CN104616089A - 一种大电网运行风险评价系统 - Google Patents

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Abstract

一种大电网运行风险评价系统，具体步骤为：首先，构建数据输入模块，从SCADA系统、EMS系统、PMS系统、MIS系统中导出的数据通过excel处理，构建大电网运行风险输入数据库；其次，确定评价对象，大电网运行风险评价系统评价对象为设备运行风险、变电站运行风险和电网运行风险；进而，风险指标计算，根据评价对象不同，选取不同的风险评价指标，对大电网运行风险指标进行计算；最后，结果输出，以图表的形式输出设备、变电站和电网三个层面的风险；本发明设备、变电站和电网三个层面的指标对大电网运行风险进行多方面评价，全面掌控大电网运行情况，对保证大电网安全稳定运行意义重大。

Description

一种大电网运行风险评价系统
技术领域
本发明属于大电网运行风险评估领域，具体涉及一种大电网运行风险评价系统。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高，人们对电力的需求和依赖性越来越大，对安全稳定供电的要求也越来越高；另一方面，特高压、交直流远距离输电以及各种新型控制装置的广泛应用，使得系统规模越来越大，电网运行变得日益复杂。
近几年来国内外频发大停电事故，例如2003年8月，美加电网发生了大面积停电事故，波及到了5000多万人口的供电范围，成为美国历史上规模最大的停电事故；2005年9月海南省发生了电网崩溃事故；2012年因500kV深圳变电站设备故障引发的深圳停电事故，导致深圳罗湖、福田和龙岗大面积停电，商业区暂停营业，部分地段交通一度瘫痪。
这些严重的停电事件促使人们意识到，电力工业多年来采用的N-1原则(单元件故障准则)已不足以保持系统合理的可靠性水平。但是，绝无一家公司会认可电力系统N-2或N-3的规划原则在经济上的合理性，这也已是普遍的共识。显然，一种可行的选择就是在工程规划、设计、运行和维修中引进风险评价，以使系统的风险水平保持在可接受的范围内。
发明内容
本发明的目的在于用风险指标来衡量电网运行的风险水平及可能造成的后果，作为电网预警、规划、决策等的重要参考依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先，构建数据输入模块，从SCADA系统、EMS系统、PMS系统、MIS系统中导出的数据通过excel处理，构建大电网运行风险输入数据库；其次，确定评价对象，大电网运行风险评价系统评价对象为设备运行风险、变电站运行风险和电网运行风险；进而，风险指标计算，根据评价对象不同，选取不同的风险评价指标，从设备、变电站和电网三个层面大电网运行风险指标进行计算；最后，结果输出，以图表的形式输出设备、变电站和电网三个层面的风险；
为了实现上述目的，本发明所述一种大电网运行风险评价系统的步骤如下：
第一步，构建输入数据模块；
从SCADA系统、EMS系统、PMS系统、MIS系统中导出的数据通过excel处理，其中EMS系统数据包括高压配电网(10kV以上)的电网模型、设备参数、实时数据、历史数据。生产管理系统PMS数据包括低压配网设备台帐信息、配电网设备计划检修信息和计划停电信息等。管理信息系统MIS包括现场实时过程数据，办公自动化。SCADA数据包括各种不同格式的模拟量、状态量、电能量和各类事件顺序记录SOE。
第二步，选择评价对象；
本发明结合电网设备自身特点，考虑其在电网运行过程中所发挥的作用，以及电气设备故障后对电网运行的影响程度，将评价对象分为设备、变电站、某一运行状态的电网三类。
第三步，风险指标计算；
本发明构建了相应的指标体系，对设备、变电站、电网三个评价对象风险指标进行了计算，评估大电网运行风险。
第四步，结果输出；
对第三步的风险指标进行输出，以直观、简洁的方式呈现大电网运行风险。
上述第三步所述风险指标共包括以下内容：
1)设备运行风险，包括线路过载风险、变压器过载风险、低电压风险、过电压风险和失负荷风险。其中设备失负荷风险反映的是设备发生事故导致系统失负荷的可能性和危害程度，分析方法为考虑设备逐一退出运行对电网产生的影响；而设备退出运行会导致系统潮流发生改变，会对系统造成很大的影响，除了会导致失负荷风险，还有可能会造成如过电压、低电压、线路过载、变压器过载等静态安全风险；
2)变电站运行风险，主要以失负荷风险表示
变电站运行风险主要评价变电站主接线风险，变电站运行风险指标计算包括失负荷风险指标计算；
其主要步骤包括：采用蒙特卡罗模拟法对变电站内设备进行状态抽样，形成变电站系统状态；对所选择的每一种变电站系统状态进行连通性识别，以判断是否有孤立母线；对孤立母线分析计算失负荷量，确定变电站失负荷概率；最后进行指标计算分析。
