一種并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障概率計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障概率計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1中，由隊條線路L1、L:、、…、L、并列運行和隊臺變壓器 丁1、丁2、1'3，_、_"％1^并列運行組成供電系統(tǒng)，假設(shè)負荷功率為5 [)(3[)=?[)+」(>)[))。這是在輸 電網(wǎng)和配電網(wǎng)中常見的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
[0003] 線路接于同一或多個電源，在不同的電源發(fā)電功率下其負荷率呈現(xiàn)不同的水平。 一旦接于某一電源的線路出現(xiàn)過負荷并退出運行，那么因過負荷而停送的功率將轉(zhuǎn)移到其 他線路上。如果停送功率很大，那么轉(zhuǎn)移功率也很大，往往會在其他線路產(chǎn)生連環(huán)過負荷， 導致進一步的連環(huán)故障事故。并列的變壓器高壓側(cè)連接線路，低壓側(cè)連接負荷。在不同負 荷需求水平下，變壓器有不同的負荷率水平。一旦某一臺變壓器出現(xiàn)過負荷并退出運行，那 么負荷功率將轉(zhuǎn)移到其他變壓器上。如果轉(zhuǎn)移功率很大，也將導致其他變壓器產(chǎn)生連環(huán)過 負荷，發(fā)生進一步的故障事故?？梢姡⒘羞\行線路和變壓器過負荷或連環(huán)過負荷都是由于 負荷波動過大以及線路和變壓器運行方式改變的不確定性和隨機性所導致的。
[0004] 如果并列運行的多條線路或多臺變壓器發(fā)生接地或短路故障而退出運行，那么也 會導致輸送功率轉(zhuǎn)移到其他線路或變壓器上。一旦轉(zhuǎn)移功率過大，同樣也會發(fā)生連環(huán)過負 荷事故，導致電網(wǎng)事故的擴大，造成更大影響和損失。而因故障產(chǎn)生的連環(huán)過負荷是由于線 路和變壓器健康狀態(tài)及負荷功率的不確定性和隨機性所導致的。
[0005] 針對電力系統(tǒng)連環(huán)過負荷和連環(huán)故障，以往通常采用潮流計算的方法來加以判斷 和確認，但是這種計算方法無法確定電網(wǎng)發(fā)生連環(huán)過負荷或連環(huán)故障的概率，更不能確定 發(fā)生連環(huán)過負荷或連環(huán)故障的次數(shù)及損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提出一種并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障概率的計算方 法，為確定連環(huán)故障發(fā)生次數(shù)、損失和風險提供技術(shù)方案，其基本原理是同時考慮電網(wǎng)運行 方式和負荷的不確定性和隨機性，通過電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)，在考 慮電網(wǎng)運行方式的不確定性時主要是引入變壓器、線路等設(shè)備的不確定性運行狀態(tài)，在考 慮負荷的不確定性時主要引入負荷的不確定性狀態(tài)，假設(shè)電網(wǎng)運行方式變化和負荷的波動 均服從正態(tài)分布，在概率分析的基礎(chǔ)上計算電網(wǎng)有功功率和無功功率損耗的平均值，為電 網(wǎng)調(diào)度運行提供必要的技術(shù)支撐。
[0007] 研究表明：并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障概率與下列因素有關(guān)：1) 一定運行周期內(nèi)線路 和變壓器故障概率；2) -定運行周期內(nèi)線路和變壓器過負荷概率；3)負荷水平。
[0008] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0009] -種并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障概率計算方法，所述的并列供電系統(tǒng)由隊條線路 Lp L2、L3、…、L&并列運行和隊臺變壓器Τ1Λ T2' T3、…、并列運行組成，假設(shè)負 荷功率為Sd (Sd= P D+jQD);其特征是：所述的方法包括以下步驟：
[0010] Sl從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取線路運行數(shù)據(jù)（包括線路故障次數(shù)、時間及其發(fā) 生的條件），采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條線路L1故障概率的泊松分布函數(shù)，確定參 數(shù) 從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取線路運行數(shù)據(jù)（包括線路過負荷次數(shù)、時間及其發(fā)生 的條件），采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條線路L1過負荷概率的泊松分布函數(shù)，確定參數(shù)
