本發(fā)明涉及一種基于負(fù)荷損失的電網(wǎng)安全風(fēng)險評估方法，屬于電力系統(tǒng)靜態(tài)安全風(fēng)險評估領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電力是支撐國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)和公用事業(yè)，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對電力的依賴程度也越來越高，電網(wǎng)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施，這就對電網(wǎng)的安全運行特別是提前評估安全風(fēng)險點并制定風(fēng)險控制預(yù)案提出了較高的要求，所以不論是220kv及以上的主電網(wǎng)，還是110kv及以下的配電網(wǎng)，電網(wǎng)安全以向來是電力管理者重視及關(guān)注的重要方面，針對電網(wǎng)的安全風(fēng)險評估也是電網(wǎng)公司關(guān)注的重要研究領(lǐng)域，而電網(wǎng)靜態(tài)安全風(fēng)險評估方法和理論經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，常用方法包括以下三種：

(1)確定性分析方法

確定性分析方法，其是給定系統(tǒng)的拓?fù)浼皡?shù)、運行方式及擾動方式，沒有考慮不同的運行條件和事故發(fā)生的可能性，對事故集的選擇帶有任意性；

(2)概率分析方法

概率分析方法克服了確定性分析方法的不足，但往往對不同事故造成的后果的嚴(yán)重程度不加區(qū)別，會影響許多事故的預(yù)防措施，不能評價其性價比，不能為系統(tǒng)安全因素與經(jīng)濟(jì)因素之間的取舍提供決策支持；

(3)風(fēng)險分析方法

風(fēng)險理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是一個新興的課題，風(fēng)險分析作為電力系統(tǒng)傳統(tǒng)分析方法的拓展，廣泛地應(yīng)用于電力系的規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備檢修、安全分析、預(yù)防控制等領(lǐng)域，但是其需要基于電網(wǎng)的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立一套科學(xué)、合理以及可操作性強(qiáng)的風(fēng)險評估模型。

然而，現(xiàn)有的110kv及以下電網(wǎng)由于其固有的饋供運行方式及片區(qū)內(nèi)有限的電網(wǎng)規(guī)模仍存在供電薄弱環(huán)節(jié)，在電網(wǎng)檢修或故障方式下仍存在極大的失負(fù)荷風(fēng)險。長期以來，電力工作者重點專注于220kv及以上輸電網(wǎng)的安全性分析和評估體系研究，對于110kv及以下配電網(wǎng)的安全性分析尚未形成統(tǒng)一完整的評價體系。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于負(fù)荷損失的電網(wǎng)安全風(fēng)險評估方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于負(fù)荷損失的電網(wǎng)安全風(fēng)險評估方法，包括，

構(gòu)建線路故障風(fēng)險因子函數(shù)p^*；

基于故障風(fēng)險因子函數(shù)p^*，構(gòu)建線路檢修狀態(tài)下故障風(fēng)險概率函數(shù)

構(gòu)建故障后負(fù)荷損失率函數(shù)pfl；

基于效用函數(shù)構(gòu)建失負(fù)荷嚴(yán)重度函數(shù)sfl(c/e)；

將線路檢修狀態(tài)下故障風(fēng)險概率函數(shù)與失負(fù)荷嚴(yán)重度函數(shù)sfl(c/e)相乘得到失負(fù)荷風(fēng)險指標(biāo)函數(shù)即在線路檢修狀態(tài)下，線路發(fā)生故障的風(fēng)險指標(biāo)評價模型；

采集待評估電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用風(fēng)險指標(biāo)評價模型，計算出待評估電網(wǎng)的失負(fù)荷風(fēng)險指標(biāo)。