3)电网运行风险主要包括电压越限风险、过载风险、失负荷风险、电压崩溃风险和暂态风险。其中，电压越限风险研究系统在正常运行或发生预想事故时，系统安全运行的情况。电压越限风险度量了系统电压越限的状态，反映的是系统发生事故造成系统中母线电压越限的可能性和危害程度；电网过载风险研究系统在正常运行或发生预想事故时，系统安全运行的情况。电网过载风险指标度量了电网过载的程度，反映的是系统发生事故造成系统中电网过载的可能性和危害程度；电网失负荷风险需要抽取系统状态，尽可能地模拟电网实际运行情况，采用线性规划函数判断系统状态是否会发生失负荷，反映的是系统发生事故造成系统中失负荷量的大小；电压崩溃风险分析电网发生电压崩溃的概率，是关于系统最大传输功率能力的一种风险；暂态失稳风险指标计算能够预先知道电力系统稳定情况，明确系统可能发生稳定问题的概率及系统失稳后导致的后果，以使系统远离潜在的不稳定事故，对保证电网安全稳定运行具有重要的作用。
上述第三步所述大电网运行风险指标计算使用伤害发生的可能性与后果的严重程度的乘积来表示，风险指标定量地描述了系统的安全状态，计算公式如下：
Risk＝Pr×Sev
式中，Risk为所研究对象的风险指标；Pr为研究对象发生伤害的可能性；Sev是伤害发生后对研究对象造成影响的后果严重程度。
上述第四步所述大电网风险表现形式，主要包括图形和表格的形式，直观表现了大电网运行风险。
本发明的有益效果是：本发明提出用风险指标来衡量电网运行的风险水平及可能造成的后果，从设备、变电站和电网三个层面的指标对大电网运行风险进行多方面评价，全面掌控大电网运行情况，其结果作为电网预警、规划、决策等的重要参考依据。
附图说明
图1为一种大电网运行风险评价系统整体结构示意图；
图2为设备失负荷风险评价流程图；
图3为设备静态安全风险评价流程图；
图4为变电站失负荷风险评价流程图；
图5电压越限风险指标计算流程；
图6过载风险指标计算流程；
图7电网失负荷风险计算程序；
图8电压崩溃风险评价的流程；
图9电网暂态失稳风险评价流程图。
具体实施方式
为了更方便叙述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明所述方法进行详细说明。
一种大电网运行风险评价系统整体结构图如图1所示，其具体步骤主要包括：
第一步，构建输入数据模块；
从SCADA系统、EMS系统、PMS系统、MIS系统中导出的数据通过excel处理，其中EMS系统数据包括高压配电网(10kV以上)的电网模型、设备参数、实时数据、历史数据。生产管理系统PMS数据包括低压配网设备台帐信息、配电网设备计划检修信息和计划停电信息等。管理信息系统MIS包括现场实时过程数据，办公自动化。SCADA数据包括各种不同格式的模拟量、状态量、电能量和各类事件顺序记录SOE。
第二步，选择评价对象；
本发明结合电网设备自身特点，考虑其在电网运行过程中所发挥的作用，以及电气设备故障后对电网运行的影响程度，将评价对象分为设备、变电站、某一运行状态的电网三类。
第三步，风险指标计算；
本发明构建了相应的指标体系，对设备、变电站、电网三个评价对象风险指标进行了计算，评估大电网运行风险。如附图2、3、4、5、6、7、8、9所示。
第四步，结果输出；
对第三步的风险指标进行输出，以直观、简洁的方式呈现大电网运行风险。
上述第三步所述风险指标共包括以下内容：
1)设备运行风险，包括线路过载风险、变压器过载风险、低电压风险、过电压风险和失负荷风险。其中设备失负荷风险反映的是设备发生事故导致系统失负荷的可能性和危害程度，分析方法为考虑设备逐一退出运行对电网产生的影响；而设备退出运行会导致系统潮流发生改变，会对系统造成很大的影响，除了会导致失负荷风险，还有可能会造成如过电压、低电压、线路过载、变压器过载等静态安全风险；
2)变电站运行风险，主要以失负荷风险表示
变电站运行风险主要评价变电站主接线风险，变电站运行风险指标计算包括失负荷风险指标计算；
其主要步骤包括：采用蒙特卡罗模拟法对变电站内设备进行状态抽样，形成变电站系统状态；对所选择的每一种变电站系统状态进行连通性识别，以判断是否有孤立母线；对孤立母线分析计算失负荷量，确定变电站失负荷概率；最后进行指标计算分析。
3)电网运行风险主要包括电压越限风险、过载风险、失负荷风险、电压崩溃风险和暂态风险。其中，电压越限风险研究系统在正常运行或发生预想事故时，系统安全运行的情况。电压越限风险度量了系统电压越限的状态，反映的是系统发生事故造成系统中母线电压越限的可能性和危害程度；电网过载风险研究系统在正常运行或发生预想事故时，系统安全运行的情况。电网过载风险指标度量了电网过载的程度，反映的是系统发生事故造成系统中电网过载的可能性和危害程度；电网失负荷风险需要抽取系统状态，尽可能地模拟电网实际运行情况，采用线性规划函数判断系统状态是否会发生失负荷，反映的是系统发生事故造成系统中失负荷量的大小；电压崩溃风险分析电网发生电压崩溃的概率，是关于系统最大传输功率能力的一种风险；暂态失稳风险指标计算能够预先知道电力系统稳定情况，明确系统可能发生稳定问题的概率及系统失稳后导致的后果，以使系统远离潜在的不稳定事故，对保证电网安全稳定运行具有重要的作用。
上述第三步所述大电网运行风险指标计算使用伤害发生的可能性与后果的严重程度的乘积来表示，风险指标定量地描述了系统的安全状态，计算公式如下：
Risk＝Pr×Sev
式中，Risk为所研究对象的风险指标；Pr为研究对象发生伤害的可能性；Sev是伤害发生后对研究对象造成影响的后果严重程度。
上述第四步所述大电网风险表现形式，主要包括图形和表格的形式，直观表现了大电网运行风险。