[0011] S2從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取變壓器運行數(shù)據(jù)（包括變壓器故障次數(shù)、時間及 其發(fā)生的條件），采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條臺變壓器T1故障概率的泊松分布函數(shù)， 確定參數(shù)類從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取變壓器運行數(shù)據(jù)（包括變壓器過負荷次數(shù)、時 間及其發(fā)生的條件），采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條臺變壓器T1過負荷概率的泊松分 布函數(shù)，確定參數(shù);
[0012] S3計算并列供電系統(tǒng)η次線路連環(huán)故障概率，計算公式為：
[0014] 式中pDU為因第i條線路發(fā)生過負荷并使這些線路退出運行時負荷功率Sd大于其 他臺線路允許最大輸送功率之和的概率；
[0015] S4計算并列供電系統(tǒng)η次變壓器連環(huán)故障概率，計算公式為：
[0017] 式中pDTl為因第i臺變壓器發(fā)生過負荷并使這些變壓器退出運行時負荷功率S d大 于其他臺變壓器允許最大輸送功率之和的概率；
[0018] S5計算并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障的概率，計算公式為：
[0020] 所述步驟S3中，并列供電系統(tǒng)隊次線路連環(huán)故障概率計算的步驟為：
[0021] S3. 1從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取潮流數(shù)據(jù)，包括視在功率、有功功率、無功功 率，采用蒙特卡羅模擬方法確定一條線路發(fā)生故障并使該條線路退出運行時，負荷功率Sd大于其他線路允許最大輸送功率之和的概率Pdu，其計算公式為：
[0023] 式中L_為\條線路中因一次線路連環(huán)故障而退出運行的線路的集合；
[0024] 計算并列供電系統(tǒng)一次線路連環(huán)故障概率，其計算公式為：
[0026] S3. 2從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取潮流數(shù)據(jù)，包括視在功率、有功功率、無功功 率，采用蒙特卡羅模擬方法確定兩條線路發(fā)生故障并使該兩條線路退出運行時負荷功率Sd大于其他線路允許最大輸送功率之和的概率Pdd其計算公式為：
[0028] 式中L_為\條線路中因兩次線路連環(huán)故障而退出運行的線路的集合；
[0029] 計算并列供電系統(tǒng)二次線路連環(huán)故障概率，其計算公式為：
[0031] S3. 3從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取潮流數(shù)據(jù)，采用蒙特卡羅模擬方法確定三條線 路發(fā)生故障并使該三條線路退出運行時負荷功率Sd大于其他線路允許最大輸送功率之和 的概率Pdu，其計算公式為：
[0033] 式中L_為\條線路中因三次線路連環(huán)故障而退出運行的線路的集合；
[0034] 計算并列供電系統(tǒng)三次線路連環(huán)故障概率，其計算公式為：
[0036] S3. 4重復計算NJ欠，直到計算并確定了并列供電系統(tǒng)N J欠線路連環(huán)故障概率。
[0037] 所述步驟S4中，并列供電系統(tǒng)隊次變壓器連環(huán)故障概率計算的計算步驟為：
[0038] S4. 1從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取潮流數(shù)據(jù)，采用蒙特卡羅模擬方法確定一臺變 壓器發(fā)生故障并且該臺變壓器退出運行時負荷功率Sd大于其他臺變壓器允許最大輸送功 率之和的概率PDU，其計算公式為：
[0040] 式中T_為N冶變壓器中因一次變壓器連環(huán)故障而退出運行的變壓器的集合；
[0041] 計算并列供電系統(tǒng)一次變壓器連環(huán)故障概率，其計算公式為：
[0043] S4. 2從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取潮流數(shù)據(jù)，采用蒙特卡羅模擬方法確定兩臺變 壓器發(fā)生故障并且該兩臺變壓器退出運行時負荷功率Sd大于其他變壓器允許最大輸送功 率之和的概率Pdpf2，其計算公式為：
