本发明公开了一种适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，划分分布式电源供电区域，通过均匀随机数逆变换得到系统正常运行时段和系统故障运行时段；在系统正常运行时段内进行功率匹配得到相应时段负荷点的故障次数和故障时间；根据故障元件与各区域的相对位置进行故障影响分析得到区域的孤岛运行状态以及负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间；根据各区各域的孤岛运行状态，在系统故障运行时段进行功率匹配得到相应时段的负荷点的故障次数和故障时间；通过多次模拟得到模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间并计算可靠性指标。本发明方法实现了分布式电源高渗透率接入情况下的配电网络可靠性评估。
1.适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，其特征是按如下步骤进行：
步骤1、获取配电网内所有负荷点的负荷功率、所有分布式电源的发电功率；在配电网络的馈线上，根据分布式电源与负荷点之间的电气距离划分分布式电源供电区域，以area_m表示第m个分布式电源供电区域，在第m个分布式电源供电区域area_m内包含多个负荷点和分布式电源；
步骤2、获取配电网中所包含的元件的故障率和平均故障时间，运用均匀随机数逆变换方法由元件的故障率和平均故障时间得到系统正常运行时段TU和系统故障运行时段TD；
计算配电网中各个元件的正常工作时段TUi和故障工作时段TDi分别为：
式中:λ为元件的故障率；MTTR为元件平均故障时间；γUi和γDi为[0,1]区间内均匀分布的随机数，由随机抽样得到；
在各个元件的正常工作时段TUi中选取最小值，该最小值所对应的元件为模拟故障的元件；其TUi为系统正常运行时段TU，TDi为系统正常运行时段TU；
步骤3、在系统正常运行时段TU进行功率匹配，得到相应时段的每个负荷点的故障次数和故障时间；根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态；根据各区各域的孤岛运行状态，在系统故障运行时段TD进行功率匹配，得到相应时段的负荷点的故障次数和时间；
步骤4、将步骤3中所述的系统正常运行时段和系统故障运行时段的负荷点的故障次数和故障时间以及每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间相加得到每次模拟的每个负荷点故障时间和故障次数；
步骤5、设定模拟次数Nsim，并根据设定的模拟次数Nsim重复步骤2到步骤4，将每次模拟的每个负荷点的故障时间和故障次数相加得到模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间，利用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算获得可靠性指标。
2.根据权利要求1所述的适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，其特征是所述步骤3是按如下步骤进行：步骤3.1、针对系统正常运行时段TU进行功率匹配
以1小时为时间间隔,将系统正常运行时段划分为各个区段，在每个区段内按照步骤S1和步骤S2进行功率匹配，得到每个区段的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间，将各个区段的各个区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数分别相加，得到系统正常运行时段TU的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间；
步骤S1、对区域area_m内包含的分布式电源的发电功率进行求和得到 对区域area_m内包含的负荷点的负荷功率进行求和得到 并有：若PΔm≥0，则区域area_m内的储能元件进行充电，相应区段内区域area_m内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；
若PΔm＜0，则计算区域area_m内的储能元件的最大放电功率 若 则区域
area_m内的储能元件以 为放电功率进行放电，相应区段内充电区域area_m内的负荷点故障时间和故障次数均为0；若 则标记区域area_m为电力不足区域，区域area_m内的储能元件以 为放电功率进行放电，并计算区域area_m的不足功率步骤S2、重复步骤S1直到所有区域都完成步骤S1，对所有电力不足区域的不足功率进行求和，得到总不足功率Pd，令上级配电站容量为PS：若Pd≤PS，则相应区段内所有电力不足区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；若Pd＞PS，将所有电力不足区域包含的负荷点按照负荷功率由小到大排序，对Pd依次减去排序后的负荷功率直到Pd≤PS，则相应区段内被减去的负荷点的故障次数和故障时间均为1，其余电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0；
