CN105139293A - 大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一，结合大电网紧急控制系统的架构组成及实际应用功能，确定大电网紧急控制系统核心评价指标；步骤二，以核心评价指标为基础，建立从属于核心评价指标的各级指标层，构建递阶层次结构指标体系；步骤三，采用定量考核法设置各级指标评价权重；步骤四，根据各级指标评价权重和评分，基于层次分析法计算得到紧急控制系统的整体得分电力系统安全稳定控制技术领域的一种大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法；本发明对大电网紧急控制系统进行全局性和整体性评价，以推进大电网紧急控制系统的体系建设，提高紧急控制系统的可靠性。

Description

大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法

技术领域

本发明涉及电网安全稳定控制系统评价技术领域，具体涉及一种大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法。

背景技术

随着远距离高压输电技术的发展，我国电网已经逐渐发展成为大型互联电力系统。但互联电力系统在遇到各种事故时易发生连锁反应，从而导致大面积停电。作为保障电网稳定性、安全性的第二三道防线和提高电网输送能力的重要手段，电网紧急控制系统在提高电网输电能力、避免窝电、保障系统稳定及防止事故扩大等方面发挥了重要作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

由于电力系统规模的逐步扩大，电网结构日益复杂，电网的安全稳定问题日益突出，目前我国大型的紧急控制系统得到了广泛应用，如：西北-新疆750kV联网安全稳定控制工程、±600kV宁东直流安全稳定控制工程、德宝直流安全稳定控制工程、复奉特高压直流安全稳定控制工程、江苏电网安全稳定实时预警及协调防御控制系统等。随着紧急控制系统建设工作的推进，对紧急控制系统进行整体的评估对推进大电网紧急控制系统的体系建设，提高紧急控制系统的可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤一，结合大电网紧急控制系统的架构组成及实际应用功能，确定大电网紧急控制系统核心评价指标；

步骤二，以核心评价指标为基础，建立从属于核心评价指标的各级指标层，构建递阶层次结构指标体系；

步骤三，采用定量考核法设置各级指标评价权重；

步骤四，根据各级指标评价权重和评分，基于层次分析法计算得到紧急控制系统的整体得分。

优选的是，所述核心评价指标为系统建设完整性、模块功能完整性、数据完整性、系统可靠性和系统实时性，所述核心评价指标为一级指标，根据一级指标进行分级、分类，即得到具体考核标准。

优选的是，根据一级指标系统建设完整性进行分级、分类，得到二级指标为系统整体构架、通道建设情况、冗余配置情况。根据一级指标模块功能完整性进行分级、分类，得到二级指标为紧急控制功能、通道功能；根据一级指标数据完整性进行分级、分类，得到二级指标为上送数数据整、下发数据完整；根据一级指标系统可靠性进行分级、分类，得到二级指标为装置间通信通道可靠性、冗余配置可靠切换和控制可靠性；根据一级指标系统实时性进行分级、分类，得到二级指标为实时通信、实时控制。

优选的是，指标体系的最后一级为单项指标层，指标体系最后一级即各单项指标的满分为100，根据评分标准计算其得分，结合目前紧急控制系统的实际发展情况及具体条件，参考国家或行业的相关标准，确定各单项评价标准。

优选的是，基于层次分析法计算得到电网紧急控制系统的整体评价得分，层次结构中第k层某一指标A^K的评分计算公式如下：

$S^K=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{S}_j^{(k+1)}{W}_j^{(k+1)}$

式中：S^K为层次结构中第k层某一指标A^K的评分；j为A^K指标的k+1层指标的序号；为A^K指标的k+1层第j个指标的评分；为第j个指标的权重。

运用S^K可求出整体得分，它是计算某一指标通用公式，某一指标的得分S^K是其下级各指标得分与权重乘积之和,就本三级指标系统来说，三级指标是单项指标，根据评分判据得到，当k＝2时，S^K计算的是某二级指标的评分，由其三级指标得分与权重的乘积之和得到其二级指标，由此得出所有二级指标的得分后，即可计算当K＝1时各一级指标的得分，同理，K＝0时即得到了唯一的整体的得分，即由5个一级指标得分与权重的乘积之和组成。。

