本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法，尤其涉及一種惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方法。

背景技術(shù)：
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，而電網(wǎng)的穩(wěn)定、高效的運(yùn)行是社會發(fā)展和人民生產(chǎn)生活正常進(jìn)行的重要保障。因此，如果電力系統(tǒng)發(fā)生重大事故導(dǎo)致電網(wǎng)的穩(wěn)定性遭到破壞，必然會對整個社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，惡劣天氣對電網(wǎng)故障發(fā)生具有巨大的影響，惡劣天氣一直威脅著電網(wǎng)的供電安全。隨著全球氣候的變暖、環(huán)流異常，世界范圍內(nèi)惡劣天氣越來越頻繁，這給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來新的更大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的電網(wǎng)靜態(tài)安全評估在分析中一般只重視影響最為嚴(yán)重的故障狀態(tài)，而部分故障狀態(tài)出現(xiàn)的概率可能非常小，使得評估結(jié)果過于保守，在保證系統(tǒng)有較大全裕度時，卻犧牲了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；而且傳統(tǒng)的靜態(tài)安全評估未全面考慮故障出現(xiàn)的可能性和嚴(yán)重性，單一方面的考慮使得結(jié)果與現(xiàn)實(shí)情況往往存在較大偏差。隨著電力市場機(jī)制的建立，風(fēng)險(xiǎn)的概念被引入到了電力系統(tǒng)的分析方法中，電力系統(tǒng)的分析方法由以前的確定性方法向不確定性與確定性相結(jié)合的研究方式轉(zhuǎn)變。因此，風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果既能反映故障發(fā)生的概率，又計(jì)及故障造成的后果，為電網(wǎng)安全性的度量提供了更準(zhǔn)確的表述。然而，目前所進(jìn)行的電網(wǎng)靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評估研究中，沒有專門針對由惡劣天氣因素引起的電網(wǎng)故障概率計(jì)算模型，及相應(yīng)的惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方法，能夠分析惡劣天氣下電網(wǎng)故障發(fā)生的概率及引起的靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)，為發(fā)現(xiàn)惡劣天氣下電網(wǎng) 潛在風(fēng)險(xiǎn)、提前降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和故障損失提供支持。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方法，包括以下步驟A：選定待評估的電網(wǎng)，并獲得待評估電網(wǎng)的拓?fù)溥B接關(guān)系、結(jié)構(gòu)參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)和歷史惡劣天氣下平均故障率，然后進(jìn)入步驟B；B：對待評估電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算,獲得正常情況下系統(tǒng)的狀態(tài)及潮流分布，然后進(jìn)入步驟C；C：進(jìn)行惡劣天氣下的預(yù)想故障選取,并計(jì)算由該惡劣天氣引起故障的概率，然后進(jìn)入步驟D；D：在選取的預(yù)想故障下進(jìn)行潮流計(jì)算，然后進(jìn)入步驟E：E：判斷預(yù)想故障下潮流計(jì)算的結(jié)果是否收斂，如果出現(xiàn)潮流收斂，進(jìn)入步驟H；如果出現(xiàn)潮流不收斂，則進(jìn)入步驟F；F：切除部分負(fù)荷或增加發(fā)電機(jī)出力,以維持惡劣天氣引起的故障下電網(wǎng)潮流收斂，然后進(jìn)入步驟G；G：計(jì)算執(zhí)行步驟F操作所損失的負(fù)荷值，并在切除部分負(fù)荷或增加發(fā)電機(jī)出力后重新進(jìn)行潮流計(jì)算，然后進(jìn)入步驟H；H：計(jì)算靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和靜態(tài)安全綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)結(jié)果，輸出靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果。步驟C中，所述的預(yù)想故障包括由惡劣天氣引起的N-1單重故障和大范圍惡劣天氣引起的共因失效故障。所述的由惡劣天氣引起的N-1單重故障概率的計(jì)算公式為其中，λi為第i條線路或母線在惡劣天氣下的平均故障率，可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到，t為統(tǒng)計(jì)時間；所述的由大范圍惡劣天氣引起的共因失效故障概率的計(jì)算公式為pg＝P(i)·P(m)，其中，P(i)和P(m)為同一惡劣天氣下 線路或母線i和m停運(yùn)的概率，P(i)和P(m)的計(jì)算公式為ti為惡劣天氣下各元件的故障概率，n為輸電線路邏輯上串聯(lián)的元件個數(shù)。步驟H中，所述的靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)包括負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)R1、節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)R2和失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)R3。