CN105096039A - 一种多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法 - Google Patents

Abstract

一种多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法，包括以下步骤：S1从电网能量管理系统EMS获取10年内每一个时段视在功率、有功功率和无功功率；S2采用概率分析的方法，计算并确定第i条线路输送功率按照正态分布规律变化的均值μ_SLi和方差σ_SLi,计算并确定所有线路总的输送功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL和方差σ_SL；S3针对从电网能量管理系统EMS获取的负荷功率数据，采用概率分析的方法，确定负荷功率按照正态分布规律变化的均值μ_D和方差σ_D；S4计算多线路并列供电系统过负荷停运概率，计算公式为：<maths num="0001"></maths>式中erf(y)为误差函数，其表达式为：本发明在概率分析的基础上计算多条线路并列运行供电系统过负荷停运的概率，可为供电管理以及电网调度运行提供必要的技术支撑。

Description

一种多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法

技术领域

本发明涉及一种多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法。

背景技术

保障对负荷可持续性供电是电网追求的目标之一。负荷是综合性的，往往受多种因素的影响，在一定运行周期(1小时、1天、1月、1年、5年、10年等)内总是波动的，而且这种波动性具有很大的不确定性和随机性。负荷通过线路与电源连接，并在正常运行情况下从电源获得电力和电量。

负荷仅通过一条线路与电源相连接，一旦发生线路故障、过负荷或检修而退出运行的情况，负荷将失去电源的供电，负荷被供电可靠性较低。

负荷通过多条线路与一个或多个电源相连接，一旦发生一条线路故障、过负荷或检修而退出运行的情况，负荷也不会失去电源的供电，供电可靠性会有较高的保证。只有当所有与电源相连接的线路故障、过负荷或检修而退出运行时，负荷才会完全失去电源。当负荷很大时，一旦一条线路过负荷退出运行并导致余下线路都同时过负荷，负荷也会因余下线路退出运行而完全失去电源；如果两条或多条线路同时过负荷退出运行，余下线路过负荷并退出运行的可能性很大，也会造成整个供电系统的完全停运。可见，因线路过负荷并退出运行所带来的这个供电系统停运的风险很大，给负荷带来的影响和损失也很大。因此，需要确定这种风险的大小，为供电管理提供技术指导。

以往通常采用潮流计算方法来确定线路过负荷的状态，这种方法对负荷波动的不确定性和随机性所造成的线路过负荷状态很难做出准确的估计；加上线路因故障和检修而退出运行的状态的不确定性和随机性，会增大这种方法对过负荷状态估计更大的难度并使估计效果更不可信。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法，采用一种概率计算的方法来计算多线路并列供电系统过负荷停运概率，其基本原理是同时考虑线路运行方式和负荷的不确定性和随机性，通过电网能量管理系统EMS获取线路和负荷的数据，在考虑线路运行方式的不确定性时引入线路运行的概率模型，在考虑负荷的不确定性时引入负荷波动的概率模型，假设线路运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布，在概率分析的基础上计算多条线路并列运行供电系统过负荷停运的概率，为供电管理以及电网调度运行提供必要的技术支撑。

研究表明，多线路并列供电系统过负荷停运概率与下列因素有关：运行周期内服从正态分布的线路输送功率、负荷功率的大小决定，同时也由线路允许的最大输送功率的大小决定。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法，所述的供电系统由并列的N_L条线路L₁、L₂、L₃、…、组成，其负荷为S_D；设第i条线路输送功率、允许的最大输送功率、要求的备用容量、允许的过负荷时间分别为S_Li、R_Li、，并列的N_L条线路L₁、L₂、L₃、…、均同时过负荷并同时退出运行时须同时满足下列三个条件是：

$\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{S}_{Lj}>\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Lj}---\left(1\right);$

$S_{Li}>{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Li},i=1,2,...,N_L---\left(2\right);$

$\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Lj}<S_D---\left(3\right);$

第i条线路输送功率S_Li为随机变量并服从均值为μ_SLi、方差为σ_SLi的正态分布， $S_{L1}+S_{L2}+...+S_{{\mathrm{LN}}_L}={S_L}^{~}N({\mathrm{\&mu;}}_{SL},{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}^2),{\mathrm{\&mu;}}_{SL}=\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{SLj},{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}=\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SLj};$ 负荷为随机变量并服从均值为μ_D、方差为σ_D的正态分布；

其特征是：所述的方法包括以下步骤：

S1从电网能量管理系统EMS获取线路运行数据和负荷数据，包括10年内每一个时段视在功率、有功功率和无功功率；

S2针对从电网能量管理系统EMS获取的输送功率(视在功率)，采用概率分析的方法，计算并确定第i(i＝1,2,...,N_L，N_L为并列线路的数量)条线路输送功率按照正态分布规律变化的均值μ_SLi和方差σ_SLi,计算并确定所有线路总的输送功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL和方差σ_SL；

S3针对从电网能量管理系统EMS获取的负荷功率数据，采用概率分析的方法，确定负荷功率按照正态分布规律变化的均值μ_D和方差σ_D；

S4计算多线路并列供电系统过负荷停运概率，计算公式为：

$p_S^{OL}=-\frac{1}{8}erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_{SL}}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}}\right)\&CenterDot;erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_D}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_D}\right)\underset{i=1}{\overset{N_L}{\&Pi;}}erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_{SLi}}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SLi}}\right);$

式中erf(y)为误差函数，其表达式为：

$erf\left(y\right)=\frac{2}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_0^y{e}^{-t^2}dt.$

