CN103488891A - 基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法 - Google Patents

基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法 Download PDF

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CN103488891A CN201310431508.2A CN201310431508A CN103488891A CN 103488891 A CN103488891 A CN 103488891A CN 201310431508 A CN201310431508 A CN 201310431508A CN 103488891 A CN103488891 A CN 103488891A
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Abstract

本发明公开了一种基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明评估预想故障集下的电网运行安全风险，并根据各类风险的可接受性程度，确定要通过预防控制降低风险水平的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，从而确定风险预防控制目标，再基于安全稳定模式信息，在候选预防控制措施集中，分析确定对风险预防控制有效的机组减出力和限负荷控制措施，最后计算机组减出力和限负荷措施的控制性能代价指标。本发明实现了基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标的计算，从而能够为进行大电网安全稳定运行风险防控决策提供有效的技术支撑。

Description

基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及一种基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法。
背景技术
在线安全稳定分析技术已经得到广泛应用，根据电网能量管理系统（EMS）提供的电网运行方式，对指定的预想故障，进行安全稳定评估和控制决策的分析计算，为调度运行人员掌控电网提供了重要的技术支撑。暂态安全稳定量化分析理论能提供安全稳定裕度和模式，专利技术“电力系统暂态安全稳定模式中元件参与因子识别方法(ZL200910026801.4)”量化安全稳定模式中各个元件对安全稳定的影响程度，为进行安全稳定预防控制决策提供了理论依据和技术基础。
目前实现的在线安全稳定分析与控制决策是基于确定性的理念，目标是提高电网安全稳定裕度，没有计及故障发生的概率。受外部环境因素和设备自身状态的影响，电网中不同地点、发生不同形态故障的概率有很大差异。综合考虑故障的概率及后果，基于风险的理念，进行电网运行安全风险评估，以较小的控制代价将风险控制在可接受范围内，能够有效协调电网运行的安全性与经济性。
基于气象等外部环境信息和设备健康状态信息的故障概率建模技术取得长足发展，利用实测与预测的外部环境信息和设备健康状态信息，生成预想故障及概率，具备工程应用条件。
控制性能指标是进行安全稳定控制决策的基础，目前的电网安全稳定控制性能指标都是基于确定性进行计算。因此，迫切需要基于风险的大电网安全稳定控制性价比计算技术，支撑风险防控决策的实现。
发明内容
本发明的目的是：针对现有的安全稳定控制能指标计算技术只能用于基于确定性的电网安全稳定分析与控制决策，提供一种基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，解决已有的控制性能代价指标计算技术不能适应大电网安全稳定运行风险防控决策要求的问题。
本发明基于电网安全稳定量化评估结果，结合预想故障概率信息，评估预想故障集下的电网运行安全风险，包括系统整体和元件两个层面；根据各类风险的可接受性程度，确定要通过预防控制降低风险水平的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，从而确定风险预防控制目标；基于安全稳定模式信息，在候选预防控制措施集中，识别对风险预防控制有效的机组减出力和限负荷控制措施；基于安全稳定模式中元件参与因子，结合控制代价、预想故障概率以及实际风险与风险控制目标的偏差，计算机组减出力和限负荷措施的控制性能代价指标。本发明实现了基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算，从而为进行有针对性的电网运行安全风险防控决策奠定技术基础。
具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：
1）电网运行安全风险评估：基于电网安全稳定量化评估结果，以安全稳定裕度不能满足预期要求作为故障后果，结合预想故障概率信息，分析计算预想故障下的电网运行安全风险，包括系统运行功角稳定风险和元件运行安全风险；
2）确定风险预防控制目标：针对存在的电网运行安全风险，根据各类风险的风险可接受性程度，确定要进行风险预防控制以降低风险水平的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，所述风险预防控制包括功角稳定风险预防控制、暂态和静态安全风险预防控制；
3）识别有效的风险预防控制措施：针对要进行风险预防控制的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，基于安全稳定模式信息，在候选预防控制措施集中，对于机组减出力和限负荷这两类措施，识别对预防风险有效的控制措施，并形成预防控制风险有效措施集；