步骤3.2、根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，按如下方式得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态：a、当故障元件处在馈线上
若区域位于故障元件的上游，则断开连接在区域和下游相邻区域之间的断路器，使区域不受影响，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为0，区域非孤岛运行状态；
若区域位于故障元件的下游，且区域所在馈线末端存在与相邻馈线之间的联络线，将区域接入相邻馈线，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，区域非孤岛运行状态；若区域所在馈线末端不存在联络线路，则区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数为1；区域为孤岛运行状态；
若区域包含故障元件，且区域内部没有隔离开关，区域内的每个负荷点的故障次数为
1、故障时间为系统故障运行时段TD，区域非孤岛运行状态；
若区域包含故障元件，且区域内部有隔离开关，将区域内距离故障点最近的隔离开关断开，断开隔离开关后仍然与故障点相连的负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD；对于断开隔离开关后被隔开的负荷点，接着判断区域内分布式电源在隔离开关断开之后是否与故障元件隔离：若是，则被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为0；否则被隔开的负荷点重新归入相邻区域，被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为1，区域非孤岛运行状态；
跳开分布式电源支路的断路器隔离故障，该分布式电源所属区域内的负荷点根据电气距离远近重新归入相邻区域，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，其余区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为0；区域非孤岛运行状态；
负荷支路所对应的负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD；其余所有负荷点的故障次数和故障时间为0，区域非孤岛运行状态；
以1小时为时间间隔，将系统故障运行时段划分为各个区段，在每个区段内按照步骤S3进行功率匹配，得到各个区段的各个区域内每个负荷点的故障次数和故障时间，将各个区段的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间分别相加，得到系统故障运行时段的各个区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数；
步骤S3：重复步骤S1直到所有区域都完成步骤S1，并对所有被标记为电力不足区域的各个区域判断是否处于孤岛运行状态；
对于处于孤岛运行状态的电力不足区域，将区域内的负荷点按照负荷功率由小到大进行排序，区域的不足功率依次减去排序后的负荷功率直到不足功率小于等于0，被减的负荷点的故障次数和故障时间均为1；其余处于孤岛运行状态的电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0；
对所有处于非孤岛运行状态的电力不足区域的不足功率进行求和，得到总不足功率Pd1；判断总不足功率Pd1与上级配电站容量PS之间的大小关系：若Pd1≤PS，则相应区段内电力不足区域包含的负荷点故障次数和故障时间均为0；若Pd1＞PS，将所有电力不足区域包含的负荷点按照负荷功率由小到大排序，对Pd1依次减去排序后的负荷功率直到Pd1≤PS，相应区段内被减去的负荷点的故障次数和故障时间均为1；其余电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0。
3.根据权利要求2所述的适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，其特征是所述步骤S1中的最大放电功率 由式(1)计算获得：其中：
V为储能元件的工作电压；k和c为储能元件KiBaM模型中的固有参数，其中k表示储能模型内部的能量转化率，c表示储能模型中第一部分的容量与总容量的比值；q0为储能元件在本区段内的初始电量，由q1,0和q2,0两部分组成；q0,-1为储能元件在上一区段的初始电量，由q1,-1和q2,-1两部分组成；利用式(4)和式(5)根据储能元件在上一区段的初始电量得出储能元件在本区段内的初始电量，Pd为储能元件在上一区段的放电功率。
4.根据权利要求1所述的适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，其特征是步骤5中所述用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算可靠性指标按如下方式进行：令模拟总时段的每个负荷点的故障次数为{N1,N2,…,NK}，Nk表示第k个负荷点的故障次数，k＝1,2,…,K；模拟总时段的每个负荷点的故障时间为{T1,T2,…,TK},Tk表示第k个负荷点的故障时间；可靠性指标包括负荷点可靠性指标和系统可靠性指标，负荷点可靠性指标包括负荷点故障率和负荷点年平均停电时间；系统可靠性指标包括系统平均停电频率、系统年平均停电时间和系统缺供电量；