線路故障風(fēng)險因子函數(shù)p^*為，

p^*＝年均故障次數(shù)/線路總長度

其中,年均故障次數(shù)等于年均跳閘次數(shù)。

線路檢修狀態(tài)下故障風(fēng)險概率函數(shù)p為，

其中，l為線路檢修長度，t′為線路檢修時間，是在時間集合xt下故障e出現(xiàn)的概率。

故障后負(fù)荷損失率函數(shù)pfl為，

其中，為損失的第i個用戶容量，為第i個被切除用戶的供電等級因子，為第j個用戶容量，為第j個用戶的供電等級因子，nfc為故障時考慮相應(yīng)轉(zhuǎn)供方案后的所有損失的用戶數(shù)，nsc為總用戶數(shù)。

失負(fù)荷嚴(yán)重度函數(shù)sfl(c/e)為，

其中，c是不確定故障造成的后果，sfl(c/e)是在故障e發(fā)生下產(chǎn)生c的嚴(yán)重程度，t為故障修復(fù)平均時間，t為決策者評估后預(yù)期故障修復(fù)時間。

失負(fù)荷風(fēng)險指標(biāo)函數(shù)為，

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括待評估電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及風(fēng)險指標(biāo)評價模型中需要的參數(shù)。

如果待評估電網(wǎng)是同塔雙輻射結(jié)構(gòu)，那么線路檢修狀態(tài)下故障風(fēng)險概率為1。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明有效建立了110kv及以下配電網(wǎng)安全風(fēng)險評估模型，有助于電網(wǎng)管理者清晰的認(rèn)識系統(tǒng)運行中存在的運行風(fēng)險點，根據(jù)相應(yīng)的風(fēng)險等級制定相應(yīng)的預(yù)防控制策略，并通過預(yù)防控制措施調(diào)整優(yōu)化系統(tǒng)的運行狀態(tài)，使其遠(yuǎn)離隱患運行點并運行在安全范圍以內(nèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種基于負(fù)荷損失的電網(wǎng)安全風(fēng)險評估方法，包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)建線路故障風(fēng)險因子函數(shù)p^*。

線路故障風(fēng)險因子函數(shù)p^*為，

p^*＝年均故障次數(shù)/線路總長度

其中,年均故障次數(shù)等于年均跳閘次數(shù)。

步驟2，基于故障風(fēng)險因子函數(shù)p^*，構(gòu)建線路檢修狀態(tài)下故障風(fēng)險概率函數(shù)

線路檢修狀態(tài)下故障風(fēng)險概率函數(shù)p為，

其中，l為線路檢修長度，t′為線路檢修時間，是在時間集合xt下故障e出現(xiàn)的概率。

步驟3，構(gòu)建故障后負(fù)荷損失率函數(shù)pfl。

在配電網(wǎng)實際系統(tǒng)中，發(fā)生故障后，負(fù)荷損失分為兩部分，可轉(zhuǎn)移負(fù)荷和不可轉(zhuǎn)移負(fù)荷，且電力用戶的重要程度各不一樣，具體的體現(xiàn)就是供電優(yōu)先級的不同，優(yōu)先級越高的用戶，對供電可靠性的要求也就越高，基于此，引入供電等級因子，供電等級因子越大，優(yōu)先級越高。

故障后負(fù)荷損失率函數(shù)pfl為，

其中，為損失的第i個用戶容量，為第i個被切除用戶的供電等級因子，為第j個用戶容量，為第j個用戶的供電等級因子，nfc為故障時考慮相應(yīng)轉(zhuǎn)供方案后的所有損失的用戶數(shù)，nsc為總用戶數(shù)。

步驟4，基于效用函數(shù)構(gòu)建失負(fù)荷嚴(yán)重度函數(shù)sfl(c/e)。

數(shù)學(xué)界具有多種嚴(yán)重度函數(shù)具體構(gòu)造方法，方法繁多，在電網(wǎng)安全風(fēng)險評估領(lǐng)域常用的衡量風(fēng)險嚴(yán)重度的理論為效用理論，本發(fā)明中將效用理論引入到電力系統(tǒng)安全風(fēng)險領(lǐng)域，根據(jù)故障效用函數(shù)的性質(zhì)，選擇指數(shù)型效用函數(shù)，而本申請是基于負(fù)荷損失的風(fēng)險評估，所以負(fù)荷損失率越大，嚴(yán)重度函數(shù)值越高，根據(jù)上述分析，得到基于效用函數(shù)的失負(fù)荷嚴(yán)重度函數(shù)如下：

