一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法
【專利摘要】一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法，涉及一種電網(wǎng)停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法。當(dāng)全網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)生變化后，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果不準(zhǔn)確。本發(fā)明包括以下步驟：獲得輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的模型和量測(cè)數(shù)據(jù)；判斷數(shù)據(jù)的計(jì)算對(duì)象為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或研究數(shù)據(jù)；獲取修改信息，對(duì)模型和量測(cè)進(jìn)行修改；確定出概率值；進(jìn)行靜態(tài)安全分析，給出越限設(shè)備和停電設(shè)備；對(duì)于越限設(shè)備根據(jù)靈敏度轉(zhuǎn)換為切負(fù)荷量；進(jìn)行停電風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和可靠性指標(biāo)計(jì)算；當(dāng)計(jì)算的數(shù)據(jù)為研究數(shù)據(jù)時(shí)，與最近的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果比對(duì)，當(dāng)研究計(jì)算結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)大于實(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果時(shí)告警。本技術(shù)方案增加研究數(shù)據(jù)的計(jì)算，在檢修信息、負(fù)荷信息、運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，比對(duì)停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，提高評(píng)估準(zhǔn)確性和決策正確性。
【專利說明】-種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)是由大量元件組成的。系統(tǒng)發(fā)生故障的根本原因是這些元件的停運(yùn)，對(duì) 電力系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的前提是確定元件的停運(yùn)模型。引起元件停運(yùn)的原因較多，現(xiàn)有的 技術(shù)主要基于某種停運(yùn)要素對(duì)元件停運(yùn)模型進(jìn)行構(gòu)建；當(dāng)全網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)生變化，系統(tǒng)不能及 時(shí)調(diào)整，對(duì)于一些元?dú)饧耐＿\(yùn)造成誤判，從而導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果不準(zhǔn)確，影響決策的正確 性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn)， 提供一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法，以達(dá)到提高評(píng)估準(zhǔn)確性和決策正確 性的目的。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。
[0004] 一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法，其特征在于包括以下步驟：
[0005] 1)獲得輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的模型和量測(cè)數(shù)據(jù)；
[0006] 2)判斷數(shù)據(jù)的計(jì)算對(duì)象為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或研究數(shù)據(jù)；當(dāng)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)入步驟4); 當(dāng)為研究數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)入步驟3);
[0007] 3)獲取修改信息，根據(jù)獲取的修改信息對(duì)模型和量測(cè)進(jìn)行修改；修改信息為檢修 信息、負(fù)荷信息、運(yùn)行狀態(tài)信息中的一種或多種；
[0008] 4)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，對(duì)元件進(jìn)行概率計(jì)算，確定出概率值；
[0009] 5)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)安全分析，給出越限設(shè)備和停電設(shè)備；
[0010] 6)對(duì)于越限設(shè)備根據(jù)靈敏度轉(zhuǎn)換為切負(fù)荷量；
[0011] 7)進(jìn)行停電風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和可靠性指標(biāo)計(jì)算，計(jì)算包括：負(fù)荷削減概率、電力不足期 望值、電量不足期望值、電壓越限風(fēng)險(xiǎn)和元件過載風(fēng)險(xiǎn)；
[0012] 8)當(dāng)計(jì)算的數(shù)據(jù)為研究數(shù)據(jù)時(shí)，比對(duì)研究數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果和最近的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié) 果，當(dāng)研究計(jì)算結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)大于實(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果時(shí)告警。