第k个负荷点的负荷点故障率λk以次/年计，由式(6)计算获得：
第k个负荷点的负荷点年平均停电时间Uk以小时/年计，由式(7)计算获得：
系统平均停电频率SAIFI以次/(用户年)计，由式(8)计算获得：
系统年平均停电时间SAIDI以小时/(用户年)计，由式(9)计算获得：
系统缺供电量ENS以千瓦时/年计，由式(10)计算获得：
以上各式中：userk为负荷点k的用户数；Pk为负荷点k平均负荷。
适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电网安全评估领域，尤其涉及一种在分布式电源高渗透率接入情况下的配电网络可靠性评估方法。
背景技术
[0002] 在中压配电网侧大量安装分布式电源是目前的能源发展趋势。业内普遍认为，当分布式电源的接入不会对所接入系统的潮流产生明显影响时的分布式电源渗透率为低渗透率。运用能量渗透率来定义分布式电源渗透率，即为分布式电源全年所提供的总电量与其供电区域内负荷全年的耗电总电量之比。将能量渗透率提高到30％时，系统反向潮流的持续时间明显增加，配网潮流发生明显变化，因此认为能量渗透率高于30％的情况为高渗透率。
[0003] 随着能量渗透率的转变成高渗透率时，传统的辐射型网络和主要由上级配电站的供电的模式将发生改变。此时负荷将主要由最近的分布式电源进行供电，形成多个以分布式电源为中心的供电区域。但是，由于可再生能源的出力波动性，若主要由其为负荷供电，负荷的供电可靠性能否得到保证是一个亟待解决的问题。
[0004] 目前对于含有分布式电源的配电网的可靠性评估多聚焦于分布式电源渗透率很低的情况，且没有对配电网络根据分布式电源供电区域进行划分：文献“梁惠施,程林,刘思革.基于蒙特卡罗模拟的含微网配电网可靠性评估[J].电网技术,2011,35(10)：76-81.”公开了一种运用序贯蒙特卡洛模拟在建立分布式电源和储能联合发电模型的基础上计算可靠性指标的方法，但是其主要适应于分布式电源接入较少，渗透率较低的情况；文献“葛少云,王浩鸣,王源山,等.含分布式风光蓄的配电系统可靠性评估[J].电力系统自动化,2012, 36(5):16-23.”公开了一种运用非序贯蒙特卡洛模拟考虑故障分区的影响计算可靠性指标的方法，但是其故障馈线分区方法并不适用于分布式电源接入渗透率较高时的区域划分，而且其分布式电源作为辅助电源，并只在故障期间对孤岛进行功率匹配和负荷削减，其余时刻都由于将配电网看做无穷大而不需要进行功率匹配，显然，这种分析方法不适用于分布式电源处于高渗透率的情况；迄今为止，对于高渗透率的情况，没有关于配电网可靠性的有效的方法的公开报导。
发明内容
[0005] 本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法，将上级配电站作为备用电源，以分布式电源供电为主，旨在分析形成分布式电源供电区域后，在系统正常运行和故障运行两种运行状况下分布式电源出力波动对负荷点供电的影响；以及元件发生故障对各分布式电源供电区域的供电影响，从而使配电网的可靠性指标能够得到有效评估。
[0006] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0007] 本发明适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法的特点是按如下步骤进行：
[0008] 步骤1、获取配电网内所有负荷点的负荷功率、所有分布式电源的发电功率；在配电网络的馈线上，根据分布式电源与负荷点之间的电气距离划分分布式电源供电区域，以area_m 表示第m个分布式电源供电区域，在第m个分布式电源供电区域area_m内包含多个负荷点和分布式电源；
[0009] 步骤2、获取配电网中所包含的元件的故障率和平均故障时间，运用均匀随机数逆变换方法由元件的故障率和平均故障时间得到系统正常运行时段TU和系统故障运行时段TD；
[0010] 步骤3、在系统正常运行时段TU进行功率匹配，得到相应时段的每个负荷点的故障次数和故障时间；根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态；根据各区各域的孤岛运行状态，在系统故障运行时段TD进行功率匹配，得到相应时段的负荷点的故障次数和时间；
[0011] 步骤4、将步骤3中所述的系统正常运行时段和系统故障运行时段的负荷点的故障次数和故障时间以及每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间相加得到每次模拟的每个负荷点故障时间和故障次数；
[0012] 步骤5、设定模拟次数Nsim，并根据设定的模拟次数Nsim重复步骤2到步骤4，将每次模拟的每个负荷点的故障时间和故障次数相加得到模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间，利用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算获得可靠性指标。
[0013] 本发明适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法的特点也在于所述步骤3是按如下步骤进行：
