CN104657583B - 用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法，该方法包括：输入待评估的区域电网相关基础数据库，包括具体的黑启动方案、电网结构数据和元件可靠性参数等；计算当前时间断面的潮流结果，并以计算的结果修正元件可靠性数据；计算关键可靠性指标切负荷概率LOLP、切负荷持续时间LOLE及切负荷频率LOLF；对上述各步骤重复执行N次，得到区域电网各断面的可靠性评估结果，其中N为时间断面数量。
Description
技术领域
本发明属于电力系统可靠性与规划领域，尤其涉及一种用于电力系统黑启动的区域电网多断面动态可靠性的评估方法与决策。
背景技术
随着大电网的发展，电网运行的规模越来越大，而诱发电网大面积停电的潜在因素也变得越来越复杂，对可靠性、运行技术及管理水平的要求更高，理论上发生大面积停电的风险也在增加；尽管电力系统的规划、设计和运行人员为提高系统的安全性，在电力系统继电保护和安全自动装置等方面采取了很多措施；但是由于影响电力系统安全稳定运行的因素复杂，而且有些情况难以预见，并可能引发系统的连锁反应，最终导致系统大面积停电。近几年国际、国内发生过的大面积停电事故，均造成了灾难性的社会影响和严重的经济损失。
目前的研究成果多侧重于建立综合评价模型，研究如何针对各指标建立科学合理的权重系数，而具体的评价指标则主要为机组负荷恢复率、黑启动过程中电压的波动率等，对电网恢复过程中各时间断面的可靠性水平关注较少。而可靠性指标作为对电网连续供电能力的评价，属于重要的二次指标。
电网在黑启动过程中，涉及多个时间断面的动态过程，每一个断面有其对应的可靠性水平，如果某个断面可靠性较低，则很有可能导致黑启动方案的失败。目前的研究成果难以给出区域电网在动态过程中的可靠性演变趋势，从而无法判断其中是否存在薄弱断面。
发明内容
综上所述，确有必要提供一种用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法。
一种用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法，包括以下步骤：输入待评估的区域电网相关基础数据库，包括具体的黑启动方案、电网结构数据和元件可靠性参数等；计算当前时间断面的潮流结果，并以计算的结果修正元件可靠性数据；计算关键可靠性指标切负荷概率LOLP、切负荷持续时间LOLE及切负荷频率LOLF；对上述各步骤重复执行N次，得到区域电网各断面的可靠性评估结果，其中N为时间断面数量。
相对于现有技术，本发明提供的用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法，基于传统可靠性评估理论和主成分分析法，建立了区域电网多断面动态可靠性评估，可针对不同的区域电网黑启动方案进行具体评估分析，并且该计算方法具有普遍适用性。
附图说明
图1为本发明提供的用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法的流程图。
图2为图1所述的评估方法中电压相依故障率增量与节点电压的关系。
图3为图1所述的评估方法中潮流相依故障率增量与线路潮流的关系。
图4为根据图1所述的评估方法获取的唐山黑启动方案一的示意图。
图5为根据图1所述的评估方法获取的唐山黑启动方案二的示意图。
图6为根据图1所述的评估方法获取的唐山黑启动方案三的示意图。
图7为图4-6所述的唐山黑启动方案中不同时间断面的停电频率指标对比。
图8为图4-6所述的唐山黑启动方案中不同时间断面的停电概率指标对比。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。
请参阅图1，本发明提供的用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法，主要包括如下步骤：
步骤S10，输入待评估的区域电网相关基础数据库，包括具体的黑启动方案、电网结构数据和元件可靠性参数；
步骤S20，计算当前时间断面的潮流结果，并以计算的结果修正元件可靠性数据；
步骤S30，计算关键可靠性指标包括切负荷概率LOLP、切负荷持续时间LOLE及切负荷频率LOLF；以及
步骤S40，对上述各步骤重复执行N次，得到区域电网各断面的可靠性评估结果，其中N为时间断面数量。
在步骤S20中，通过计算当前时间断面的潮流结果，并用来修正元件可靠性数据具体步骤如下：
（1）对黑启动方案进行潮流计算，获取电网各支路的潮流和各节点的电压信息；
（2）获取元件的电压相依故障率增量及潮流相依故障率增量；
其中，元件的电压相依故障率增量可按照下式获取：
（1）；
元件的潮流相依故障率增量可按照下式获取：
（2）。
（3）对元件的故障率进行修正：
（3）
（4）