所述的負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)R1、節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)R2和失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)R3的計(jì)算公式為Ri＝p·Si；靜態(tài)安全綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算公式為R＝∑Ri＝∑(p·Si)，其中，p為惡劣天氣下預(yù)想故障發(fā)生的概率，Si為第i種風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的后果值。所述的第i條支路過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值的計(jì)算公式為當(dāng)時，S1i＝0,其中，Pi為第i條支路實(shí)際有功功率，Pimax為第i條支路最大傳輸功率，m為待定常數(shù)，取m＝1；多條支路均過負(fù)荷的系統(tǒng)過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值為每條支路過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值的總和。所述的第i個節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)后果值的計(jì)算公式為S2i＝(10×(Vmi-0.9))2m，當(dāng)Vmi＜0.9時，S2i＝0；式中Vmi為第i個節(jié)點(diǎn)或母線的電壓幅值，m為待定常數(shù)，取m＝1。所述的失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值計(jì)算公式為S3i＝∑γiPLoss,i，其中，γi為第i個負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷重要程度因素，PLoss,i為第i個負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷損失值。一般工業(yè)負(fù)荷γi取1，民用及重要工業(yè)負(fù)荷γi取1.5，特殊供電負(fù)荷γi取2。本發(fā)明綜合考慮了惡劣天氣引起的故障概率及故障的嚴(yán)重性，所提出的靜態(tài)安全指標(biāo)可用于不同地區(qū)惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評估，為找出電網(wǎng)在惡劣天氣下靜態(tài)安全中的薄弱環(huán)節(jié)提供有效的分析工具，能夠?yàn)閻毫犹鞖庀鹿收项A(yù)警提供有利地支持，并降低電網(wǎng)因?yàn)閻毫犹鞖庠斐傻墓收蠐p失。附圖說明圖1為本發(fā)明的流程圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟：A：選定待評估的電網(wǎng)，并獲得待評估電網(wǎng)的拓?fù)溥B接關(guān)系、結(jié)構(gòu)參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)和歷史惡劣天氣下平均故障率，然后進(jìn)入步驟B；B：對待評估電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算,獲得正常情況下系統(tǒng)的狀態(tài)及潮流分布，然后進(jìn)入步驟C；C：進(jìn)行惡劣天氣下的預(yù)想故障選取,并計(jì)算由該惡劣天氣引起故障的概率，然后進(jìn)入步驟D；D：在選取的預(yù)想故障下進(jìn)行潮流計(jì)算，然后進(jìn)入步驟E：E：判斷預(yù)想故障下潮流計(jì)算的結(jié)果是否收斂，如果出現(xiàn)潮流收斂，進(jìn)入步驟H；如果出現(xiàn)潮流不收斂，則進(jìn)入步驟F；F：切除部分負(fù)荷或增加發(fā)電機(jī)出力,以維持惡劣天氣引起的故障下電網(wǎng)潮流收斂，然后進(jìn)入步驟G；G：計(jì)算執(zhí)行步驟F操作所損失的負(fù)荷值，并在切除部分負(fù)荷或增加發(fā)電機(jī)出力后重新進(jìn)行潮流計(jì)算，然后進(jìn)入步驟H；H：計(jì)算靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和靜態(tài)安全綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)結(jié)果，輸出靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果。在本發(fā)明的步驟C中，預(yù)想故障包括由惡劣天氣引起的N-1單重故障和大范圍惡劣天氣引起的共因失效故障。在計(jì)算故障概率時，由惡劣天氣引起的N-1單重故障概率的計(jì)算公式為其中，λi為第i條線路或母線在惡劣天氣下的平均故障率，可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到，t為統(tǒng)計(jì)時間；由大范圍惡劣天氣引起的共因失效故障概率的計(jì)算公式為pg＝P(i)·P(m)，其中，P(i)和P(m)為同一惡劣天氣下線路或母線i和m停運(yùn)的概率，P(i)和P(m)的計(jì)算公式為ti為惡劣天氣下各元件的故障概率，n為輸電線路邏輯上串聯(lián)的元件個數(shù)。在本發(fā)明的步驟H中，靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)包括負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)R1、節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)R2和失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)R3。