可靠性评估方法难以直接用于配电网，有必要建立相应的可靠性评估方法。

配电系统可靠性主要评估电源和负荷之间的线路以及设备元件故障后，电能供给能否满足负荷

电力需求的期望能力[2-8] 。文献[2]针对光伏电源的随机出力特点，建立了包括能源、系统结构在内的六状态可靠性模型和综合可靠性指标体系。文献[3]研究了多种 DG 运行模型，基于区域节点故障的类型建立可靠性计算模型，并在此模型基础上提出了适合求解的蒙特卡洛算法。文献[4]提出了针对系统元件参数的不确定性，采用区间计算法研究分布式电源对配电网可靠性的影响。

配电网主电网或主馈线停电期间，处于断电状态的负荷点与 DG 可能形成孤岛系统。配电网孤岛

运行时，负荷由 DG 单独供电。孤岛运行存在的不确定因素包括：DG 的机械特性、孤岛系统的起动切换、DG 的输出功率与负荷需求功率的冗余关系。

含分布式电源的配电网可靠性评估研究

摘要：随着分布式电源在配电网中的广泛接入，配电网的结构和运行特性发生了显著变化，其可靠性评估也面临新的挑战。本文深入探讨含分布式电源的配电网可靠性评估相关问题，分析分布式电源对配电网可靠性的影响，介绍常用评估方法，并对未来研究方向进行展望。

一、引言

现代城市电力系统对人们的生活至关重要，供电系统的可靠性关乎社会生产、民生用电和国家安全。分布式电源（Distributed Generation，DG）是将多个分散在不同地点的小型电源连接到电力系统中，能提高供电系统的灵活性、稳定性和可靠性，在供电系统失效时为用户提供备用供电，还符合可持续发展目标。但分布式电源的可靠性受多种因素影响，因此评估含分布式电源的配电网可靠性成为重要研究课题。

二、分布式电源对配电网可靠性的影响

（一）提升可靠性的方面

分布式电源可以在主电网故障或供电不足时，作为备用电源向部分负荷供电，减少停电时间和停电范围。例如在一些偏远地区或对供电可靠性要求较高的场所，分布式电源的接入能有效提升供电的稳定性。同时，分布式电源分散发电的特点，使得系统对单一电源的依赖程度降低，增强了整个配电网的容错能力。

（二）带来挑战的方面

分布式电源依赖可再生资源，如太阳能、风能等，其产生的电力波动较大，具有间歇性和随机性。这使得配电网的潮流分布更加复杂，难以准确预测，增加了系统运行控制的难度，对配电网的可靠性产生负面影响。另外，在配电网主电网或主馈线停电期间，处于断电状态的负荷点与 DG 可能形成孤岛系统，孤岛运行存在诸多不确定因素，包括 DG 的机械特性、孤岛系统的起动切换、DG 的输出功率与负荷需求功率的冗余关系等。

三、含分布式电源配电网可靠性评估方法

（一）解析法

通过建立数学模型，对配电网元件的可靠性参数进行分析和计算，从而得出系统的可靠性指标。这种方法原理清晰，计算结果准确，但对于复杂的配电网结构和含分布式电源的情况，模型建立和计算过程会变得非常复杂，计算量较大。例如在分析包含多种分布式电源和复杂网络结构的配电网时，需要考虑众多元件的组合和相互影响，解析难度增加。

（二）序贯蒙特卡洛模拟法

该方法基于概率统计原理，通过对系统元件的状态进行随机模拟，按照时间顺序模拟系统的运行过程，从而评估系统的可靠性。它能够考虑到分布式电源输出的随机性和系统运行过程中的各种不确定性因素，计算结果较为准确，且适用于各种复杂的系统结构。但计算时间较长，对计算机性能要求较高。

（三）其他方法

一些文献还提出了针对系统元件参数的不确定性，采用区间计算法研究分布式电源对配电网可靠性的影响。还有针对光伏电源的随机出力特点，建立包括能源、系统结构在内的六状态可靠性模型和综合可靠性指标体系等。

四、可靠性评估模型的建立

为了准确评估含分布式电源的配电网可靠性，需要建立合理的评估模型。例如一种可靠性多目标优化模型，该模型考虑了分布式电源的可用性、容错性和恢复能力，以及配电网的智能化控制技术，以确定最优的供电策略。可用性反映了分布式电源在需要时能够正常运行并提供电力的能力；容错性体现了系统在部分元件出现故障时仍能维持一定供电水平的能力；恢复能力则关注系统在故障后恢复到正常运行状态的速度和效果。通过综合考虑这些因素，并结合配电网的智能化控制技术，如智能开关、分布式控制系统等，可以更好地评估和优化配电网的可靠性。

五、案例分析或仿真实验

具体以运行结果为准。

通过具体的案例分析或仿真实验对评估方法和模型进行验证是很有必要的。例如利用 Matlab 软件搭建含分布式电源的配电网仿真模型，设置不同的运行工况和故障场景，分别采用解析法和序贯蒙特卡洛模拟法进行可靠性评估。通过对比不同方法的计算结果，分析各种方法的优缺点和适用范围。同时，观察分布式电源的接入位置、容量大小等因素对配电网可靠性指标的影响，为实际工程应用提供参考依据。

六、结论与展望

评估含分布式电源的配电网可靠性是一个重要且具有挑战性的研究课题。分布式电源的接入既为提高配电网可靠性带来了机遇，也带来了新的问题和挑战。现有的可靠性评估方法各有优缺点，需要根据具体情况选择合适的方法或结合多种方法进行评估。未来的研究可以朝着更加精确地考虑分布式电源特性、深入研究复杂网络结构下的可靠性评估方法、加强智能化技术在可靠性评估和提升中的应用等方向发展，以进一步提高含分布式电源配电网的可靠性，满足社会对电力供应不断增长的需求。