本发明的技术效果是：利用本发明所提出的多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法，可以计算出在一定运行周期(1小时、1天、1月、1年、5年、10年等)内多变压器并列供电系统过负荷停运的概率，帮助和指导运行人员准确掌握线路和负荷的运行情况及其功率的波动状态，为营销工作和检修工作提供技术方法，为电网调度运行提供技术支撑。

附图说明

图1是本发明所针对的多线路并列供电系统组成和连接关系示意图；

图2是本发明所提出的多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法的流程框图。

图1中的附图标记表示如下：1-并列运行的第一条线路，2-并列运行的第N_L条线路，3-母线，4-负荷。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。

参见图1,本发明的多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法实施例对应的供电系统,由并列的N_L条线路L₁、L₂、L₃、…、组成，其负荷为S_D。

设第i条线路输送功率、允许的最大输送功率、要求的备用容量、允许的过负荷时间分别为S_Li、R_Li、并列的N_L条线路L₁、L₂、L₃、…、均同时过负荷并同时退出运行时须同时满足下列三个条件是：

$\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{S}_{Lj}>\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Lj}---\left(1\right);$

$S_{Li}>{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Li},i=1,2,...,N_L---\left(2\right);$

$\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Lj}<S_D---\left(3\right);$

第i条线路输送功率S_Li为随机变量并服从均值为μ_SLi、方差为σ_SLi的正态分布， $S_{L1}+S_{L2}+...+S_{{\mathrm{LN}}_L}={S_L}^{~}N({\mathrm{\&mu;}}_{SL},{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}^2),{\mathrm{\&mu;}}_{SL}=\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{SLj},{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}=\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SLj};$ 负荷为随机变量并服从均值为μ_D、方差为σ_D的正态分布；

参见图2,本发明的方法包括以下步骤：

图2中的步骤1描述线路和负荷数据信息的获取

从电网能量管理系统EMS获取线路运行数据和负荷数据，10年内每一个时段视在功率、有功功率和无功功率等。

图2中的步骤2描述线路功率变化的概率密度函数确定及其参数计算的过程和方法

针对从电网能量管理系统EMS获取的输送功率，采用概率分析的方法，计算并确定第i(i＝1,2,...,N_L，N_L为并列线路的数量)条线路输送功率按照正态分布规律变化的均值μ_SLi和方差σ_SLi,计算并确定所有线路总的输送功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL和方差σ_SL。

图2中的步骤3描述负荷功率波动的概率密度函数确定及其参数计算的过程和方法

针对从电网能量管理系统EMS获取的负荷功率数据，采用概率分析的方法，确定负荷功率按照正态分布规律变化的均值μ_D和方差σ_D。

图2中的步骤4描述过负荷停运概率计算的过程和方法,计算公式如下：

$p_S^{OL}=-\frac{1}{8}erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_{SL}}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}}\right)\&CenterDot;erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_D}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_D}\right)\underset{i=1}{\overset{N_L}{\&Pi;}}erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_{SLi}}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SLi}}\right)$

式中erf(y)为误差函数，其表达式为：

$erf\left(y\right)=\frac{2}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_0^y{e}^{-t^2}dt.$

Claims (1)

1.一种多线路并列供电系统过负荷停运概率计算方法，所述的供电系统由并列的N_L条线路L₁、L₂、L₃、…、组成，其负荷为S_D；设第i条线路输送功率、允许的最大输送功率、要求的备用容量、允许的过负荷时间分别为S_Li、R_Li、并列的N_L条线路L₁、L₂、L₃、…、均同时过负荷并同时退出运行时须同时满足下列三个条件是：

$\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{S}_{Lj}>\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Lj}---\left(1\right);$

$S_{Li}>{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Li},i=1,2,...,N_L---\left(2\right);$

$\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\stackrel{\&OverBar;}{S}}_{Lj}<S_D---\left(3\right);$

第i条线路输送功率S_Li为随机变量并服从均值为μ_SLi、方差为σ_SLi的正态分布， $S_{L1}+S_{L2}+...+S_{{\mathrm{LN}}_L}={S_L}^{~}N({\mathrm{\&mu;}}_{SL},{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}^2),{\mathrm{\&mu;}}_{SL}=\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{SLj},{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}=\underset{j=1}{\overset{N_L}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SLj};$ 负荷为随机变量并服从均值为μ_D、方差为σ_D的正态分布；

其特征是：所述的方法包括以下步骤：

S1从电网能量管理系统EMS获取线路运行数据和负荷数据，包括10年内每一个时段视在功率、有功功率和无功功率；

S2针对从电网能量管理系统EMS获取的输送功率，采用概率分析的方法，计算并确定第i条线路输送功率按照正态分布规律变化的均值μ_SLi和方差σ_SLi,计算并确定所有线路总的输送功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL和方差σ_SL；

其中的i＝1,2,...,N_L，N_L为并列线路的数量；

S3针对从电网能量管理系统EMS获取的负荷功率数据，采用概率分析的方法，确定负荷功率按照正态分布规律变化的均值μ_D和方差σ_D；

S4计算多线路并列供电系统过负荷停运概率，计算公式为：

$p_S^{OL}=-\frac{1}{8}erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_{SL}}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SL}}\right)\&CenterDot;erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_D}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_D}\right)\underset{i=1}{\overset{N_L}{\&Pi;}}erf\left(\frac{{\mathrm{\&mu;}}_{SLi}}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{SLi}}\right);$

式中erf(y)为误差函数，其表达式为：

$erf\left(y\right)=\frac{2}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_0^y{e}^{-t^2}dt.$