4）计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标：针对风险预防控制的各项目标，基于功角稳定模式中元件参与因子、暂态安全模式中元件参与因子和静态安全模式中元件参与因子，结合控制代价、预想故障概率以及实际风险与可风险控制目标的偏差，计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标。
上述技术方案的进一步特征在于：在分析计算元件运行安全风险时，利用元件的预期安全裕度与实际安全裕度之差计算预想故障下该元件的风险值，将预想故障下安全裕度不能满足预期要求的元件确定为风险元件。
上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤2）中，对不同的预想故障、不同类型的安全稳定问题和不同元件，选取差异化的风险可接受性程度，其中对于由元件运行安全风险导致的电网暂态安全和静态安全类问题，根据元件类型和电压等级，确定风险可接受性程度。
上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤2）中，对于由系统运行功角稳定风险导致的功角稳定问题，如果在某一预想故障下，功角稳定的实际风险值超过可接受风险值，则将该预想故障标识为要进行功角稳定风险预防控制的预想故障；对于由元件运行安全风险导致的电网暂态安全和静态安全类问题，将实际风险值大于可接受风险值的元件标识为要进行安全风险预防控制的元件，如果在某一预想故障下，至少有一元件需要进行安全风险预防控制，则将该故障标识为要进行暂态和静态安全风险预防控制的预想故障。
上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤3）中，对于针对功角稳定问题的风险预防控制而言，在正向摆次失稳模式下，临界群机组是有效减出力机组，在反向摆次失稳模式下，剩余群机组是有效减出力机组。
上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤3）中，对于针对电网暂态安全和静态安全类问题的风险预防控制而言，在识别对预防风险有效的控制措施时，进行机组减出力和限负荷措施安全裕度变化的定性分析，如果某一机组减出力或某一负荷母线限负荷时，电网暂态安全或静态安全裕度增加，则该机组或该母线是有效的控制对象。
上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤3）中，形成预防控制风险有效措施集的过程如下：
3-1）对于要进行功角稳定风险预防控制的各预想故障，形成对应预想故障的功角稳定风险预防控制有效减出力机组集                                                
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE002
，其中i是预想故障编号；
3-2）对于要进行暂态和静态安全风险预防控制的各预想故障，针对其中要进行风险预防控制的元件，相应形成对应预想故障及其元件的暂态安全风险预防控制有效减出力机组集 和静态安全风险预防控制有效减出力机组集 
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE006
，其中i是预想故障编号，j是各预想故障下要进行风险预防控制的元件编号；
3-3）对于要进行暂态和静态安全风险预防控制的各预想故障，针对其中要进行风险预防控制的元件，相应形成对应预想故障及其元件的暂态安全风险预防控制有效限负荷母线集 
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE008
和静态安全风险预防控制有效限负荷母线集
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE010
，其中i是预想故障编号，j是各预想故障下要进行风险预防控制的元件编号；
3-4）将功角稳定风险预防控制有效减出力机组集、暂态安全风险预防控制有效减出力机组集、静态安全风险预防控制有效减出力机组集进行并集运算，得到电网安全稳定运行风险预防控制有效减出力机组全集 
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE012
：
 
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE014
 
其中， 
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE016
是需要进行功角稳定风险预防控制的预想故障数目， 
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE018
是需要进行暂态安全风险预防控制的预想故障数目， 为第i个需要进行暂态安全风险预防控制的预想故障下需要进行暂态安全风险预防控制的元件数目， 
Figure DEST_PATH_IMAGE022
是需要进行静态安全风险预防控制的预想故障数目， 
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为第i个需要进行静态安全风险预防控制预想故障下需要进行静态安全风险预防控制的元件数目；
3-5）将暂态安全风险预防控制有效限负荷母线集、静态安全风险预防控制有效限负荷母线集进行并集运算，得到电网安全稳定运行风险预防控制有效限负荷母线全集 
Figure DEST_PATH_IMAGE026
：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
 