[0014] 步骤3.1、针对系统正常运行时段TU进行功率匹配
[0015] 以1小时为时间间隔,将系统正常运行时段划分为各个区段，在每个区段内按照步骤S1和步骤S2进行功率匹配，得到每个区段的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间，将各个区段的各个区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数分别相加，得到系统正常运行时段TU的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间；
[0016] 步骤S1、对区域area_m内包含的分布式电源的发电功率进行求和得到 对区域area_m 内包含的负荷点的负荷功率进行求和得到 并有：
[0017] 若 则区域area_m内的储能元件进行充电，相应区段内区域area_m内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；
[0018] 若 则计算区域area_m内的储能元件的最大放电功率 若 则区域area_m内的储能元件以 为放电功率进行放电，相应区段内充电区域area_m内的负荷点故障时间和故障次数均为0；若 则标记区域area_m为电力不足区域，区域area_m 内的储能元件以 为放电功率进行放电，并计算区域area_m的不足功率[0019] 步骤S2、重复步骤S1直到所有区域都完成步骤S1，对所有电力不足区域的不足功率进行求和，得到总不足功率Pd，令上级配电站容量为PS：若Pd≤PS，则相应区段内所有电力不足区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；若Pd＞PS，将所有电力不足区域包含的负荷点按照负荷功率由小到大排序，对Pd依次减去排序后的负荷功率直到Pd≤PS，则相应区段内被减去的负荷点的故障次数和故障时间均为1，其余电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0；
[0020] 步骤3.2、根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，按如下方式得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态：
[0021] a、当故障元件处在馈线上
[0022] 若区域位于故障元件的上游，则断开连接在区域和下游相邻区域之间的断路器，使区域不受影响，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为0，区域非孤岛运行状态；
[0023] 若区域位于故障元件的下游，且区域所在馈线末端存在与相邻馈线之间的联络线，将区域接入相邻馈线，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，区域非孤岛运行状态；若区域所在馈线末端不存在联络线路，则区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数为1；区域为孤岛运行状态；
[0024] 若区域包含故障元件，且区域内部没有隔离开关，区域内的每个负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD，区域非孤岛运行状态；
[0025] 若区域包含故障元件，且区域内部有隔离开关，将区域内距离故障点最近的隔离开关断开，断开隔离开关后仍然与故障点相连的负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD；对于断开隔离开关后被隔开的负荷点，接着判断区域内分布式电源在隔离开关断开之后是否与故障元件隔离：若是，则被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为0；否则被隔开的负荷点重新归入相邻区域，被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为1，区域非孤岛运行状态；
[0026] b、当故障元件处在分布式电源支路上
[0027] 跳开分布式电源支路的断路器隔离故障，该分布式电源所属区域内的负荷点根据电气距离远近重新归入相邻区域，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，其余区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为0；区域非孤岛运行状态；
[0028] c、当故障元件处在负荷支路上
[0029] 负荷支路所对应的负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD；其余所有负荷点的故障次数和故障时间为0，区域非孤岛运行状态；
[0030] 步骤3.3、针对系统故障运行时段TD进行功率匹配
[0031] 以1小时为时间间隔，将系统故障运行时段划分为各个区段，在每个区段内按照步骤S3进行功率匹配，得到各个区段的各个区域内每个负荷点的故障次数和故障时间，将各个区段的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间分别相加，得到系统故障运行时段的各个区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数；
