考虑多端口直流配电设备不同任务剖面的中压直流配电网可靠性评估

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直流配电网设备可靠性建模及直流配电网可靠性评估对推动直流配电网发展发挥重要作用。一方面,现有关于直流配电网设备可靠性建模的研究未对多端口直流配电设备不同任务剖面可靠性进行有效计及,未有关于多端口直流配电设备多状态可靠性模型的研究。另一方面,现有关于直流配电网可靠性评估的研究难以模拟多端口直流配电设备除却传统工作与停运两种状态之外的新状态。据此,本文从基本可靠性和任务可靠性两个维度分别建立各多端口直流配电设备可靠性模型,并针对性的解决了上述问题。论文主要工作包括如下几个方面:首先,针对现有研究尚缺乏基于器件电路结构的多端口电力电子变压器(PET)、多端口直流断路器(DCCB)可靠性建模研究的问题,提出一种基于可靠性框图法的多端口PET、多端口DCCB基本可靠性模型。针对基本可靠性模型缺乏对多端口直流配电设备不同任务剖面可靠性的考虑的问题,进一步基于运行状态分析对多端口直流配电设备任务剖面进行划分,基于故障树分析法建立多端口PET、多端口DCCB任务可靠性模型。并提出一种考虑冗余系统故障率参数时变性的多端口直流配电设备可靠性建模方法,以解决传统通过平均无故障时间取倒数求解故障率参数存在的不合理。然后,针对现有研究未考虑不同任务剖面对多端口直流配电设备可靠性影响的问题,提出一种考虑不同任务剖面的多端口直流配电设备多状态可靠性模型。基于所建多端口直流配电设备不同任务剖面可靠性模型,建立多端口直流配电设备多状态空间转移模型,利用基于马尔可夫过程的数学解析方法建立其多状态可靠性模型,求解不同状态下可靠性指标。多状态可靠性模型能全面计及多端口直流配电设备各任务剖面下的可靠性情况,评估结果更符合实际运行情况。最后,针对传统配电网可靠性评估模型难以模拟多端口直流配电设备除却传统工作与停运两种状态之外的新状态的问题,提出一种考虑多端口直流配电设备多状态的中压直流配电网可靠性评估模型。基于此模型,以“2-1”单环网结构中压直流配电网为仿真系统,进行了基本可靠性模型和多状态可靠性模型下的直流配电网可靠性评估,并对不同模型下的直流配电网可靠性评估结果进行对比分析。
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