其中，λi(t)为元件i在时刻t的故障率，λi0为元件的静态故障率，即元件的多年统计故障率数据；PLi为元件i流过的功率；α大于0小于1；Δλi(xj(t))为条件相依的故障率增量，其中xj(t)为因素j（如功率、电压等）在时刻t的物理量。
另外，电压相依故障率增量与节点电压之间的关系如图2所示。
进一步，线路故障率与其经过的潮流也有明显的相关性，在较低的潮流水平下，线路故障率水平与静态故障率相同，随着线路潮流的增加（超过某阈值后），线路由于发热、过载等原因，线路故障率会明显增加，其潮流相依故障率增量与潮流的关系示意图如图3所示。
在步骤S30中，通过运行可靠性评估，所述关键可靠性指标可通过下式计算：
（1）切负荷概率LOLP（Loss of Load Probability）：
（5）；
其中S是有切负荷的系统状态集合，ti是系统状态i的持续时间，T是总模拟时间。
（2）切负荷持续时间LOLE（Loss of Load Expectation，小时/年）：
（6）；
（3）切负荷频率LOLF（Loss of Load Frequency，次/年）：
（7）。
其中Ni是有切负荷的状态数（如果连续几个状态有切负荷，则视为一次切负荷状态）。
在步骤S40中，通过对上述各步骤重复执行N次，N为时间断面数量，即可得到区域电网各断面的可靠性评估结果。
实施例
本发明所述的用于电力系统黑启动的区域电网多断面动态可靠性的评估方法基于我国北方某省级区域电网数的三个黑启动方案进行分析。计算具体步骤如下：
（1）根据收集资料，可获取三个黑启动方案如下：
方案一
请参阅图4，该方案以天津芦台—唐山安各庄线路作为首选的黑启动电源，第二批启动电源分别为唐山热电，启动路径为芦台—安各庄—唐山东—吕家坨—洼里—河东—唐山热电。
方案二
请参阅图5，该方案以北京顺义—唐山太平线路作为首选的黑启动电源，第二批启动电源分别为陡河一厂、唐山热电等电厂，路径为顺义—太平—唐山西—贾安子—陡河一厂，陡一—古冶西—洼里—河东—唐热。具体方案为以北京顺义—唐山太平的500千伏线路为启动电源，向唐山电网充电经唐山西、贾安子至陡河电厂启动该厂机组，而后再向唐山市区方向延伸经古冶西—洼里—河东—唐山热电路径启动该厂机组。
方案三
请参阅图6，该方案以北京北寺—廊坊邵府—天津蓟县—唐山后湖的线路作为启动电源，沿后湖—虹桥—常庄—车轴山—唐丰热电路径充电至唐丰热电启动该厂机组，再经车轴山—韩城—胥各庄—西郊电厂路径启动西郊机组为唐山市区负荷提供可靠电源。
（2）各类元件的可靠性参数如表1所示：
（3）对上述各个方案进行动态可靠性评估，可得到不同时间断面下的评估结果，如表2所示：
请参阅图7及图8，关键可靠性指标的对比如图7及图8所示。
本发明提供的用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法，以传统可靠性评估理论和主成分分析法为基础，对各时间断面的可靠性进行评估，并考虑不同时刻间的耦合关系，建立了区域电网多断面动态可靠性评估，可针对不同的区域电网黑启动方案进行具体评估分析，并且该计算方法具有普遍适用性。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (2)
1.一种用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法，包括以下步骤：输入待评估的区域电网相关基础数据库，包括具体的黑启动方案、电网结构数据和元件可靠性参数；
计算当前时间断面的潮流结果，并以计算的结果修正元件可靠性数据，所述修正元件可靠性数据包括以下步骤：
(1)对黑启动方案进行潮流计算，获取电网各支路的潮流和各节点的电压信息；
(2)获取元件的电压相依故障率增量及潮流相依故障率增量，其中所述元件的电压相依故障率增量的获取方法为：
其中，α大于0小于1，所述元件的潮流相依故障率增量的获取方法为：
以及
(3)通过以下公式对元件的故障率进行修正：
其中，λi(t)为元件i在时刻t的故障率，λi0为元件的静态故障率，即元件的多年统计故障率数据；PLi为元件i流过的功率；Δλi(xj(t))为条件相依的故障率增量，其中xj(t)为因素j在时刻t的物理量，因素j表示功率或电压；
计算关键可靠性指标包括切负荷概率LOLP、切负荷持续时间LOLE及切负荷频率LOLF；
对上述各步骤重复执行N次，得到区域电网各断面的可靠性评估结果，其中N为时间断面数量。
2.如权利要求1所述的用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法，其特征在于，关键可靠性指标通过以下公式计算：
切负荷概率LOLP：
其中S是有切负荷的系统状态集合，ti是系统状态i的持续时间，T是总模拟时间；
切负荷持续时间LOLE：
LOLE＝LOLP×8760/LOLF；
切负荷频率LOLF：
其中Ni是有切负荷的状态数。
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