[0032] 步骤S3：重复步骤S1直到所有区域都完成步骤S1，并对所有被标记为电力不足区域的各个区域判断是否处于孤岛运行状态；
[0033] 对于处于孤岛运行状态的电力不足区域，将区域内的负荷点按照负荷功率由小到大进行排序，区域的不足功率依次减去排序后的负荷功率直到不足功率小于等于0，被减的负荷点的故障次数和故障时间均为1；其余处于孤岛运行状态的电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0；
[0034] 对所有处于非孤岛运行状态的电力不足区域的不足功率进行求和，得到总不足功率Pd1；判断总不足功率Pd1与上级配电站容量PS之间的大小关系：若Pd1≤PS，则相应区段内电力不足区域包含的负荷点故障次数和故障时间均为0；若Pd1＞PS，将所有电力不足区域包含的负荷点按照负荷功率由小到大排序，对Pd1依次减去排序后的负荷功率直到Pd1≤PS，相应区段内被减去的负荷点的故障次数和故障时间均为1；其余电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0。
[0035] 本发明适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法的特点也在于：所述步骤S1中的最大放电功率 由式(1)计算获得：
[0036]
[0037] 其中：
[0038] q0＝q1,0+q2,0 (2),
[0039] q0,-1＝q1,-1+q2,-1 (3),
[0040]
[0041]
[0042] V为储能元件的工作电压；k和c为储能元件KiBaM模型中的固有参数，其中k表示储能模型内部的能量转化率，c表示储能模型中第一部分的容量与总容量的比值；q0为储能元件在本区段内的初始电量，由q1,0和q2,0两部分组成；q0,-1为储能元件在上一区段的初始电量，由q1,-1和q2,-1两部分组成；利用式(4)和式(5)根据储能元件在上一区段的初始电量得出储能元件在本区段内的初始电量，Pd为储能元件在上一区段的放电功率。
[0043] 本发明适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法的特点也在于：步骤5中所述用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算可靠性指标按如下方式进行：
[0044] 令模拟总时段的每个负荷点的故障次数为{N1,N2,…,NK}，Nk表示第k个负荷点的故障次数，k＝1,2,…,K；模拟总时段的每个负荷点的故障时间为{T1,T2,…,TK},Tk表示第k个负荷点的故障时间；可靠性指标包括负荷点可靠性指标和系统可靠性指标，负荷点可靠性指标包括负荷点故障率和负荷点年平均停电时间；系统可靠性指标包括系统平均停电频率、系统年平均停电时间和系统缺供电量；
[0045] 第k个负荷点的负荷点故障率λk以次/年计，由式(6)计算获得：
[0046]
[0047] 第k个负荷点的负荷点年平均停电时间Uk以小时/年计，由式(7)计算获得：
[0048]
[0049] 系统平均停电频率SAIFI以次/(用户年)计，由式(8)计算获得：
[0050]
[0051] 系统年平均停电时间SAIDI以小时/(用户年)计，由式(9)计算获得：
[0052]
[0053] 系统缺供电量ENS以千瓦时/年计，由式(10)计算获得：
[0054]
[0055] 以上各式中：userk为负荷点k的用户数；Pk为负荷点k平均负荷。
[0056] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0057] 1、本发明通过划分分布式电源供电区域，并以此为前提运用序贯蒙特卡洛模拟的方法，实现了适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估；
[0058] 2、本发明通过划分的分布式电源供电区域，能够清晰的分清各分布式电源的供电范围，从而缩小进行功率匹配的馈线范围，使得功率匹配的计算量减小，计算方法简单。
[0059] 3、本发明方法在模拟的过程中，对于系统正常运行和故障运行两种情况分别进行了供电充裕性的计算，因此考虑了上级配电站供电为辅时其容量不足的情况，能够更加精准地模拟以分布电源为主的供电模式下的各个负荷点的供电充裕性。
[0060] 4、本发明方法通过判别故障点与分布式电源供电区域的相对位置进行元件故障影响分析能够减少故障影响的分析步骤，减少计算量，同时也能够准确地判断分布式电源供电区域内的各个负荷点的负荷转移和失负荷情况。
附图说明
[0061] 图1为本发明方法流程图；
[0062] 图2为本发明方法中系统正常运行时段进行功率匹配的流程图；
[0063] 图3为本发明方法中系统故障运行时段进行功率匹配的流程图；
[0064] 图4为本发明方法中以分布式电源为中心的配电网供电区域划分示意图；
具体实施方式
[0065] 参见图1，本实施例中适于含高渗透率分布式电源的配电网可靠性评估方法是按如下步骤进行：