Figure 250668DEST_PATH_IMAGE012
对应的机组减出力措施和 
Figure 89180DEST_PATH_IMAGE026
对应的限负荷措施，即为预防控制风险有效措施集。
上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤4）中，在计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标时，机组减出力措施的控制性能代价指标的计算方法如下：
4-1-1）基于EEAC理论得到功角稳定模式中元件参与因子，结合预想故障概率和功角稳定风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的功角稳定风险预防控制性能代价比：
 
Figure 2013104315082100002DEST_PATH_IMAGE029
 
  
Figure DEST_PATH_IMAGE030
  
其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为第k个机组减出力措施的功角稳定风险预防控制性能代价比， 
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施的功角稳定参与因子， 为第i个预想故障发生的概率， 
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为采取第k个机组减出力措施的经济代价， 
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为第i个预想故障的风险控制权系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为第i个预想故障的功角稳定实际风险， 
Figure DEST_PATH_IMAGE044
是第i个预想故障的功角稳定风险预防控制目标值；
4-1-2）基于暂态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和暂态安全风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的暂态安全风险预防控制性能代价比：
  
 
Figure DEST_PATH_IMAGE046
 
其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为第k个机组减出力措施的暂态安全风险预防控制性能代价比， 
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施对第j个元件的暂态安全参与因子， 
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为第i个预想故障下第j个元件的暂态风险控制权系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE054
为第i个预想故障下第j个元件的暂态安全实际风险， 
Figure DEST_PATH_IMAGE056
为第i个预想故障下第j个元件的暂态安全风险预防控制目标值；
4-1-3）基于静态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和静态安全风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的静态安全风险预防控制性能代价比：
Figure DEST_PATH_IMAGE057
 
 
Figure DEST_PATH_IMAGE058
 
 其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE060
为第k个机组减出力措施的静态安全风险预防控制性能代价比， 
Figure DEST_PATH_IMAGE062
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施对第j个元件的静态安全参与因子； 
Figure DEST_PATH_IMAGE064
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全风险控制权系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE066
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全实际风险， 
Figure DEST_PATH_IMAGE068
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全风险预防控制目标值；
4-1-4）计算各机组减出力措施的控制性能代价指标：
Figure DEST_PATH_IMAGE070
 
其中， 为第k个机组减出力措施的控制性能代价指标， 
Figure DEST_PATH_IMAGE074
、 
Figure DEST_PATH_IMAGE076
和   
Figure DEST_PATH_IMAGE078
是功角稳定、暂态安全和静态安全风险控制的权系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE080
 ；
上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤4）中，在计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标时，限负荷措施的控制性能代价指标的计算方法如下：
4-2-1）基于暂态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和暂态安全风险预防控制目标，计算各限负荷措施的暂态安全风险控制性能代价比：
Figure DEST_PATH_IMAGE081
 
其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE083
为第k个限负荷措施的暂态安全风险控制性能代价比， 
Figure DEST_PATH_IMAGE085
为采取第k个限负荷措施的经济代价， 
Figure DEST_PATH_IMAGE087
为第i个预想故障下第k个限负荷措施的对第j个元件的暂态安全参与因子；
4-2-2）基于静态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和静态安全风险预防控制目标，计算各限负荷措施的静态安全风险控制性能代价比：
Figure DEST_PATH_IMAGE088
 
其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE090
为第k个限负荷措施的静态安全风险控制性能代价比，  
Figure DEST_PATH_IMAGE092
为第i个预想故障下第k个限负荷措施的对第j个元件的静态安全参与因子； 
4-2-3）计算各限负荷措施的控制性能代价指标：
 