[0013] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。
[0014] 負(fù)荷削減概率為在評(píng)估期間發(fā)生削減負(fù)荷的可能性；電力不足期望值為在評(píng)估期 間削減的平均負(fù)荷值；電量不足期望值為評(píng)估期間由于切負(fù)荷損失的電量值；元件過載風(fēng) 險(xiǎn)為評(píng)估期間發(fā)生元件或系統(tǒng)過載的風(fēng)險(xiǎn)。
[0015] 在進(jìn)行靜態(tài)安全分析時(shí)，
[0016] a)將地調(diào)、縣調(diào)、用戶的電網(wǎng)模型結(jié)合，進(jìn)行一體化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；
[0017] b)主網(wǎng)和配網(wǎng)的結(jié)合點(diǎn)是IOkV和20kV的出線開關(guān)，將主網(wǎng)和配網(wǎng)的網(wǎng)架進(jìn)行自 動(dòng)無縫的拼接；
[0018] C)拼接好后，區(qū)域以外的地調(diào)系統(tǒng)中掃描220kV線路、主變和母線；當(dāng)220KV線路 不存在檢修情況，則不掃描；
[0019] d)掃描地區(qū)電網(wǎng)，自動(dòng)生成地區(qū)電網(wǎng)的自動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)，并允許用戶二次編輯；
[0020] e)掃描地區(qū)電網(wǎng)，開斷每一條線路、變壓器、母線，仿真可能的備自投動(dòng)作，尋找失 電的IOkV負(fù)荷母線；對(duì)于每個(gè)失電的IOkV母線，尋找其在配網(wǎng)模型中供電的用戶，判斷該 用戶是否會(huì)失電或者降級(jí)；
[0021] f)掃描配網(wǎng)電網(wǎng)，開斷每一條饋線段，尋找受影響的用戶，判斷該用戶是否會(huì)失電 或者降級(jí)。
[0022] 在對(duì)于越限設(shè)備根據(jù)靈敏度轉(zhuǎn)換為切負(fù)荷量時(shí)，越限轉(zhuǎn)換為負(fù)荷損失采用靈敏度 分析進(jìn)行線路與負(fù)荷的相關(guān)性分析，即支路有功潮流對(duì)節(jié)點(diǎn)功率注入的靈敏度的方式，將 越限的有功潮流根據(jù)靈敏度分配到各個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)中；
[0023] 支路有功潮流對(duì)節(jié)點(diǎn)功率注入的靈敏度為：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)n有功功率注入增加 1 個(gè)單位時(shí)，指定支路ij上的有功潮流變化量；其計(jì)算公式為

【權(quán)利要求】
1. 一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 獲得輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的模型和量測(cè)數(shù)據(jù)； 2) 判斷數(shù)據(jù)的計(jì)算對(duì)象為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或研究數(shù)據(jù)；當(dāng)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)入步驟4);當(dāng)為 研究數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)入步驟3); 3) 獲取修改信息，根據(jù)獲取的修改信息對(duì)模型和量測(cè)進(jìn)行修改；修改信息為檢修信 息、負(fù)荷信息、運(yùn)行狀態(tài)信息中的一種或多種； 4) 根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，對(duì)元件進(jìn)行概率計(jì)算，確定出概率值； 5) 根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)安全分析，給出越限設(shè)備和停電設(shè)備； 6) 對(duì)于越限設(shè)備根據(jù)靈敏度轉(zhuǎn)換為切負(fù)荷量； 7) 進(jìn)行停電風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和可靠性指標(biāo)計(jì)算，計(jì)算包括：負(fù)荷削減概率、電力不足期望值、 電量不足期望值、電壓越限風(fēng)險(xiǎn)和元件過載風(fēng)險(xiǎn)； 8) 當(dāng)計(jì)算的數(shù)據(jù)為研究數(shù)據(jù)時(shí)，比對(duì)研究數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果和最近的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果， 當(dāng)研究計(jì)算結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)大于實(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果時(shí)告警。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法，其特征在 于：在進(jìn)行靜態(tài)安全分析時(shí)， a) 將地調(diào)、縣調(diào)、用戶的電網(wǎng)模型結(jié)合，進(jìn)行一體化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估； b) 主網(wǎng)和配網(wǎng)的結(jié)合點(diǎn)是IOkV和20kV的出線開關(guān)，將主網(wǎng)和配網(wǎng)的網(wǎng)架進(jìn)行自動(dòng)無 縫的拼接； c) 拼接好后，區(qū)域以外的地調(diào)系統(tǒng)中掃描220kV線路、主變和母線；當(dāng)220KV線路不存 在檢修情況，則不掃描； d) 掃描地區(qū)電網(wǎng)，自動(dòng)生成地區(qū)電網(wǎng)的自動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)，并允許用戶二次編輯； e) 