CN103093276B - 一种城市电网风险评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的城市电网风险评估方法，综合考虑高压部分的输电网和低压部分的配电网，将二者实现对接后形成一体化电网分析模型，综合考虑二者之间的互相影响，使得分析结果更加准确。并且，考虑到将输电网和配电网之间的数据进行融合后具有庞大的数据量，因此本发明中采用以每一个220KV变电站供电片网为分析单元将整个城市电网拆分成不同的小的分析单元的形式进行分析，在进行风险评估时大大简化了分析模型，可以有效提高分析的效率和分析的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一套计算机辅助电网检修系统，具体涉及一种城市电网风险评估方法。
背景技术
现阶段城市电网的调度运行决策基本是被动型，当事故发生时再采取隔离故障、恢复供电等补救措施，因为没有事先的预案分析和准备，在有限的决策时间内，调度控制恢复的效果常常达不到最优状态。要提高供电可靠性则需要对城市电网存在的潜在隐患能够提前预知，这样就会做到防患于未然。因此研究当前城市电网运行的可靠性并进行风险评估就显得尤为重要。
对于城市电网来说，包括属于高压段的输电网和属于低压段的配电网。由于对输电网和配电网进行一体化的分析，数据量太大，影响分析效率和分析精度，因此现有的城市电网风险评估主要有配电网模型分析方法和输电网模型分析方法。
配电网模型分析方法中，只考虑配电网的低压部分，将输电网的高压部分设定为固定的电源值，因此在考虑对城市电网的风险评估时，其上游的输电网线路始终固定不变的，这种分析方法并不准确，因为当配电网内的安全装置有动作时，其一定会对输电网的状态造成影响，而此时如果将输电网固化成一个不受配电网安全动作影响的固定的电源值，会导致在进行风险评估时准确程度不高。
相应的，输电网模型分析方法中，只考虑输电网的高压部分，将配电网的低压部分设定为固定的负荷值，因此在考虑对城市电网的风险评估时，其下游的配电网线路始终是固定不变的，如前所述，由于配电网内的安全装置有动作时，一定会对输电网的状态造成影响，而将配电网固化成固定负荷后，输电网不会受到配电网的影响也是不符合实际运行规律的，因此采用输电网模型对城市电网进行风险评估也是不准确的。
综上所述，对于城市电网来说，要获得准确的风险评估结果，需要综合考虑配电网的低压部分和输电网的高压部分。而直接将现有技术中的配电网模型和输电网模型融合在一起，这两部分依然是各自独立的模型，相互之间的影响依然无法体现，只能单纯的按照配电网模型对城市电网进行风险评估后再结合上单纯按照输电网模型对城市电网进行风险评估后，由工作人员凭经验给出风险评估值，采用这种方法的可靠性依然很低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中对城市电网进行风险评估时，需要依靠工作人员的经验因此效率低且可靠性差，从而提供一种具有较高可靠性的可自动进行的城市电网风险评估方法。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种城市电网风险评估方法，包括如下步骤：
S1：提取目标城市电网系统中的配电网模型和输电网模型；所述配电网模型和所述输电网模型为拓扑结构，所述拓扑结构以城市电网中的实际导电设备为对象，在所述拓扑结构中记录每一对象的属性参数以及ID信息；其中两个对象之间的连接端点用节点来表示，每一节点具有一个特定编号，且所述配电网模型和所述输电网模型的所有节点的编号在各自的模型描述中具有唯一性；
S2：获得一体化电网拓扑模型，包括如下步骤：
S21：提取所述配电网模型和所述输电网模型中对象的属性参数及ID信息，存入数据缓冲区；