Figure DEST_PATH_IMAGE094
 
其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE096
为第k个限负荷措施的控制性能代价指标。
本发明的有益效果如下：本发明提出的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，围绕风险预防控制目标，通过综合分析功角稳定模式中元件参与因子、暂态安全模式中元件参与因子和静态安全模式中元件参与因子，以及控制代价、预想故障概率以及实际风险与可风险控制目标的偏差，计算机组减出力和限负荷措施的控制性能代价指标，为进行有针对性的电网运行安全风险防控决策奠定技术基础。本发明解决了已有的控制性能代价指标计算技术不能适应大电网安全稳定运行风险防控决策要求的问题，从而提高电网运行安全性与经济性的协调水平。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
图1中描述的步骤1是进行电网运行安全风险评估。基于电网安全稳定量化评估结果，以安全稳定裕度不能满足预期要求作为故障后果，结合预想故障概率信息，分析计算预想故障下的电网运行安全风险，包括系统运行功角稳定风险和元件运行暂态安全风险和静态安全风险。
对于电网暂态安全和静态安全类问题，风险元件是预想故障下安全裕度不能满足预期要求的元件，利用元件的预期安全裕度与实际安全裕度之差计算预想故障下该元件的风险值。
图1中描述的步骤2是确定风险预防控制目标。针对存在的运行安全风险，根据各类风险的可接受性程度，确定要通过预防控制降低风险水平的预想故障、安全稳定问题及其相关元件。
确定风险可接受程度的原则是：不同类型的安全稳定问题和不同元件，选取差异化的风险可接受程度，其中对于由元件运行安全风险导致的电网暂态安全和静态安全类问题，根据元件类型和电压等级，确定风险可接受程度。
确定风险预防控制目标的方法如下：
（1）对于由系统运行功角稳定风险导致的功角稳定问题，如果在某一预想故障下，功角稳定的实际风险值超过可接受风险值，则将该预想故障标识为要进行功角稳定风险预防控制。
（2）对于由元件运行安全风险导致的电网暂态安全和静态安全类问题，将实际风险值大于可接受风险值的元件标识为要进行安全风险预防控制的元件,如果在某一预想故障下，至少有一元件需要进行安全风险预防控制，则将该故障标识为要进行安全风险控制的预想故障。
图1中描述的步骤3是识别有效的风险预防控制候选措施。针对要进行风险预防控制的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，基于安全稳定模式信息，在候选预防控制措施集中，对于机组减出力和限负荷这两类措施，识别对预防风险有效的控制措施，并形成预防控制风险有效措施集。
判断机组减出力和限负荷措施对预防控制风险有效性的原则如下：
（1）对于功角稳定问题的风险预防控制，基于EEAC理论分析得到预想故障下的安全稳定模式信息，在正向摆次失稳模式下，其中临界群机组是有效减出力机组；在反向摆次失稳模式下，其中剩余群机组是有效减出力机组。
（2）对于电网暂态安全和静态安全类问题的风险预防控制，进行机组减出力/限负荷与安全裕度变化的定性分析，如果某一机组减出力/某一负荷母线限负荷，安全裕度增加，则该机组/母线是有效的控制对象。
确定机组减出力和限负荷预防控制风险有效措施集的基本思路是：对步骤2）确定的各个风险预防控制目标，从候选措施中遴选出相应的有效减出力机组子集和有效限负荷母线子集；将各个有效减出力机组子集进行并集运算，得到有效减出力机组全集；将各个有效限负荷母线子集进行并集运算，得到有效限负荷母线全集。实现过程分为如下5个阶段，依次对应图中5个框：
（1）对于要进行功角稳定风险预防控制的各预想故障，形成对应预想故障的功角稳定风险预防控制有效减出力机组集 ，其中i是预想故障编号。
（2）对于要进行暂态和静态安全风险预防控制的各预想故障，针对其中要进行风险预防控制的元件，相应形成对应预想故障及其元件的暂态安全风险预防控制有效减出力机组集 
Figure 606671DEST_PATH_IMAGE004
和静态安全风险预防控制有效减出力机组集 
Figure 139152DEST_PATH_IMAGE006
，其中i是预想故障编号，j是各预想故障下要进行风险预防控制的元件编号。
（3）对于要进行暂态和静态安全风险预防控制的各预想故障，针对其中要进行风险预防控制的元件，相应形成对应预想故障及其元件的暂态安全风险预防控制有效限负荷母线集 和静态安全风险预防控制有效限负荷母线集
Figure 792430DEST_PATH_IMAGE010
，其中i是预想故障编号，j是各预想故障下要进行风险预防控制的元件编号。
（4）将功角稳定风险预防控制有效减出力机组集、暂态安全风险预防控制有效减出力机组集、静态安全风险预防控制有效减出力机组集进行并集运算，得到电网安全稳定运行风险预防控制有效减出力机组全集 
Figure 115963DEST_PATH_IMAGE012
。
    