Claims (4)

1.一种大电网运行风险评价系统，其特征是：
第一步，构建输入数据模块；
从SCADA系统、EMS系统、PMS系统、MIS系统中导出的数据通过excel处理，其中EMS系统数据包括高压配电网10kV以上的电网模型、设备参数、实时数据、历史数据；生产管理系统PMS数据包括低压配网设备台帐信息、配电网设备计划检修信息和计划停电信息；管理信息系统MIS包括现场实时过程数据，办公自动化；SCADA数据包括各种不同格式的模拟量、状态量、电能量和各类事件顺序记录SOE；
第二步，选择评价对象；
结合电网设备自身特点，考虑其在电网运行过程中所发挥的作用，以及电气设备故障后对电网运行的影响程度，将评价对象分为设备、变电站、某一运行状态的电网三类；
第三步，风险指标计算；
构建相应的指标体系，对设备、变电站、电网三个评价对象风险指标进行了计算，评估大电网运行风险；
第四步，结果输出；
对第三步的风险指标进行输出，以直观、简洁的方式呈现大电网运行风险。
2.根据权利要求1所述一种大电网运行风险评价系统，其特征在于：
上述风险指标具体包括：
1)设备运行风险，包括线路过载风险、变压器过载风险、低电压风险、过电压风险和失负荷风险，其中设备失负荷风险反映的是设备发生事故导致系统失负荷的可能性和危害程度，分析方法为考虑设备逐一退出运行对电网产生的影响；而设备退出运行会导致系统潮流发生改变，会对系统造成很大的影响，除了会导致失负荷风险，还有可能会造成如过电压、低电压、线路过载、变压器过载静态安全风险；
2)变电站运行风险
变电站运行风险评价变电站主接线风险，变电站运行风险指标计算包括失负荷风险指标计算；
其步骤包括：采用蒙特卡罗模拟法对变电站内设备进行状态抽样，形成变电站系统状态；对所选择的每一种变电站系统状态进行连通性识别，以判断是否有孤立母线；对孤立母线分析计算失负荷量，确定变电站失负荷概率；最后进行指标计算分析；
3)电网运行风险包括电压越限风险、过载风险、失负荷风险、电压崩溃风险和暂态风险；其中，电压越限风险研究系统在正常运行或发生预想事故时，系统安全运行的情况；电压越限风险度量了系统电压越限的状态，反映的是系统发生事故造成系统中母线电压越限的可能性和危害程度；电网过载风险研究系统在正常运行或发生预想事故时，系统安全运行的情况；电网过载风险指标度量了电网过载的程度，反映的是系统发生事故造成系统中电网过载的可能性和危害程度；电网失负荷风险需要抽取系统状态，尽可能地模拟电网实际运行情况，采用线性规划函数判断系统状态是否会发生失负荷，反映的是系统发生事故造成系统中失负荷量的大小；电压崩溃风险分析电网发生电压崩溃的概率，是关于系统最大传输功率能力的一种风险；暂态失稳风险指标计算能够预先知道电力系统稳定情况，明确系统可能发生稳定问题的概率及系统失稳后导致的后果，以使系统远离潜在的不稳定事故，对保证电网安全稳定运行具有重要的作用。
3.根据权利要求2所述的一种大电网运行风险评价系统，其特征在于：
大电网运行风险使用伤害发生的可能性与后果的严重程度的乘积来表示，风险指标定量地描述了系统的安全状态，计算公式如下：
Risk＝Pr×Sev
式中，Risk为所研究对象的风险指标；Pr为研究对象发生伤害的可能性；Sev是伤害发生后对研究对象造成影响的后果严重程度。
4.根据权利要求1所一种大电网运行风险评价系统，其特征在于，所述大电网风险表现形式包括图形和表格的形式，直观表现大电网运行风险。
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