其中，c是不確定故障造成的后果，sfl(c/e)是在故障e發(fā)生下產(chǎn)生c的嚴(yán)重程度，t為故障修復(fù)平均時間，t為決策者評估后預(yù)期故障修復(fù)時間，與變電站所在供電區(qū)域分類密切相關(guān)。

步驟5，將線路檢修狀態(tài)下故障風(fēng)險概率函數(shù)與失負(fù)荷嚴(yán)重度函數(shù)sfl(c/e)相乘得到失負(fù)荷風(fēng)險指標(biāo)函數(shù)即在線路檢修狀態(tài)下，線路發(fā)生故障的風(fēng)險指標(biāo)評價模型。

失負(fù)荷風(fēng)險指標(biāo)函數(shù)為：

步驟6，采集待評估電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用風(fēng)險指標(biāo)評價模型，計算出待評估電網(wǎng)的失負(fù)荷風(fēng)險指標(biāo)。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括待評估電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及風(fēng)險指標(biāo)評價模型中需要的參數(shù)。如果待評估電網(wǎng)是同塔雙輻射結(jié)構(gòu)，那么線路檢修狀態(tài)下故障風(fēng)險概率為1；風(fēng)險指標(biāo)評價模型中需要的參數(shù)，包括網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、負(fù)荷大小、供電等級因子、線路長度、預(yù)期故障修復(fù)時間(由所在供電區(qū)域分類決定)、總用戶數(shù)、損失的用戶數(shù)、故障修復(fù)平均時間等。

下面給出一具體實施案例，以江蘇某地級市電網(wǎng)110kv新區(qū)變?yōu)槔?，具體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表一所示(表一中有部分沒有寫出，如檢修時間等，需電網(wǎng)運行部門現(xiàn)場確認(rèn))，故障修復(fù)平均時間根據(jù)實際統(tǒng)計所得，具體入表二所示，將數(shù)據(jù)帶入模型，進(jìn)行計算。

表一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表二故障修復(fù)平均時間

由資料可知，此地級市電網(wǎng)共有110kv線路197條，總長度約1926千米，而其電網(wǎng)2014～2016年平均每年110kv線路跳閘25次，每公里線路特定時間段發(fā)生跳閘的風(fēng)險因子為25/1926＝0.013次/km·年＝1.484×10^-6次/km·h。

新區(qū)變線路檢修狀態(tài)下n-1故障風(fēng)險計算。

110kv新區(qū)變在110kv新區(qū)～寺巷線路檢修時間段內(nèi)，110kv新區(qū)～白馬線路發(fā)生跳閘的概率為：

110kv新區(qū)～白馬發(fā)生跳閘后新區(qū)變負(fù)荷損失率(根據(jù)負(fù)荷重要性等級，從1級用戶至4級用戶供電等級因子r依次為1、0.8、0.6、0.4)：

由于新區(qū)變位于a類供電區(qū)域，其供電恢復(fù)時間應(yīng)為30分鐘內(nèi)，所以其基于效用函數(shù)的失負(fù)荷嚴(yán)重函數(shù)為：

最終得出基于失負(fù)荷實時風(fēng)險指標(biāo)為：

上述方法建立了110kv及以下配電網(wǎng)安全風(fēng)險評估模型，有助于電網(wǎng)管理者清晰的認(rèn)識系統(tǒng)運行中存在的運行風(fēng)險點，根據(jù)相應(yīng)的風(fēng)險等級制定相應(yīng)的預(yù)防控制策略，并通過預(yù)防控制措施調(diào)整優(yōu)化系統(tǒng)的運行狀態(tài)，使其遠(yuǎn)離隱患運行點并運行在安全范圍以內(nèi)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。