S22：获取所述配电网模型和所述输电网模型中的属性参数及ID信息相同的重叠对象，所述重叠对象形成所述配电网模型和所述输电网模型的边界区域；
S23：在所述输电网模型中，沿着电压由高到低的方向，切除输电网模型的边界区域之后的对象，同时将输电网模型中的边界对象与被切除的对象直接连接的端口节点编号置空，获得切除边界外部区域后的待对接的输电网模型；
S24：在所述配电网模型中，沿着电压由低到高的方向，切除配电网模型的边界区域之后的对象，同时将配电网模型中的边界对象与被切除的对象直接连接的端口节点编号置空，获得切除边界外部区域后的待对接的配电网模型；
S25：删除所述待对接的输电网模型中的边界对象，并将所述待对接的输电网模型中的边界对象内侧的节点编号赋给所述待对接的配电网模型中保留的边界对象的外侧节点，并且保证待对接的输电网模型和配电网模型中节点号的全局唯一性，实现所述输电网模型和所述配电网模型的对接形成一体化拓扑结构，存入所述数据缓冲区；
S26：所述数据缓冲区内的一体化拓扑结构和对象的属性参数及ID信息组成完整的一体化电网拓扑模型；
S3：选择所述一体化电网拓扑模型中的每一个220KV变电站供电片网为分析单元，对于每一所述分析单元进行风险评估，获得每一个所述分析单元中的危险事件及其风险评估数值与内容；
所述步骤S3中获取220KV变电站供电片网的步骤如下：
S31a：以220kV变电站内的高压侧母线为起点，沿着其拓扑关系向低压侧延伸，检测各开关类对象的分合状态，延伸过程中联通的所有节点均设置一标志位，具有相同标志位的所有节点均属于同一分析单元；
若同一开关的双端节点具有不同的标志位，则该开关为不同分析单元之间的联络开关。
S4：当所述目标城市电网系统中的所有的分析单元均完成风险评估后将所述目标城市电网中的所有的潜在危险事件及其对应的事故等级风险评估数值和结果输出。
所述步骤S1中，以XML文档或通过内部API函数从所述目标城市电网系统中提取所述配电网模型和所述输电网模型。
所述步骤S2中，所述输电网模型、所述配电网模型、所述待对接的输电网模型、所述待对接的配电网模型中的边界对象为10kV变电站内的降压变压器、母线或10kV出线开关。
在所述步骤S3中对所述分析单元进行风险评估的步骤如下：
S31：根据所述分析单元中每一对象的状态，计算该分析单元的初始潮流数值；
S32：采用预想事故类在所述初始潮流数值基础上产生新的故障后：
S321：根据该分析单元中的备用电源自投装置的动作结果，重新修正备用电源自投装置动作后的新的分析单元的范围，根据新的分析单元的范围计算新的潮流数值，并获取失电区域及其覆盖的对象，校验每一分析单元范围内对象的运行状态；
S322：若该分析单元中具有分布式或集中式10kV馈线自动化装置，则根据自动控制装置的动作结果对形成的所述新的分析单元范围和所述新的初始潮流数值进行重新计算；
S323：若该分析单元中具备由人工进行负荷转移操作的环网回路，但无对应的自动控制装置，则考虑具备一定时延的人工进行负荷转移操作的效果，从而对形成的所述新的分析单元范围和所述新的初始潮流数值进行区间调整；
S33：若在该分析单元中的某些负荷只有一个电源端，则当该电源端失电时，这些负荷处于永久性失电的状态。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的城市电网风险评估方法，综合考虑高压部分的输电网和低压部分的配电网，将二者实现对接后形成一体化电网分析模型，综合考虑二者之间的互相影响，使得分析结果更加准确。并且，考虑到将输电网和配电网之间的数据进行融合后具有庞大的数据量，因此本发明中采用以每一个220KV变电站供电片网为分析单元将整个城市电网拆分成不同的小的分析单元的形式进行分析，在进行风险评估时大大简化了分析模型，可以有效提高分析的效率和分析的可靠性。