各级指标的标号分别为a为一级指标序号，b为二级指标序号，c为三级指标序号。指标体系最后一级即各单项指标的满分为100，根据评分标准计算其得分。

优选的是，根据二级指标装置间通信通道可靠性进行分级、分类，得到三级指标为调度数据网连接、2M专线主站间通道、2M专线子站间通道，装置间通信通道可靠性测试得分公式如下：

$S_{21}^2={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n=3}(1-P_i)W_i\×100$

其中，P_i为第i类通道的通信异常率，W_i为第i类通道的权重；

系统通信通道异常率公式如下:

$P=\frac{m}{M}\×100\%$

其中，M为系统的某类通道总数，m为该类通道正常通信的通道数。

优选的是，控制可靠性指标由以下可靠性细化指标组成：

1)方式判别正确率R₁；

2)在线策略模式和离线策略模式可靠切换率R₂；

3)相继故障判别正确率R₃；

4)上下级协调控制一致率R₄；

5)稳控装置正确动作率R₅；

6)系统控制量误差率R₆；

可靠性细化指标1)至5)得分公式如下：

$R_i=\frac{n_i}{N_i}\×100\%(1\≤i\≤5)$

其中，N_i为对某项指标测试的总次数，n_i为该指标测试通过的次数；

可靠性细化指标6)得分公式如下：

$R_6=\sqrt{\frac{1}{N_6}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N_6}{\left(\frac{P_{ci}-P_{0i}}{P_{0i}}\right)}^2}$

其中，P_ci为实际控制量，P_0i为预设控制量,N为控制策略的测试总次数；

系统控制量的评价判据采用分段制，即根据误差的范围确定得分。

优选的是，冗余配置可靠切换测试得分公式如下：

$S_{42}^2=J\×100$

其中冗余配置可靠切换率公式如下：

$J=\frac{a}{n}\×100\%$

其中a为具有冗余配置的场站中通道能可靠切换的场站数。

本发明所达到的有益效果：本发明的有益效果是建立了一种大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，能对大电网紧急控制系统进行全局性和整体性评价,目前紧急系统存在如下特点：规模庞大，布点广泛,装置种类较多，型号复杂,标准不统一等,在这些问题下对紧急控制系统全面的进行测试，是保证安全稳定控制系统可靠运行的一项必不可少的工作,然而，目前尚无统一的紧急控制系统实验验证评价标准,随着紧急控制系统建设工作的推进，建立全面的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系，对紧急控制系统进行整体的评估，能清晰反映紧急控制系统的整体情况，有利于找出其薄弱环节并对其进行改进并加强其系统建设，对推进大电网紧急控制系统的体系建设，提高紧急控制系统的可靠性具有重要意义。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤一，结合大电网紧急控制系统的架构组成及实际应用功能，确定大电网紧急控制系统核心评价指标；所述核心评价指标为系统建设完整性、模块功能完整性、数据完整性、系统可靠性和系统实时性，所述核心评价指标为一级指标，根据一级指标进行分级、分类，即得到具体考核标准。

步骤二，以核心评价指标为基础，建立从属于核心评价指标的各级指标层，构建递阶层次结构指标体系；

步骤三，采用定量考核法设置各级指标评价权重；指标体系的最后一级为单项指标层，指标体系最后一级即各单项指标的满分为100，根据评分标准计算其得分，结合目前紧急控制系统的实际发展情况及具体条件，参考国家或行业的相关标准，确定各单项评价标准。

