CN103632311A - 一种电网运行故障排查系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种电网运行故障排查系统及方法，针对传统“N-1”开断等确定性分析方法只能计算给定时间断面运行方式安全性，无法模拟不确定因素下电网安全性的问题，本发明提供的故障排查系统包括数据采集模块，用于采集电网的数据，并发送给风险指数评估模块；风险指数评估模块，对采集的数据计算风险指数并发送至风险等级评估模块；风险等级评估模块，根据风险指数计算风险等级，将结果反馈至风险指数评估模块，并发送数据输出显示模块；数据输出显示模块，用于显示电网风险等级结果、潮流计算结果、风险指标结果、负荷消减结果。该算法可以快速评估电网当前的运行风险，可以为电力调度人员提供量化的风险评估手段和预防控制措施，有利于提高电网的安全水平。

Description

一种电网运行故障排查系统及方法

技术领域

本发明属于电气自动化技术领域，涉及一种电网运行风险评定及事故处理系统。

背景技术

随着社会经济的发展，电网装机容量、负荷水平逐年增长，电网规模日益增大，运行方式更加复杂，电网事故的性质和影响范围也越来越严重，停电事故可能给社会带来比过去更为重大的经济损失、人员伤亡和政治影响，电网运行方式、负荷的波动，发电机、输电线路等电网故障的时间具有随机性的特点，若电网调度运行人员无法实时掌握这些电网变化特性就很难对当前电网的运行安全稳定性进行准确有效的分析；同时传统“N-1”开断等确定性分析方法只能计算给定时间断面运行方式安全性，无法模拟不确定因素下电网安全性的局限性。用于电网规划的可靠性算法可以自动搜索所有可能的故障集合，计算指标大多为停电风险指标的期望值，可以用来比较不同规划方案的合理性，但不能具体给出计算指标与故障模式间的关系，计算周期较长，不能根据电力系统运行状态的变化给出实时计算结果，难以满足电网运行和调度的要求。

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，针对现有电力调度系统通信数据量巨大，数据信息复杂，本发明提供一种电网运行故障排查系统及方法，以保证整个电力系统安全、可靠运行。

本发明的技术方案是：一种电网运行故障排查系统，该系统包括数据采集模块，用于采集电网的数据，并发送给风险指数评估模型；风险指数评估模块，对采集的数据计算风险指数并发送至风险等级评估模块；风险等级评估模块，根据风险指数计算风险等级，将结果反馈至风险指数评估模块，并发送数据输出显示模块；数据输出显示模块，用于显示电网风险等级结果、潮流计算结果、风险指标结果、负荷消减结果。所述数据采集模块采集的数据包括电网数据、元件可靠性参数、故障数据。所述电网数据包括电网基础数据和电网运行数据。所述风险指数评估模块包括风险状态分析单元和风险指数计算单元。所述风险状态分析单元设有预测模型。

一种电网运行故障排查方法：其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、数据采集模块采集电网数据、元件可靠性参数、故障数据；步骤二、风险指数评估模块根据数据采集模块采集的电网数据、元件可靠性参数、故障数据计算风险指数；步骤三、风险等级评估模块根据风险指数评估模块计算的风险指数确定风险等级，并将风险等级结果反馈给风险指数评估模块，并发送给数据输出显示模块。步骤四、数据输出显示模块将数据采集模块采集的原始数据和计算结果以网页的形式向电力部门和用户发布电网运行风险指标和历史风险曲线；

所述步骤二包括下步骤：步骤一、电网基本数据元件故障数据输入；步骤二、选取风险状态，形成故障集合N；步骤三、潮流计算、发电再调度计算、最优负荷削减；步骤四、计算系统充裕度风险指标。

其中步骤二包括下步骤：步骤一、预测模型根据历史数据得出电网数据预测值，并设立预测误差上下限；步骤二、风险状态分析单元接收数据采集模块采集的数据后，实时对比电网数据实际采样值和预测值；步骤三、如果差值超出误差上下限，确定该风险状态有故障数据中哪种数据引起，从而选取风险状态。

本发明的有益效果是：电网运行故障排查系统能够对电网在设计和运行中存在的隐患进行评估，揭露运行中的电力系统对于扰动事件的暴露程度，同时挖掘电网元件可靠运行潜力，地区电网的风险评估可以保证整个地区电网安全、可靠运行，并获得更大经济效益，该算法可以快速评估电网当前的运行风险，计算结果直观、可比较，可以为电力调度人员提供量化的风险评估手段和预防控制措施，有利于避免严重停电事故，提高电网的安全水平。

附图说明

图1为本发明的功能结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，一种电网运行故障排查系统包括数据采集模块、风险指数评估模块、风险等级评估模块、数据输出显示模块。数据采集模块采集电网的基础和运行数据，发送给风险指数评估模块，风险指数评估模块计算风险指数并发送至风险等级评估模块，风险等级评估模块确定风险等级后，在数据输出显示模块显示。