[0045] 式中Τ_為N冶變壓器中因二次變壓器連環(huán)故障而退出運行的變壓器的集合；
[0046] 計算并列供電系統(tǒng)二次變壓器連環(huán)故障概率，其計算公式為：
[0048] S4. 3從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取潮流數(shù)據(jù)，采用蒙特卡羅模擬方法確定三臺變 壓器發(fā)生故障并且該三臺變壓器退出運行時負荷功率Sd大于其他變壓器允許最大輸送功 率之和的概率Pdt3，其計算公式為：
[0050] 式中T_為N冶變壓器中因三次變壓器連環(huán)故障而退出運行的變壓器的集合；
[0051] 計算并列供電系統(tǒng)三次變壓器連環(huán)故障概率，其計算公式為：
[0053] S4. 4重復計算隊次，直到計算并確定了并列供電系統(tǒng)Nt次變壓器連環(huán)故障概率。
[0054] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：利用本發(fā)明所提出的并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障概率計算方 法，可以計算出在一定運行周期（1小時、1天、1月、1年、5年、10年等）內(nèi)并列供電系統(tǒng)因 線路或變壓器故障或過負荷而發(fā)生連環(huán)故障的概率，為確定線路和變壓器最優(yōu)運行方式提 供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)運行、維修維護、設(shè)備更新等計劃提供技術(shù)方法，為電網(wǎng)調(diào)度運行控制 提供技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0055] 圖1是本發(fā)明所針對的并列供電系統(tǒng)組成和連接關(guān)系示意圖；
[0056] 圖2是本發(fā)明所提出的并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障概率計算方法的流程框圖。
[0057] 圖1中的附圖標記表示如下：1_并列運行的第一條線路，2-并列運行的第隊條線 路，3-變壓器高壓母線，4-并列運行的第一臺變壓器，5-并列運行的第Nt臺變壓器，6-變 壓器低壓母線，7-負荷。
【具體實施方式】
[0058] 下面參照附圖并結(jié)合實例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步詳細描述。
[0059] 本發(fā)明的并列供電系統(tǒng)連環(huán)故障概率計算方法實施例子，參見圖1，所述的并列供 電系統(tǒng)由Nlj條線路A、L2、L3.、…_、L吃并列運行和隊臺變壓器T 1、T2.、T3:、…、Tiif 并列運行組成，假設(shè)負荷功率為Sd (Sd= P D+jQD)。
[0060] 參見圖2,本方法包括以下公式及步驟：
[0062] 圖2中的步驟1描述線路故障概率的泊松分布函數(shù)確定及其參數(shù)計算的過程和方 法
[0063] 從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取并列運行線路的運行數(shù)據(jù)，按照抽取10年（15分鐘 或30分鐘、1小時作為每一個時段）的數(shù)據(jù)規(guī)模進行處理、計算和分析。重點抽取線路故障 次數(shù)、時間及其發(fā)生的條件等數(shù)據(jù)，采用概率分析方法驗證這些數(shù)據(jù)是否具備泊松分布特 征，并確定其概率分布函數(shù)。
[0064] 具體來說，采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條線路故障概率的泊松分布函數(shù)，確 定參數(shù)σ
[0065] 圖2中的步驟2描述線路過負荷概率的泊松分布函數(shù)確定及其參數(shù)計算的過程和 方法
[0066] 從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS獲取并列運行線路的運行數(shù)據(jù)（包括線路過負荷次數(shù)、 時間及其發(fā)生的條件），按照抽取10年（15分鐘或30分鐘、1小時作為每一個時段）的數(shù) 據(jù)規(guī)模進行處理、計算和分析。重點抽取線路過負荷次數(shù)、時間及其發(fā)生的條件等數(shù)據(jù)，采 用概率分析方法驗證這些數(shù)據(jù)是否具備泊松分布特征，并確定其概率分布函數(shù)。
[0067] 具體來說，采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條線路過負荷概率的泊松分布函數(shù)， 確定參數(shù)。
[0068] 圖2中的步驟3描述變壓器故障概率