其中， 
Figure 404305DEST_PATH_IMAGE016
是需要进行功角稳定风险预防控制的预想故障数目， 
Figure 80005DEST_PATH_IMAGE018
是需要进行暂态安全风险预防控制的预想故障数目， 
Figure 171677DEST_PATH_IMAGE020
为第i个需要进行暂态安全风险预防控制的预想故障下需要进行暂态安全风险预防控制的元件数目， 
Figure 960642DEST_PATH_IMAGE022
是需要进行静态安全风险预防控制的预想故障数目， 
Figure 249541DEST_PATH_IMAGE024
为第i个需要进行静态安全风险预防控制预想故障下需要进行静态安全风险预防控制的元件数目。
（5）将暂态安全风险预防控制有效限负荷母线集、静态安全风险预防控制有效限负荷母线集进行并集运算，得到电网安全稳定运行风险预防控制有效限负荷母线全集 
Figure 22325DEST_PATH_IMAGE026
。
Figure 392388DEST_PATH_IMAGE028
 
Figure 707963DEST_PATH_IMAGE012
对应的机组减出力措施和
Figure 574288DEST_PATH_IMAGE026
对应的限负荷措施，即为预防控制风险有效措施集。
图1中描述的步骤4是，对步骤3）识别的有效候选措施，分为机组减出力和限负荷2类，分别计算风险控制性价代价指标。针对风险预防控制的各项目标，基于功角稳定模式中元件参与因子、暂态安全模式中元件参与因子和静态安全模式中元件参与因子，结合控制代价、预想故障概率以及实际风险与可风险控制目标的偏差，计算机组减出力和限负荷措施的控制性能代价指标。图中2个框分别对应计算减出力和限负荷措施的控制性能代价指标。
在计算控制性能代价指标时，机组减出力措施的控制性能代价指标的计算方法如下： 
（1）基于EEAC理论得到功角稳定模式中元件参与因子，结合预想故障概率和功角稳定风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的功角稳定风险预防控制性能代价比：
 
Figure 162264DEST_PATH_IMAGE029
 
   
其中， 
Figure 630734DEST_PATH_IMAGE032
为第k个机组减出力措施的功角稳定风险预防控制性能代价比， 
Figure 261435DEST_PATH_IMAGE034
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施的功角稳定参与因子， 
Figure 743232DEST_PATH_IMAGE036
为第i个预想故障发生的概率， 
Figure 48574DEST_PATH_IMAGE038
为采取第k个机组减出力措施的经济代价， 
Figure 994533DEST_PATH_IMAGE040
为第i个预想故障的风险控制权系数， 
Figure 468240DEST_PATH_IMAGE042
为第i个预想故障的功角稳定实际风险， 是第i个预想故障的功角稳定风险预防控制目标值。
（2）基于暂态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和暂态安全风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的暂态安全风险预防控制性能代价比：
Figure 829523DEST_PATH_IMAGE045
 
Figure 459350DEST_PATH_IMAGE046
 
其中， 
Figure 244903DEST_PATH_IMAGE048
为第k个机组减出力措施的暂态安全风险预防控制性能代价比， 
Figure DEST_PATH_IMAGE097
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施对第j个元件的暂态安全参与因子， 
Figure DEST_PATH_IMAGE098
为第i个预想故障下第j个元件的暂态风险控制权系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE099
为第i个预想故障下第j个元件的暂态安全实际风险， 
Figure DEST_PATH_IMAGE100
为第i个预想故障下第j个元件的暂态安全风险预防控制目标值。
（3）基于静态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和静态安全风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的静态安全风险预防控制性能代价比：
Figure 779921DEST_PATH_IMAGE057
 