如表1、表2、表3、表4和表5所示，根据一级指标系统可靠性进行分级、分类，得到二级指标为装置间通信通道可靠性、冗余配置可靠切换和控制可靠性，根据一级指标系统建设完整性进行分级、分类，得到二级指标为系统整体构架、通道建设情况、冗余配置情况，根据一级指标模块功能完整性进行分级、分类，得到二级指标为紧急控制功能、通道功能；根据一级指标数据完整性进行分级、分类，得到二级指标为上送数数据整、下发数据完整；根据一级指标系统实时性进行分级、分类，得到二级指标为实时通信、实时控制。

各级指标的标号分别为a为一级指标序号，b为二级指标序号，c为三级指标序号。指标体系最后一级即各单项指标的满分为100，根据评分标准计算其得分，部分指标的详细评分标准说明如下：

1.冗余配置情况

系统冗余配置率公式如下:

$L=\frac{n}{N}\×100\%$

其中，N为系统主站和子站的总数，n为有冗余配置的主站和子站的个数。则系统冗余配置考核得分如下:

$S_{131}^3=L\×100$

2.装置间通信通道可靠性

系统装置间的通道可分为调度数据网、2M专线主站间通道、2M专线子站间通道三类。

系统通信通道异常率:

$P=\frac{m}{M}\×100\%$

其中，M为系统的某类通道总数，m为该类通道正常通信的通道数。

系统装置间通信通道可靠性测试得分：

$S_{21}^2={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n=3}(1-P_i)W_i\×100$

其中，P_i为第i类通道的通信异常率，W_i为第i类通道的权重。

3.冗余配置可靠切换

冗余配置可靠切换率公式如下：

$J=\frac{a}{n}\×100\%$

其中a为具有冗余配置的场站中通道能可靠切换的场站数。

则系统冗余配置可靠切换测试得分公式如下：

$S_{42}^2=J\×100$

4.控制可靠性

控制可靠性指标由以下指标组成：

1)方式判别正确率R₁；

2)在线策略模式和离线策略模式可靠切换率R₂；

3)相继故障判别正确率R₃；

4)上下级协调控制一致率R₄；

5)稳控装置正确动作率R₅；

6)系统控制量误差率R₆；

$R_i=\frac{n_i}{N_i}\×100\%(1\≤i\≤5)$

其中，N_i为对某项指标测试的总次数，n_i为该指标测试通过的次数。

$R_6=\sqrt{\frac{1}{N_6}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N_6}{\left(\frac{P_{ci}-P_{0i}}{P_{0i}}\right)}^2}$

其中，P_ci为实际控制量，P_0i为预设控制量,N为控制策略的测试总次数。

系统控制量的评价判据采用分段制，即根据误差的范围确定得分，具体判据如下：

误差率P6	0-5％	5％-10％	10％-20％	20％-50％	50％-80％	80％-100％
							得分S2 436	100	80	60	40	20	0

5.系统实时性

每项时间指标测试结果的平均值公式如下:

$T=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{T}_i$

其中，N为此项时间指标测试的有效样本数。

时间指标为负指标，即随其时间值的减小其分值应增高。当系统传输信号或动作的时间达到基本要求t₀时，得分为其标准分值的60％，随其时间的减少分段设置其评价判据，具体判据如下：

平均值T	＜t0	0.8t0-t0	0.4t0-0.6t0	0.2t0-0.4t0	0-0.2t0	0
							得分S2 5bc	0	60	70	80	90	100

步骤四，根据各级指标评价权重和评分，基于层次分析法计算得到紧急控制系统的整体得分。基于层次分析法计算得到电网紧急控制系统的整体评价得分，层次结构中第k层某一指标A^K的评分计算公式如下：

$S^K=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{S}_j^{(k+1)}{W}_j^{(k+1)}$

式中：S^K为层次结构中第k层某一指标A^K的评分；j为A^K指标的k+1层指标的序号；为A^K指标的k+1层第j个指标的评分；为第j个指标的权重。

附表：

表1系统建设完整性指标

表2模块功能完整性指标

表3数据完整性指标

表4系统可靠性指标

表5系统实时性指标

以上所述本发明的优选实施方式是说明性的，而不是限定性的，因此可基于本发明的优选实施方式进行改进和变形，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案所得出改进和变形同样属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤一，结合大电网紧急控制系统的架构组成及实际应用功能，确定大电网紧急控制系统核心评价指标；