掃描地區(qū)電網(wǎng)，開斷每一條線路、變壓器、母線，仿真可能的備自投動(dòng)作，尋找失電的 IOkV負(fù)荷母線；對(duì)于每個(gè)失電的IOkV母線，尋找其在配網(wǎng)模型中供電的用戶，判斷該用戶 是否會(huì)失電或者降級(jí)； f) 掃描配網(wǎng)電網(wǎng)，開斷每一條饋線段，尋找受影響的用戶，判斷該用戶是否會(huì)失電或者 降級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法，其特征在 于：負(fù)荷削減概率為在評(píng)估期間發(fā)生削減負(fù)荷的可能性；電力不足期望值為在評(píng)估期間削 減的平均負(fù)荷值；電量不足期望值為評(píng)估期間由于切負(fù)荷損失的電量值；元件過載風(fēng)險(xiǎn)為 評(píng)估期間發(fā)生元件或系統(tǒng)過載的風(fēng)險(xiǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法，其特征在 于：在對(duì)于越限設(shè)備根據(jù)靈敏度轉(zhuǎn)換為切負(fù)荷量時(shí)，越限轉(zhuǎn)換為負(fù)荷損失采用靈敏度分析 進(jìn)行線路與負(fù)荷的相關(guān)性分析，即支路有功潮流對(duì)節(jié)點(diǎn)功率注入的靈敏度的方式，將越限 的有功潮流根據(jù)靈敏度分配到各個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)中； 支路有功潮流對(duì)節(jié)點(diǎn)功率注入的靈敏度為：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)η有功功率注入增加1個(gè)單 位時(shí)，指定支路ij上的有功潮流變化量；其計(jì)算公式為
式中：Pu為線路ij始端有功潮流；Θ為母線電壓相角差；V為母線電壓幅值；Λ p、AQ 為潮流方程的殘差向量（2n_2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全網(wǎng)拓樸的停電風(fēng)險(xiǎn)與可靠性分析方法，其特征在 于：停電風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和可靠性指標(biāo)計(jì)算，還包括基礎(chǔ)停運(yùn)率計(jì)算、故障停運(yùn)率計(jì)算、模型組合 與拓?fù)浞治?、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算； 1) 基礎(chǔ)停運(yùn)率計(jì)算根據(jù)不同的配電網(wǎng)元件，設(shè)置不同的計(jì)算模型，增加強(qiáng)迫停運(yùn)、共同 模式故障停運(yùn)、環(huán)境相依停運(yùn)、老化失效停運(yùn)、半強(qiáng)迫停運(yùn)中的一種或多種停運(yùn)方式，計(jì)算 總的基礎(chǔ)停運(yùn)概率；配電網(wǎng)元件包括：發(fā)電機(jī)、線路、變壓器、斷路器、電容電抗器、隔離開 關(guān)和母線； 2) 故障停運(yùn)率計(jì)算包括雷擊停運(yùn)率、大風(fēng)停運(yùn)率、外力停運(yùn)率、鳥害停運(yùn)率、設(shè)備本身 停運(yùn)率； a) 雷擊停運(yùn)率計(jì)算公式：λ thuderi 一 ^ AEEAI *Laeeai5IiM 式中：M為天氣因子，雷雨天氣為1，否則為0, λΑΚΕΑΙ為雷電統(tǒng)計(jì)區(qū)域的線路雷擊故障 率，單位為次Al〇〇km*l雷電日），Lakeai為處在該區(qū)域內(nèi)的線路長度，單位km ; b) 大風(fēng)停運(yùn)計(jì)算公式：
L為線路在該氣候區(qū)內(nèi)的長度，Abase為正常天氣情況下的失效率，風(fēng)速，Corai為臨界風(fēng) 速；CP為尺度參數(shù)； c) 外力停運(yùn)率計(jì)算公式： 入 fraxei =入 force^LforCe 式中Lf^為線路處于外力破壞區(qū)域的長度，若線路不在外力破壞區(qū)域取值為0, λ 為外力引發(fā)的線路故障 d) 鳥害停運(yùn)公式： X Mrdi ^ bird^^bird 式中Ltod為線路處于鳥害地區(qū)的長度，若線路不在鳥害區(qū)域取值為0。λ btel為鳥害引 發(fā)的線路故障率，單位為次AlOOkm*日），其值根據(jù)月份變化而變化，可由下式計(jì)算得到。 e) 設(shè)備本身停運(yùn)率公式： 入 devicei 入 device^^device^^device LdeviM為線路的長度，Xdevira為設(shè)備引發(fā)的線路故障率，單位為次AlOOkm*日），可由 下式計(jì)算得到：
3) 模型組合與拓?fù)浞治? a) 掃描地區(qū)電網(wǎng)，自動(dòng)生成地區(qū)電網(wǎng)的自動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)，并允許用戶二次編輯。 b) 掃描地區(qū)電網(wǎng)，開斷每一條線路、變壓器、母線，仿真可能的設(shè)備自投動(dòng)作，尋找失電 的IOkV負(fù)荷母線，對(duì)于每個(gè)失電的IOkV母線，尋找其在配網(wǎng)模型中供電的用戶，判斷該用 戶是否會(huì)失電或者降級(jí)。 c) 掃描配網(wǎng)電網(wǎng)，開斷每一條饋線段，尋找受影響的用戶，判斷該用戶是否會(huì)失電； 4) 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算 采用狀態(tài)枚舉法計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)；并按照事故性質(zhì)和可能造成的損害程度分為若干級(jí)，級(jí)別 越尚，風(fēng)險(xiǎn)越大。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104392083SQ201410344965
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】王康元, 吳 琳, 周煒, 譚勇桂, 何安宏, 吳雪瓊, 王成現(xiàn), 承軼青, 王紀(jì)軍, 程偉華, 陳志剛, 莊嶺, 譚晶, 黃高攀 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 浙江大學(xué), 國電南瑞科技股份有限公司, 江蘇省電力公司