 
Figure 427065DEST_PATH_IMAGE058
 
 其中， 
Figure 19720DEST_PATH_IMAGE060
为第k个机组减出力措施的静态安全风险预防控制性能代价比， 
Figure 428705DEST_PATH_IMAGE062
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施对第j个元件的静态安全参与因子；  
Figure DEST_PATH_IMAGE101
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全风险控制权系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE102
 
Figure 851684DEST_PATH_IMAGE102
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全实际风险， 
Figure DEST_PATH_IMAGE103
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全风险预防控制目标值。
 (4）计算各机组减出力措施的控制性能代价指标：
 
其中， 
Figure 811998DEST_PATH_IMAGE072
为第k个机组减出力措施的控制性能代价指标， 、 
Figure 527592DEST_PATH_IMAGE076
和   
Figure 765807DEST_PATH_IMAGE078
是功角稳定、暂态安全和静态安全风险控制的权系数， 
Figure 926530DEST_PATH_IMAGE080
。
限负荷措施的控制性能代价指标的计算方法如下：
（1）基于暂态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和暂态安全风险预防控制目标，计算各限负荷措施的暂态安全风险控制性能代价比：
 
其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE104
为第k个限负荷措施的暂态安全风险控制性能代价比， 
Figure 956114DEST_PATH_IMAGE085
为采取第k个限负荷措施的经济代价， 为第i个预想故障下第k个限负荷措施的对第j个元件的暂态安全参与因子。
（2）基于静态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和静态安全风险预防控制目标，计算各限负荷措施的静态安全风险控制性能代价比：
Figure 164646DEST_PATH_IMAGE088
 
其中， 
Figure 915696DEST_PATH_IMAGE090
为第k个限负荷措施的静态安全风险控制性能代价比， 
Figure 55690DEST_PATH_IMAGE092
为第i个预想故障下第k个限负荷措施的对第j个元件的静态安全参与因子。 
（3）计算各限负荷措施的控制性能代价指标：
   
其中， 为第k个限负荷措施的控制性能代价指标。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (9)