[0066] 步骤1、获取配电网内所有负荷点的负荷功率、所有分布式电源的发电功率；在配电网络的馈线上，根据分布式电源与负荷点之间的电气距离划分分布式电源供电区域，以area_m 表示第m个分布式电源供电区域，在第m个分布式电源供电区域area_m内包含多个负荷点和分布式电源，如图4所示。
[0067] 步骤2、获取配电网中所包含的元件的故障率和平均故障时间，运用均匀随机数逆变换方法由元件的故障率和平均故障时间得到系统正常运行时段TU和系统故障运行时段TD，计算配电网中各个元件的正常工作时段TUi和故障工作时段TDi分别为：
[0068]
[0069] 式中:λ为元件的故障率；MTTR为元件平均故障时间；γUi和γDi为[0,1]区间内均匀分布的随机数，由随机抽样得到。
[0070] 在各个元件的正常工作时段TUi中选取最小值，该最小值所对应的元件为模拟故障的元件；其TUi为系统正常运行时段TU，TDi为系统正常运行时段TU。
[0071] 步骤3、在系统正常运行时段TU进行功率匹配，得到相应时段的每个负荷点的故障次数和故障时间；根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态；根据各区各域的孤岛运行状态，在系统故障运行时段TD进行功率匹配，得到相应时段的负荷点的故障次数和时间。
[0072] 步骤4、将步骤3中的系统正常运行时段和系统故障运行时段的负荷点的故障次数和故障时间以及每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间相加得到每次模拟的每个负荷点故障时间和故障次数。
[0073] 步骤5、设定模拟次数Nsim，并根据设定的模拟次数Nsim重复步骤2到步骤4，将每次模拟的每个负荷点的故障时间和故障次数相加得到模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间，利用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算获得可靠性指标。
[0074] 具体实施中对于步骤3是按如下步骤进行：
[0075] 步骤3.1、如图2所示，针对系统正常运行时段TU进行功率匹配
[0076] 以1小时为时间间隔,将系统正常运行时段划分为各个区段，在每个区段内按照步骤S1和步骤S2进行功率匹配，得到每个区段的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间，将各个区段的各个区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数分别相加，得到系统正常运行时段TU的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间。
[0077] 步骤S1、对区域area_m内包含的分布式电源的发电功率进行求和得到 对区域area_m 内包含的负荷点的负荷功率进行求和得到 并有：
[0078] 若 则区域area_m内的储能元件进行充电，相应区段内区域area_m内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0。
[0079] 若 则计算区域area_m内的储能元件的最大放电功率 若 则区域 area_m内的储能元件以 |为放电功率进行放电，相应区段内充电区域area_m内的负荷点故障时间和故障次数均为0；若 则标记区域area_m为电力不足区域，区域area_m 内的储能元件以 为放电功率进行放电，并计算区域area_m的不足功率[0080] 步骤S2、重复步骤S1直到所有区域都完成步骤S1，对所有电力不足区域的不足功率进行求和，得到总不足功率Pd，令上级配电站容量为PS：若Pd≤PS，则相应区段内所有电力不足区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间均为0；若Pd＞PS，将所有电力不足区域包含的负荷点按照负荷功率由小到大排序，对Pd依次减去排序后的负荷功率直到Pd≤PS，则相应区段内被减去的负荷点的故障次数和故障时间均为1，其余电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0。
[0081] 步骤3.2、根据故障元件与各个区域之间的相对位置进行故障影响分析，按如下方式得到各个区域内的每个负荷点受元件故障影响而产生的故障次数和故障时间，以及各区域的孤岛运行状态：
[0082] a、当故障元件处在馈线上
[0083] 若区域位于故障元件的上游，则断开连接在区域和下游相邻区域之间的断路器，使区域不受影响，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为0，区域非孤岛运行状态。
[0084] 若区域位于故障元件的下游，且区域所在馈线末端存在与相邻馈线之间的联络线，将区域接入相邻馈线，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，区域非孤岛运行状态；若区域所在馈线末端不存在联络线路，则区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数为1；区域为孤岛运行状态。
[0085] 若区域包含故障元件，且区域内部没有隔离开关，区域内的每个负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD，区域非孤岛运行状态。