負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)R1、節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)R2和失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)R3的計(jì)算公式為Ri＝p·Si；靜態(tài)安全綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算公式為R＝∑Ri＝∑(p·Si)，其中，p為惡劣天氣下預(yù)想故障發(fā)生的概率，Si為第i種風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的后果值。各個風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)后果值的計(jì)算方法如下：1.第i條支路過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值的計(jì)算公式為當(dāng)時，S1i＝0,其中，Pi為第i條支路實(shí)際有功功率，Pimax為第i條支路最大傳輸功率，m為待定常數(shù)，取m＝1；多條支路均過負(fù)荷的系統(tǒng)過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值為每條支路過 負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值的總和。在第i條支路過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值的計(jì)算過程中，容易出現(xiàn)“遮蔽”缺陷現(xiàn)象?！罢诒巍比毕莠F(xiàn)象是指當(dāng)系統(tǒng)過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值由各元件過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值累加得到時，系統(tǒng)中存在許多重載或小越限情況的過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值可能大于只有一個大越限情況的過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值，然而，存在大越限的情況往往更為嚴(yán)重。當(dāng)支路負(fù)載率小于90％時，過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值為0；當(dāng)支路重載時，負(fù)載率在90％到100％之間，此時過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值在0到1之間取值；當(dāng)支路發(fā)生過載，負(fù)載率大于100％時，過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值為大于1的值。此時，過負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值不僅可以反映各支路過載的嚴(yán)重程度，也可以反映支路重載的嚴(yán)重程度。當(dāng)支路僅發(fā)生重載，但不存在過載情況時，離散型和越限型函數(shù)得到的后果值皆為0，表面系統(tǒng)不存在風(fēng)險(xiǎn)；但事實(shí)上，重載的系統(tǒng)在接近極限值的區(qū)域運(yùn)行，此時的系統(tǒng)隱含了危險(xiǎn)，任何擾動都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生過載。在重載情況下，連續(xù)型函數(shù)可以得到大于0的后果值，向調(diào)度運(yùn)行人員揭示了系統(tǒng)中的潛在過載風(fēng)險(xiǎn)。因此，在本發(fā)明中，m取值為1，可有效避免“遮蔽”缺陷的出現(xiàn)。2.第i個節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)后果值的計(jì)算公式為S2i＝(10×(Vmi-0.9))2m，當(dāng)Vmi＜0.9時，S2i＝0；式中Vmi為第i個節(jié)點(diǎn)或母線的電壓幅值，如上所述，m為待定常數(shù)，取m＝1，可有效避免“遮蔽”缺陷的出現(xiàn)。當(dāng)且僅當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值等于額定電壓時，第i個節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)后果值取0；當(dāng)幅值在規(guī)定的安全范圍內(nèi)波動時，第i個節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)后果值在0到1之間取 值；當(dāng)幅值越出電壓上下限后，第i個節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)后果值大于1。此時，第i個節(jié)點(diǎn)或母線電壓越限風(fēng)險(xiǎn)后果值不僅可以反映各節(jié)點(diǎn)電壓越限的嚴(yán)重程度，也可以反映電壓與電壓上下限間的接近程度，進(jìn)而揭示潛在的電壓越限風(fēng)險(xiǎn)。3.考慮負(fù)荷重要程度不同，失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)后果值計(jì)算公式為S3i＝∑γiPLoss,i，其中，γi為第i個負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷重要程度因素，一般工業(yè)負(fù)荷γi取1，民用及重要工業(yè)負(fù)荷γi取1.5，醫(yī)院政府等特殊供電負(fù)荷γi取2；PLoss,i為第i個負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷損失值。