1.基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）电网运行安全风险评估：基于电网安全稳定量化评估结果，以安全稳定裕度不能满足预期要求作为故障后果，结合预想故障概率信息，分析计算预想故障下的电网运行安全风险，包括系统运行功角稳定风险和元件运行安全风险；
2）确定风险预防控制目标：针对存在的电网运行安全风险，根据各类风险的风险可接受性程度，确定要进行风险预防控制以降低风险水平的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，所述风险预防控制包括功角稳定风险预防控制、暂态和静态安全风险预防控制；
3）识别有效的风险预防控制措施：针对要进行风险预防控制的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，基于安全稳定模式信息，在候选预防控制措施集中，对于机组减出力和限负荷这两类措施，识别对预防风险有效的控制措施，并形成预防控制风险有效措施集；
4）计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标：针对风险预防控制的各项目标，基于功角稳定模式中元件参与因子、暂态安全模式中元件参与因子和静态安全模式中元件参与因子，结合控制代价、预想故障概率以及实际风险与可风险控制目标的偏差，计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标。
2.根据权利要求1所述的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于，在分析计算元件运行安全风险时，利用元件的预期安全裕度与实际安全裕度之差计算预想故障下该元件的风险值，将预想故障下安全裕度不能满足预期要求的元件确定为风险元件。
3.根据权利要求1所述的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于：所述步骤2）中，对不同的预想故障、不同类型的安全稳定问题和不同元件，选取差异化的风险可接受性程度，其中对于由元件运行安全风险导致的电网暂态安全和静态安全类问题，根据元件类型和电压等级，确定风险可接受性程度。
4.根据权利要求3所述的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于：所述步骤2）中，对于由系统运行功角稳定风险导致的功角稳定问题，如果在某一预想故障下，功角稳定的实际风险值超过可接受风险值，则将该预想故障标识为要进行功角稳定风险预防控制的预想故障；
对于由元件运行安全风险导致的电网暂态安全和静态安全类问题，将实际风险值大于可接受风险值的元件标识为要进行安全风险预防控制的元件，如果在某一预想故障下，至少有一元件需要进行安全风险预防控制，则将该故障标识为要进行暂态和静态安全风险预防控制的预想故障。
5.根据权利要求1所述的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于：所述步骤3）中，对于针对功角稳定问题的风险预防控制而言，在正向摆次失稳模式下，临界群机组是有效减出力机组，在反向摆次失稳模式下，剩余群机组是有效减出力机组。
6.根据权利要求1所述的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于：所述步骤3）中，对于针对电网暂态安全和静态安全类问题的风险预防控制而言，在识别对预防风险有效的控制措施时，进行机组减出力和限负荷措施安全裕度变化的定性分析，如果某一机组减出力或某一负荷母线限负荷时，电网暂态安全或静态安全裕度增加，则该机组或该母线是有效的控制对象。
7.根据权利要求1所述的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于，所述步骤3）中，形成预防控制风险有效措施集的过程如下：
3-1）对于要进行功角稳定风险预防控制的各预想故障，形成对应预想故障的功角稳定风险预防控制有效减出力机组集  
Figure 2013104315082100001DEST_PATH_IMAGE001
，其中i是预想故障编号；
3-2）对于要进行暂态和静态安全风险预防控制的各预想故障，针对其中要进行风险预防控制的元件，相应形成对应预想故障及其元件的暂态安全风险预防控制有效减出力机组集 
Figure 772935DEST_PATH_IMAGE002
和静态安全风险预防控制有效减出力机组集 
Figure 2013104315082100001DEST_PATH_IMAGE003
，其中i是预想故障编号，j是各预想故障下要进行风险预防控制的元件编号；
3-3）对于要进行暂态和静态安全风险预防控制的各预想故障，针对其中要进行风险预防控制的元件，相应形成对应预想故障及其元件的暂态安全风险预防控制有效限负荷母线集  
Figure 412864DEST_PATH_IMAGE004
和静态安全风险预防控制有效限负荷母线集  ，其中i是预想故障编号，j是各预想故障下要进行风险预防控制的元件编号；
3-4）将功角稳定风险预防控制有效减出力机组集、暂态安全风险预防控制有效减出力机组集、静态安全风险预防控制有效减出力机组集进行并集运算，得到电网安全稳定运行风险预防控制有效减出力机组全集 
Figure 24236DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 2013104315082100001DEST_PATH_IMAGE007
 
其中， 
Figure 899043DEST_PATH_IMAGE008
是需要进行功角稳定风险预防控制的预想故障数目， 是需要进行暂态安全风险预防控制的预想故障数目， 为第i个需要进行暂态安全风险预防控制的预想故障下需要进行暂态安全风险预防控制的元件数目， 是需要进行静态安全风险预防控制的预想故障数目， 
Figure 836223DEST_PATH_IMAGE012
为第i个需要进行静态安全风险预防控制预想故障下需要进行静态安全风险预防控制的元件数目；
3-5）将暂态安全风险预防控制有效限负荷母线集、静态安全风险预防控制有效限负荷母线集进行并集运算，得到电网安全稳定运行风险预防控制有效限负荷母线全集 
Figure 2013104315082100001DEST_PATH_IMAGE013
：
Figure 629998DEST_PATH_IMAGE014
 
  
Figure 376237DEST_PATH_IMAGE006
对应的机组减出力措施和对应的限负荷措施，即为预防控制风险有效措施集。
8.根据权利要求7所述的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于，所述步骤4）中，在计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标时，机组减出力措施的控制性能代价指标的计算方法如下：
4-1-1）基于EEAC理论得到功角稳定模式中元件参与因子，结合预想故障概率和功角稳定风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的功角稳定风险预防控制性能代价比：
Figure 2013104315082100001DEST_PATH_IMAGE015
 