(2)本发明所述的城市电网风险评估方法，充分考虑到在实际过程中会影响分析结果的因素，当在对每个分析单元进行风险评估时，考虑到分析单元中不具有自动控制装置，由人工进行负荷转移的操作时，将其与自动控制装置进行负荷转移操作的时延差考虑进来，再对初始潮流数值进行修正可以获得更为准确的结果，从而在进行风险评估时能够得到更为准确的结果。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1是本发明所述电网拓扑模型的结构示意图；
图2是本发明形成所述一体化电网拓扑模型图的流程图；
图3a-图3e是本发明所述配电网模型和所述输电网模型对接过程的结构示意图。
具体实施方式
本实施例提供一种城市电网风险评估方法，包括如下步骤：
S1：提取目标城市电网系统中的配电网模型和输电网模型；所述配电网模型和所述输电网模型为拓扑结构，所述拓扑结构以城市电网中的实际导电设备为对象，在所述拓扑结构中记录每一对象的属性参数以及ID信息；其中两个对象之间的连接端点用节点来表示，每一节点具有一个特定编号，且所述配电网模型和所述输电网模型的所有节点的编号在各自的模型描述中具有唯一性；其中，本步骤可以采用以XML(Extensible Markup Language)文档或通过内部API(Application Programming Interface)函数从所述目标城市电网系统中提取所述配电网模型和所述输电网模型。
以图1为例，图中的110KV响水洞变电站即为一个对象，该变电站有2个编号为646和编号为627的出线开关，开关有两个节点分别具有各自的编号，通过与线路的节点关联而与外部的环网柜等设备对象实现连接，从而形成表达电网拓扑结构的模型描述。
S2：获得一体化电网拓扑模型，流程如图2所示，具体包括如下步骤：
S21：提取所述配电网模型和所述输电网模型中对象的属性参数及ID信息，存入数据缓冲区；
S22：获取所述配电网模型和所述输电网模型中的属性参数及ID信息相同的重叠对象，所述重叠对象形成所述配电网模型和所述输电网模型的边界区域；
以图3a为例，所述输电网模型和所述配电网模型中，有两个设备对象为边界设备，分别是变压器和开关，它们在各自的输电网和配电网模型中具有相同的属性参数及ID信息，变压器有3个端口节点，开关有2个端口节点，但是由于输电网模型和所述配电网模型中具有不同的编号系统，因此这五个节点在所述输电网模型中和在所述配电网模型中具有不同的编号信息。设在所述输电网模型中边界上五个节点的编号分别为11,12,13,14,15，如图3a所示。设在所述配电网模型中边界上五个节点的编号分别为21，22,23,24,25，如图3c所示。
图3a中是未对接之前的所述输电网模型，将所述输电网模型划分为三部分，图3a中最左边(将其定义为所述输电网模型边界内侧)为所述输电网内部模型，中间部分为所述输电网和所述配电网间的边界，最右边(将其定义为所述输电网模型边界外侧)；
S23：在所述输电网模型中，沿着电压由高到低的方向(也即沿着所述输电网模型从内侧向外侧的方向)，切除输电网模型的边界区域之后的对象也即切除所述输电网模型边界外侧的对象，同时将输电网模型中的边界对象与被切除的对象直接连接的对象端口节点的编号置空，获得待对接的输电网模型；其中置空的含义是指：其不与边界外侧的对象有连接关系。如图3b所示，边界部分的五个节点中，编号为13,14,15的三个节点被置空。
S24：图3c中是未对接之前的所述配电网模型，将所述配电网模型划分为三部分，图3c中最右边(将其定义为所述配电网模型边界内侧)为所述配电网内部模型，中间部分为所述输电网和所述配电网间的边界，最左边(将其定义为所述配电网模型边界外侧)；
在所述配电网模型中，沿着电压由低到高的方向(也即沿着所述配电网模型从内侧向外侧的方向)，切除配电网模型的边界区域之后的对象，同时将配电网模型中的边界对象与被切除的对象直接连接的对象端口节点的编号置空，获得待对接的配电网模型；如图3d所示，其中边界上编号为24,25的节点被置空。
