CN105022930A - 基于状态枚举法的输电系统风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，包括以下步骤：确定输电系统内各电气设备的故障率；通过状态枚举法对输电系统内各电气设备的运行状态进行组合，产生故障状态列表；对故障状态列表中的每个故障状态，根据其输电系统内各电气设备的故障率建立系统的风险模型，并进行风险评估。本发明的基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，用解析的方法计算风险指标，其物理概念清楚，模型精度高，计算结果的可信度高。

Description

基于状态枚举法的输电系统风险评估方法

技术领域

本发明涉及一种基于状态枚举法的输电系统风险评估方法。

背景技术

在输电系统运行过程中，设备停运是破坏系统安全运行的主要原因，电力设备的故障率往往决定了故障状态的概率值。电气设备的故障率是表征该设备运行可靠性的一个重要指标，也是对输电系统进行风险评估时所需要的最基本参数之一。在风险的评估研究中，一般都采用传统的可靠性统计的方法来确定设备的故障概率。设备故障概率的确定，需要对电力设备多年的运行可靠性数据进行整理与统计得到。然而，设备的故障率往往因为统计资料的缺失而难以确定，例如，由中国国家电力监管委员会电力可靠性管理中心提供的中国交流系统输电设备的可靠性指标统计中，110kV电压等级的数据与电缆数据便有所缺失。同时，从实际电网的运行可靠性数据中发现，在进行运行风险评估时，对于变电站内部的母线、变压器等室内设备，采用传统的设备可靠性数据基本与现场运行情况相符；但对于架空线路等室外元件的故障率，却与传统的可靠性数据有一定差异，需要考虑外加诶环境因素和其它一些因素的影响。

在确定了系统内各元件的故障率后，需要选择一个系统的故障状态进行计算。选取系统故障状态的主要方法为蒙特卡洛法和状态枚举法。两种方法运用于风险评估时，主要区别可以概括为：蒙特卡洛法用抽样的方法进行状态选择，用统计的方法得到风险指标；而状态枚举法则利用枚举技术选择系统的状态，用解析的方法计算风险指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，能够方便快速实现输电系统风险评估，用解析的方法计算风险指标，其物理概念清楚，模型精度高，计算结果的可信度高。

实现上述目的的技术方案是：基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，包括以下步骤：

S1，确定输电系统内各电气设备的故障率；

S2，通过状态枚举法对输电系统内各电气设备的运行状态进行组合，产生故障状态列表；

S3，对故障状态列表中的每个故障状态，根据其输电系统内各电气设备的故障率建立系统的风险模型，并进行风险评估。

上述的基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，其中，所述状态枚举法应用的计算公式包括公式(1)和公式(2)，设S_k为所选状态，S_i,m为第i重故障中第m大概率的系统状态，Ds_i,m为S_i,m的相邻系统状态集合，D_i,m表示为公式(1):

$D_{i,m}=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}{\mathrm{Ds}}_{i,1}& m=1\end{array}\\ (D_{i,m-1}\&cup;{\mathrm{Ds}}_{i,m})-\{S_{i,1},S_{i,2},\mathrm{...},S_{i,m}\}\\ 1<m<n_{s_i}\end{array}\right.---\left(1\right)$

公式(1)中，为第i重系统故障的最大状态数量；

设D_k为S₁，S₂…，S_k中每重下一个概率最大系统状态和下一重概率最大系统状态集合，D_k由公式(2)确定.

$D_k=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}{S}_{1,1}& k=1\end{array}\\ (D_{k-1}\&cup;\{S_{i,m+1}\left\}\right)-\left\{S_{i,m}\right\}\\ 1<k<n_s,m<n_{s_i},m\&NotEqual;2\\ (D_{k-1}\&cup;\{S_{i,m+1}\}-\{S_{i+1,1}\left\}\right)-\left\{S_{i,m}\right\}\\ 1<k<n_s,m<n_{s_i}m=2\\ \begin{array}{cc}{D}_{k-1}-\left\{S_{i,m}\right\},& 1<k<n_s,m=n_{s_i}\end{array}\end{array}\right.---\left(2\right)$

公式(2)中，n_s为需要选择的所有系统状态数量。

上述的基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，其中，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21，设k＝1，则S₁＝S_0,1；

S22，设S_k＝S_i,m,确定Ds_i,m；

S23，根据公式(1)确定D_i,m；

S24，将D_i,m中概率最大系统状态确定为S_i,m+1；

S25，确定S_i+1,1；

S26，根据公式(2)确定D_k；

S27，以D_k中概率最大系统状态确定S_k+1；

S28，若k+1≥系统状态数量限额，则进行步骤S29；若k+1<系统状态数量限额，则返回步骤S22；

S29，输出所选系统状态，形成故障状态列表。

本发明的基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，与现有技术相比的有益效果是：是用于输电系统风险评估的常见方法，通过枚举的方法产生故障状态列表，可以考虑电网内各电气设备的所有故障组合。对故障状态列表中的每个状态，可以根据输电系统内各电气设备的故障率建立系统的风险模型，并进行风险评估。状态枚举法用数值计算的方法获得系统的各项风险指标，其物理概念清楚，模型精度高，计算结果的可信度高。

附图说明

图1为本发明的基于状态枚举法的输电系统风险评估方法的形成故障状态列表的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