Figure 151875DEST_PATH_IMAGE016
  
其中， 
Figure 2013104315082100001DEST_PATH_IMAGE017
为第k个机组减出力措施的功角稳定风险预防控制性能代价比， 
Figure 564270DEST_PATH_IMAGE018
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施的功角稳定参与因子， 
Figure 2013104315082100001DEST_PATH_IMAGE019
为第i个预想故障发生的概率， 
Figure 304912DEST_PATH_IMAGE020
为采取第k个机组减出力措施的经济代价， 
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为第i个预想故障的风险控制权系数， 
Figure 474862DEST_PATH_IMAGE022
为第i个预想故障的功角稳定实际风险，  
Figure DEST_PATH_IMAGE023
是第i个预想故障的功角稳定风险预防控制目标值；
4-1-2）基于暂态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和暂态安全风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的暂态安全风险预防控制性能代价比：
 
Figure 417542DEST_PATH_IMAGE024
 
 
Figure DEST_PATH_IMAGE025
 
其中， 
Figure 61275DEST_PATH_IMAGE026
为第k个机组减出力措施的暂态安全风险预防控制性能代价比， 
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施对第j个元件的暂态安全参与因子， 
Figure 368891DEST_PATH_IMAGE028
为第i个预想故障下第j个元件的暂态风险控制权系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为第i个预想故障下第j个元件的暂态安全实际风险， 
Figure 963820DEST_PATH_IMAGE030
为第i个预想故障下第j个元件的暂态安全风险预防控制目标值；
4-1-3）基于静态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和静态安全风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的静态安全风险预防控制性能代价比：
 
Figure DEST_PATH_IMAGE031
 
  
 其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为第k个机组减出力措施的静态安全风险预防控制性能代价比， 
Figure 904368DEST_PATH_IMAGE034
为第i个预想故障下第k个机组减出力措施对第j个元件的静态安全参与因子； 
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全风险控制权系数， 
Figure 258251DEST_PATH_IMAGE036
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全实际风险， 
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为第i个预想故障下第j个元件的静态安全风险预防控制目标值；
4-1-4）计算各机组减出力措施的控制性能代价指标：
 
Figure 153526DEST_PATH_IMAGE038
 
其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为第k个机组减出力措施的控制性能代价指标， 
Figure 313374DEST_PATH_IMAGE040
、 
Figure DEST_PATH_IMAGE041
和 
Figure 722578DEST_PATH_IMAGE042
是功角稳定、暂态安全和静态安全风险控制的权系数， 
Figure DEST_PATH_IMAGE043
 。
9.根据权利要求8所述的基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于，所述步骤4）中，在计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标时，限负荷措施的控制性能代价指标的计算方法如下：
4-2-1）基于暂态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和暂态安全风险预防控制目标，计算各限负荷措施的暂态安全风险控制性能代价比：
 
Figure 604952DEST_PATH_IMAGE044
 
其中， 为第k个限负荷措施的暂态安全风险控制性能代价比， 
Figure 675939DEST_PATH_IMAGE046
为采取第k个限负荷措施的经济代价， 
Figure DEST_PATH_IMAGE047
为第i个预想故障下第k个限负荷措施的对第j个元件的暂态安全参与因子；
4-2-2）基于静态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和静态安全风险预防控制目标，计算各限负荷措施的静态安全风险控制性能代价比：
  
Figure 436215DEST_PATH_IMAGE048
 
其中， 
Figure DEST_PATH_IMAGE049
为第k个限负荷措施的静态安全风险控制性能代价比， 
Figure 79686DEST_PATH_IMAGE050
为第i个预想故障下第k个限负荷措施的对第j个元件的静态安全参与因子； 
4-2-3）计算各限负荷措施的控制性能代价指标：
   
其中， 
Figure 336224DEST_PATH_IMAGE052
为第k个限负荷措施的控制性能代价指标。
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