S25：将所述待对接的输电网模型中一侧的边界对象删除，并将所述待对接的输电网模型中的边界对象内侧节点编号赋给被保留的边界设备对象的外侧节点，实现所述输电网模型和所述配电网模型的对接形成一体化拓扑结构，存入所述数据缓冲区；如图3e所示，其边界上节点编号为11,12,21,22,23，在边界的两侧分别为输电网内部的完整描述和配电网模型中的完整描述。而在对接后的一体化拓扑结构中，边界内侧为输电网模型内部的完整描述，边界外侧为配电网模型的完整描述，边界部分的节点编号在对接过程中也实现了全网唯一。
S26：将所述步骤S21获得的属性参数及ID信息与所述步骤S25获得的一体化拓扑结构组成完整的一体化电网拓扑模型；其中，所述输电网模型、所述配电网模型、所述待对接的输电网模型、所述待对接的配电网模型中的中的边界对象一般为10kV变电站内的降压变压器、母线或10kV出线开关。
S3：选择所述一体化电网拓扑模型中的每一个220KV变电站供电片网为分析单元，对于每一所述分析单元进行风险评估，获得每一个所述分析单元中的危险事件及其风险评估数值与内容；其中获取220KV变电站供电片网的步骤如下：
S31a：以220kV变电站内的高压侧母线为起点，沿着其拓扑关系向低压侧延伸，检测开关类对象的分合状态，延伸过程中联通的所有节点均设置一标志位，具有相同标志位的所有节点均属于同一分析单元；若同一开关的双端节点具有不同的标志位，则该开关为不同分析单元(220供电片网)之间的联络开关。
其中对所述分析单元进行风险评估的步骤如下：
S31：根据所述分析单元中每一对象的状态，计算该分析单元的初始潮流数值；
S32：采用预想事故类在所述初始潮流数值基础上产生新的故障后：
S321：根据该分析单元中的备用电源自投装置的动作结果，重新修正备用电源自投装置动作后的新的分析单元的范围，根据新的分析单元的范围计算新的潮流数值，并获取失电区域及其覆盖的对象，校验每一分析单元范围内对象的运行状态；
S322：若该分析单元中具有分布式或集中式10kV馈线自动化装置，则根据自动控制装置的动作结果对形成的所述新的分析单元范围和所述新的初始潮流数值进行调整；
S323：若该分析单元中具备由人工进行负荷转移操作的环网回路，但无对应的自动控制装置，则考虑具备一定时延的人工进行负荷转移操作的效果，从而对形成的所述新的分析单元范围和所述新的初始潮流数值进行区间调整；
S33：若在该分析单元中的某些负荷只有一个电源端，则当该电源端失电时，这些负荷处于永久性失电的状态。
上述的初始潮流数值计算方法和初始潮流数值方法，在电网分析中属于常用的分析方法，是本领域技术人员惯用的技术手段，在本申请中不再详述。
S4：当所述目标城市电网系统中的所有的分析单元均完成风险评估后将所述目标城市电网中的所有的潜在危险事件及其对应的事故等级风险评估数值和结果输出。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种城市电网风险评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：提取目标城市电网系统中的配电网模型和输电网模型；所述配电网模型和所述输电网模型为拓扑结构，所述拓扑结构以城市电网中的实际导电设备为对象，在所述拓扑结构中记录每一对象的属性参数以及ID信息；其中两个对象之间的连接端点用节点来表示，每一节点具有一个特定编号，且所述配电网模型和所述输电网模型的所有节点的编号在各自的模型描述中具有唯一性；
S2：获得一体化电网拓扑模型，包括如下步骤：
S21：提取所述配电网模型和所述输电网模型中对象的属性参数及ID信息，存入数据缓冲区；
S22：获取所述配电网模型和所述输电网模型中的属性参数及ID信息相同的重叠对象，所述重叠对象形成所述配电网模型和所述输电网模型的边界区域；