[0086] 若区域包含故障元件，且区域内部有隔离开关，将区域内距离故障点最近的隔离开关断开，断开隔离开关后仍然与故障点相连的负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD；对于断开隔离开关后被隔开的负荷点，接着判断区域内分布式电源在隔离开关断开之后是否与故障元件隔离：若是，则被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为0；否则被隔开的负荷点重新归入相邻区域，被隔开的负荷点的故障时间和故障次数为1，区域非孤岛运行状态。
[0087] b、当故障元件处在分布式电源支路上
[0088] 跳开分布式电源支路的断路器隔离故障，该分布式电源所属区域内的负荷点根据电气距离远近重新归入相邻区域，区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为1，其余区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间为0；区域非孤岛运行状态；
[0089] c、当故障元件处在负荷支路上
[0090] 负荷支路所对应的负荷点的故障次数为1、故障时间为系统故障运行时段TD；其余所有负荷点的故障次数和故障时间为0，区域非孤岛运行状态。
[0091] 步骤3.3、如图3所示，针对系统故障运行时段TD进行功率匹配
[0092] 以1小时为时间间隔，将系统故障运行时段划分为各个区段，在每个区段内按照步骤S3进行功率匹配，得到各个区段的各个区域内每个负荷点的故障次数和故障时间，将各个区段的各个区域内的每个负荷点的故障次数和故障时间分别相加，得到系统故障运行时段的各个区域内的每个负荷点的故障时间和故障次数。
[0093] 步骤S3：重复步骤S1直到所有区域都完成步骤S1，并对所有被标记为电力不足区域的各个区域判断是否处于孤岛运行状态。
[0094] 对于处于孤岛运行状态的电力不足区域，将区域内的负荷点按照负荷功率由小到大进行排序，区域的不足功率依次减去排序后的负荷功率直到不足功率小于等于0，被减的负荷点的故障次数和故障时间均为1；其余处于孤岛运行状态的电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0。
[0095] 对所有处于非孤岛运行状态的电力不足区域的不足功率进行求和，得到总不足功率Pd1；判断总不足功率Pd1与上级配电站容量PS之间的大小关系：若Pd1≤PS，则相应区段内电力不足区域包含的负荷点故障次数和故障时间均为0；若Pd1＞PS，将所有电力不足区域包含的负荷点按照负荷功率由小到大排序，对Pd1依次减去排序后的负荷功率直到Pd1≤PS，相应区段内被减去的负荷点的故障次数和故障时间均为1；其余电力不足区域包含的负荷点的故障次数和故障时间均为0。
[0096] 具体实施中，步骤S1中的最大放电功率 由式(1)计算获得：
[0097]
[0098] 其中：
[0099] q0＝q1,0+q2,0 (2)，
[0100] q0,-1＝q1,-1+q2,-1 (3)，
[0101]
[0102]
[0103] V为储能元件的工作电压；k和c为储能元件KiBaM模型中的固有参数，其中k表示储能模型内部的能量转化率，c表示储能模型中第一部分的容量与总容量的比值；q0为储能元件在本区段内的初始电量，由q1,0和q2,0两部分组成；q0,-1为储能元件在上一区段的初始电量，由q1,-1和q2,-1两部分组成；利用式(4)和式(5)根据储能元件在上一区段的初始电量得出储能元件在本区段内的初始电量，Pd为储能元件在上一区段的放电功率。
[0104] 具体实施中，步骤5中用模拟总时段的每个负荷点的故障次数和故障时间计算可靠性指标按如下方式进行：
[0105] 令模拟总时段的每个负荷点的故障次数为{N1,N2,…,NK}，Nk表示第k个负荷点的故障次数，k＝1,2,…,K；模拟总时段的每个负荷点的故障时间为{T1,T2,…,TK},Tk表示第k个负荷点的故障时间；可靠性指标包括负荷点可靠性指标和系统可靠性指标，负荷点可靠性指标包括负荷点故障率和负荷点年平均停电时间；系统可靠性指标包括系统平均停电频率、系统年平均停电时间和系统缺供电量。
[0106] 第k个负荷点的负荷点故障率λk以次/年计，由式(6)计算获得：
[0107]
[0108] 第k个负荷点的负荷点年平均停电时间Uk以小时/年计，由式(7)计算获得：
[0109]
[0110] 系统平均停电频率SAIFI以次/(用户年)计，由式(8)计算获得：
[0111]
[0112] 系统年平均停电时间SAIDI以小时/(用户年)计，由式(9)计算获得：
[0113]
[0114] 系统缺供电量ENS以千瓦时/年计，由式(10)计算获得：
[0115]
[0116] 以上各式中：userk为负荷点k的用户数；Pk为负荷点k平均负荷。
[0117] 本发明首先针对高渗透率分布式电源接入下的配电网络进行供电区域划分，从而使可靠性评估过程更为简化，并且能够较为准确的评估每次由于电源功率波动以及配电网元件故障所导致的负荷点停电事件；本发明能够使可靠性指标更好地运用于含高渗透率分布式电源的配电网的规划之中，使规划所用指标更符合实际且更具有说服力。