步骤二，以核心评价指标为基础，建立从属于核心评价指标的各级指标层，构建递阶层次结构指标体系；

步骤三，采用定量考核法设置各级指标评价权重；

步骤四，根据各级指标评价权重和评分，基于层次分析法计算得到紧急控制系统的整体得分。

2.如权利要求1所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，所述核心评价指标为系统建设完整性、模块功能完整性、数据完整性、系统可靠性和系统实时性，所述核心评价指标为一级指标，根据一级指标进行分级、分类，即得到具体考核标准。

3.如权利要求1所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，指标体系的最后一级为单项指标层，指标体系最后一级即各单项指标的满分为100，根据评分标准计算其得分，结合目前紧急控制系统的实际发展情况及具体条件，参考国家或行业的相关标准，确定各单项评价标准。

4.如权利要求3所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，基于层次分析法逐级向上计算得到电网紧急控制系统的整体评价得分，层次结构中第k层某一指标A^K的评分计算公式如下：

$S^K=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{S}_j^{(k+1)}{W}_j^{(k+1)}$

式中：S^K为层次结构中第k层某一指标A^K的评分；j为A^K指标的k+1层指标的序号；为A^K指标的k+1层第j个指标的评分；为第j个指标的权重。

5.如权利要求2所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，根据一级指标系统可靠性进行分级、分类，得到二级指标为装置间通信通道可靠性、冗余配置可靠切换和控制可靠性。

6.如权利要求5所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，根据二级指标装置间通信通道可靠性进行分级、分类，得到三级指标为调度数据网连接、2M专线主站间通道、2M专线子站间通道，装置间通信通道可靠性测试得分公式如下：

$S_{21}^2={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n=3}(1-P_i)W_i\×100$

其中，P_i为第i类通道的通信异常率，W_i为第i类通道的权重；

系统通信通道异常率公式如下:

$P=\frac{m}{M}\×100\%$

其中，M为系统的某类通道总数，m为该类通道正常通信的通道数。

7.如权利要求5所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，控制可靠性指标由以下可靠性细化指标组成：

1)方式判别正确率R₁；

2)在线策略模式和离线策略模式可靠切换率R₂；

3)相继故障判别正确率R₃；

4)上下级协调控制一致率R₄；

5)稳控装置正确动作率R₅；

6)系统控制量误差率R₆；

可靠性细化指标1)至5)得分公式如下：

$R_i=\frac{n}{N_i}\×100\%(1\≤i\≤5)$

其中，N_i为对某项指标测试的总次数，n_i为该指标测试通过的次数。

可靠性细化指标6)得分公式如下：

$R_6=\sqrt{\frac{1}{N_6}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N_6}{\left(\frac{P_{ci}-P_{0i}}{P_{0i}}\right)}^2}$

其中，P_ci为实际控制量，P_0i为预设控制量,N为控制策略的测试总次数。

系统控制量的评价判据采用分段制，即根据误差的范围确定得分。

8.如权利要求5所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，冗余配置可靠切换测试得分公式如下：

$S_{42}^2=J\×100$

其中冗余配置可靠切换率公式如下：

$J=\frac{a}{n}\×100\%$

其中a为具有冗余配置的场站中通道能可靠切换的场站数。

9.如权利要求2所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，根据一级指标系统建设完整性进行分级、分类，得到二级指标为系统整体构架、通道建设情况、冗余配置情况。

10.如权利要求2所述的大电网紧急控制系统实验验证评估指标体系及方法，其特征在于，根据一级指标模块功能完整性进行分级、分类，得到二级指标为紧急控制功能、通道功能；根据一级指标数据完整性进行分级、分类，得到二级指标为上送数数据整、下发数据完整；根据一级指标系统实时性进行分级、分类，得到二级指标为实时通信、实时控制。