数据采集模块采集的数据包括电网数据、元件可靠性参数、故障数据，电网数据包括电网基础数据和电网运行数据，元件可靠性参数主要选择输电线路、变压器以及母线，故障数据主要包括以下5个数据：一条线路开断；双回线路中的一条线路开断；失去110kV变电站中的一个主变；失去220kV变电站中的一个主变；单条母线故障。

风险指数评估模块包括风险状态分析单元和风险指数计算单元，具体流程如下：电网基本数据元件故障数据输入、选取风险状态，形成故障集合N、潮流计算、发电再调度计算、最优负荷削减、计算系统充裕度风险指标。对风险状态的分析是电网运行风险评估的核心内容，包括潮流计算、发电再调度计算、最优负荷削减模块，针对在线安全分析对计算精度和速度的要求，本发明选择直流潮流算法对电网进行分析，由于高压电网的阻抗较小，与牛顿交流潮流算法相比，利用直流潮流算法得到的线路有功潮流的平均误差一般在3%～5%。直流潮流算法直接求解线性方程组，不需要迭代，占用内存小，计算时间少，潮流收敛性高，适用于运行可靠性分析和快速安全经济调度。

选取风险状态具体步骤如下：风险状态分析单元设有预测模型，根据历史记录计算电网数据预测值，并设立预测误差上下限，风险状态分析单元接收数据采集模块采集的数据后，实时对比实际采样值和预测值，如果差值超出误差上下限，则对此数据通过风险指数计算单元进行风险指数运行，确定该风险状态有故障数据中哪种数据引起，从而选取风险状态，这样就可以能够更早的排查比较有可能引起隐患的原因，及时的排除隐患。

在进行计算时，计算电网运行风险评估两大类指标体系：第一类是概率充分性指标，如线路停电概率、停电功率期望值、停电电量期望值、母线电压过高（低）风险、线路过载率等；第二类是概率稳定性风险指标，包括电压失稳概率、功角失稳概率等，这两类指标共同构成电网运行风险评估指标体系，为电网调度决策提供技术支持。

风险指标评估结果出来以后，将根据评估结果进行风险等级的评定即风险等级评估模块。风险等级评估模块依据系统按照国务院令第599号《电力安全事故应急处置和调查处理条例》录入电力安全事故等级评定标准进行分析，将系统风险分为0-5级，级数越高表示风险越大，具体的计算方法可以采取常规的数理统计方法，也可以通过智能算法进行计算，风险等级的评定结果反馈给风险指数评估模块，实时跟新预测模型的数据库。

风险等级评估模块评估后的结果以表格形式展示电网风险等级结果、潮流计算结果、风险指标结果、负荷消减结果在数据输出显示模块上，数据输出显示模块通过数据库传递原始数据和计算结果以网页的形式向电力部门和用户发布电网运行风险指标和历史风险曲线。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电网运行故障排查系统，其特征在于：该系统包括数据采集模块，用于采集电网的数据，并发送给风险指数评估模块； 

风险指数评估模块，对采集的数据计算风险指数并发送至风险等级评估模块； 

风险等级评估模块，根据风险指数计算风险等级，将结果反馈至风险指数评估模块，并发送数据输出显示模块； 

数据输出显示模块，用于显示电网风险等级结果、潮流计算结果、风险指标结果、负荷消减结果。 

2.根据权利要求1所述的排查系统，其特征在于：所述数据采集模块采集的数据包括电网数据、元件可靠性参数、故障数据。 

3.根据权利要求1所述的排查系统，其特征在于：所述电网数据包括电网基础数据和电网运行数据。 

4.根据权利要求1所述的排查系统，其特征在于：所述风险指数评估模块包括风险状态分析单元和风险指数计算单元。 

5.根据权利要求1所述的排查系统，其特征在于：所述风险状态分析单元设有预测模型。 

6.根据权利要求1～5任意一项所述的电网运行故障排查方法：其特征在于，该方法包括以下步骤： 

步骤一、数据采集模块采集电网数据、元件可靠性参数、故障数据； 

步骤二、风险指数评估模块根据数据采集模块采集的电网数据、元件可靠性参数、故障数据计算风险指数； 

步骤三、风险等级评估模块根据风险指数评估模块计算的风险指数确定风险等级，将风险等级结果反馈给风险指数评估模块，并发送给数据输出显示模块。 

步骤四、数据输出显示模块将数据采集模块采集的原始数据和计算结果以网页的形式向电力部门和用户发布电网运行风险指标和历史风险曲线。 

7.根据权利要求6所述的故障排查方法，其特征在于，所述步骤二包括下步骤： 

步骤一、电网基本数据元件故障数据输入； 

步骤二、选取风险状态，形成故障集合N； 

步骤三、潮流计算、发电再调度计算、最优负荷削减； 

步骤四、计算系统风险指标。 

8.根据权利要求7所述的故障排查方法，其特征在于，所述步骤二包括下步骤： 

步骤一、预测模型根据历史数据得出电网数据预测值，并设立预测误差上下限； 

步骤二、风险状态分析单元接收数据采集模块采集的数据后，实时对比电网数据实际采样值和预测值； 

步骤三、如果差值超出误差上下限，确定该风险状态有故障数据中哪种数据引起，从而选取风险状态。 

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