本发明的实施例：基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，包括以下步骤：

S1，确定输电系统内各电气设备的故障率；

S2，通过状态枚举法对输电系统内各电气设备的运行状态进行组合，产生故障状态列表，状态枚举法应用的计算公式包括公式(1)和公式(2)，设S_k为所选状态，S_i,m为第i重故障中第m大概率的系统状态，Ds_i,m为S_i,m的相邻系统状态集合，D_i,m表示为公式(1):

$D_{i,m}=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}{\mathrm{Ds}}_{i,1}& m=1\end{array}\\ (D_{i,m-1}\&cup;{\mathrm{Ds}}_{i,m})-\{S_{i,1}{S}_{i,2},\mathrm{...},S_{i,m}\}\\ 1<m<n_{s_i}\end{array}\right.---\left(1\right)$

公式(1)中，为第i重系统故障的最大状态数量；

设D_k为S₁，S₂…，S_k中每重下一个概率最大系统状态和下一重概率最大系统状态集合，D_k由公式(2)确定.

$D_k=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}{S}_{1,1}& k=1\end{array}\\ (D_{k-1}\&cup;\{S_{i,m+1}\left\}\right)-\left\{S_{i,m}\right\}\\ 1<k<n_s,m<n_{s_i},m\&NotEqual;2\\ (D_{k-1}\&cup;\{S_{i,m+1}\}-\{S_{i+1,1}\left\}\right)-\left\{S_{i,m}\right\}\\ 1<k<n_s,m<n_{s_i}m=2\\ \begin{array}{cc}{D}_{k-1}-\left\{S_{i,m}\right\},& 1<k<n_s,m=n_{s_i}\end{array}\end{array}\right.---\left(2\right)$

公式(2)中，n_s为需要选择的所有系统状态数量；

请参阅图1，步骤S2具体包括以下步骤：

S21，设k＝1，则S₁＝S_0,1；

S22，设S_k＝S_i,m,确定Ds_i,m；

S23，根据公式(1)确定D_i,m；

S24，将D_i,m中概率最大系统状态确定为S_i,m+1；

S25，确定S_i+1,1；

S26，根据公式(2)确定D_k；

S27，以D_k中概率最大系统状态确定S_k+1；

S28，若k+1≥系统状态数量限额，则进行步骤S29；若k+1<系统状态数量限额，则返回步骤S22；

S29，输出所选系统状态，形成故障状态列表；

S3，对故障状态列表中的每个故障状态，根据其输电系统内各电气设备的故障率建立系统的风险模型，并进行风险评估。

本发明的基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，是用于输电系统风险评估的常见方法，通过枚举的方法产生故障状态列表，可以考虑电网内元件的所有故障组合。对故障状态列表中的每个状态，可以根据输电系统元件的故障率建立系统的风险模型，并进行风险分析。状态枚举法用数值计算的方法获得系统的各项风险指标，其物理概念清楚，模型精度高，计算结果的可信度高。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，确定输电系统内各电气设备的故障率；

S2，通过状态枚举法对输电系统内各电气设备的运行状态进行组合，产生故障状态列表；

S3，对故障状态列表中的每个故障状态，根据其输电系统内各电气设备的故障率建立系统的风险模型，并进行风险评估。

2.根据权利要求1所述的基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，其特征在于，所述状态枚举法应用的计算公式包括公式(1)和公式(2)，设S_k为所选状态，S_i,m为第i重故障中第m大概率的系统状态，Ds_i,m为S_i,m的相邻系统状态集合，D_i,m表示为公式(1):

$D_{i,m}=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}{\mathrm{Ds}}_{i,1}& m=1\end{array}\\ (D_{i,m-1}\&cup;{\mathrm{Ds}}_{i,m})-\{S_{i,1},S_{i,2},\mathrm{...},S_{i,m}\}\\ l<m<n_{s_i}\end{array}\right.---\left(1\right)$

公式(1)中，为第i重系统故障的最大状态数量；

设D_k为S₁，S₂…，S_k中每重下一个概率最大系统状态和下一重概率最大系统状态集合，D_k由公式(2)确定.

$D_k=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}{S}_{1,1}& k=1\end{array}\\ (D_{k-1}\&cup;\{S_{i,m+1}\left\}\right)-\left\{S_{i,m}\right\}\\ 1<k<n_s,m<n_{s_i},m\&NotEqual;2\\ (D_{k-1}\&cup;\{S_{i,m+1}\}-\{S_{i+1,1}\left\}\right)-\left\{S_{i,m}\right\}\\ 1<k<n_s,m<n_{s_i},m=2\\ \begin{array}{cc}{D}_{k-1}-\left\{S_{i,m}\right\},& 1<k<n_s,m=n_{s_i}\end{array}\end{array}\right.---\left(2\right)$

公式(2)中，n_s为需要选择的所有系统状态数量。

3.根据权利要求2所述的基于状态枚举法的输电系统风险评估方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21，设k＝1，则S₁＝S_0,1；

S22，设S_k＝S_i,m,确定Ds_i,m；

S23，根据公式(1)确定D_i,m；

S24，将D_i,m中概率最大系统状态确定为S_i,m+1；

S25，确定S_i+1,1；

S26，根据公式(2)确定D_k；

S27，以D_k中概率最大系统状态确定S_k+1；

S28，若k+1≥系统状态数量限额，则进行步骤S29；若k+1<系统状态数量限额，则返回步骤S22；

S29，输出所选系统状态，形成故障状态列表。