S23：在所述输电网模型中，沿着电压由高到低的方向，切除输电网模型的边界区域之后的对象，同时将输电网模型的边界对象与被切除的对象直接连接的端口节点编号置空，获得切除边界外部区域后的待对接的输电网模型；
S24：在所述配电网模型中，沿着电压由低到高的方向，切除配电网模型的边界区域之后的对象，同时将配电网模型的边界对象与被切除的对象直接连接的端口节点编号置空，获得切除边界外部区域后的待对接的配电网模型；
S25：删除所述待对接的输电网模型中的边界对象，并将所述待对接的输电网模型中的边界对象内侧的节点编号赋给所述待对接的配电网模型中保留的边界对象的外侧节点，并且保证待对接的输电网模型和配电网模型中节点号的全局唯一性，实现所述输电网模型和所述配电网模型的对接形成一体化拓扑结构，存入所述数据缓冲区；
S26：所述数据缓冲区内的一体化拓扑结构和对象的属性参数及ID信息组成完整的一体化电网拓扑模型；
S3：选择所述一体化电网拓扑模型中的每一个220KV变电站供电片网为分析单元，对于每一所述分析单元进行风险评估，获得每一个所述分析单元中的危险事件及其风险评估数值与内容；
所述步骤S3中获取220KV变电站供电片网的具体步骤如下：
S31a：以220kV变电站内的高压侧母线为起点，沿着其拓扑关系向低压侧延伸，检测各开关类对象的分合状态，延伸过程中联通的所有节点均设置一标志位，具有相同标志位的所有节点均属于同一分析单元；
若同一开关的双端节点具有不同的标志位，则该开关为不同分析单元之间的联络开关；
S4：当所述目标城市电网系统中的所有的分析单元均完成风险评估后将所述目标城市电网系统中的所有的潜在危险事件及其对应的事故等级风险评估数值和结果输出。
2.根据权利要求1所述的城市电网风险评估方法，其特征在于：
所述步骤S1中，以XML文档或通过内部API函数从所述目标城市电网系统中提取所述配电网模型和所述输电网模型。
3.根据权利要求1所述的城市电网风险评估方法，其特征在于：
所述步骤S2中，所述输电网模型、所述配电网模型、所述待对接的输电网模型、所述待对接的配电网模型中的边界对象为10kV变电站内的降压变压器、母线或10kV出线开关。
4.根据权利要求1-3任一所述的城市电网风险评估方法，其特征在于，在所述步骤S3中对所述分析单元进行风险评估的步骤如下：
S31：根据所述分析单元中每一对象的状态，计算该分析单元的初始潮流数值；
S32：采用预想事故类在所述初始潮流数值基础上产生新的故障后：
S321：根据该分析单元中的备用电源自投装置的动作结果，重新修正备用电源自投装置动作后的新的分析单元的范围，根据新的分析单元的范围计算新的初始潮流数值，并获取失电区域及其覆盖的对象，校验每一分析单元范围内对象的运行状态；
S322：若该分析单元中具有分布式或集中式10kV馈线自动控制装置，则根据所述自动控制装置的动作结果对形成的所述新的分析单元范围和所述新的初始潮流数值进行重新计算；
S323：若该分析单元中具备由人工进行负荷转移操作的环网回路，但无对应的所述自动控制装置，则考虑具备一定时延的人工进行负荷转移操作的效果，从而对形成的所述新的分析单元范围和所述新的初始潮流数值进行区间调整；
S33：若在该分析单元中的某些负荷只有一个电源端，则当该电源端失电时，这些负荷处于永久性失电的状态。
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| CN102324784A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-01-18 | 山东电力集团公司 | 一种基于统一编码的电网模型拼接方法 |
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