CN105162111A - 一种计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法，步骤包括：确定备选的检修运行方式；对每一种检修运行方式，计算充裕性评估指标EENS和安全性评估指标EDENS，根据充裕性评估指标EENS和安全性评估指标EDENS建立电网的可靠性评估模型，通过可靠性评估模型对每一种检修运行方式进行电网可靠性评估，评估出每一种检修运行方式的评估指标；针对所有检修运行方式的评估指标，按照计及可靠性的总费用最小的原则确定最佳的检修运行方式。本发明能够提高电气设备检修时电网运行安全性、避免由于技术人员个人技能原因带来的局限性、计算准确可靠、能确定安全经济的检修方案。

Description

一种计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法

技术领域

本发明涉及电力系统运行维护领域，具体涉及一种计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法。

背景技术

电气设备检修是电网维护的日常工作，电气设备在发生故障或正常运行性能下降时都需要安排电气设备检修，只有这样才能保证电网安全运行。在电气设备检修时，经常需要停运待检修的电气设备，并将待检修的电气设备接地，然后才能进行相应的检修工作。由于待检修的电气设备退出运行，电网相当于出现了N-1状况，电网的安全性能会明显下降。特别是在这种N-1状况下，如果电网又发生故障，则相当于电网发生了更小概率的故障，往往造成较多负荷停电，甚至造成一类负荷停电。为了避免或减少对负荷停电，一般需要调整电网的运行方式，才能达到提高电网运行安全性的目的。可见，在电气设备检修时，正确选择电网的检修运行方式，对保证对用户的供电可靠性具有重要作用。

目前的很多研究和应用主要集中在电气设备应该何时检修的问题上，如计划检修、状态检修、电气设备的全寿命周期管理等等，对于如何进行电气设备检修，特别是如何确定电网的检修运行方式，研究和应用相对简单。在目前的研究和应用中，对如何确定电网的检修运行方式的处理方法是：(1)按照N-1安全的规则确定电网的检修运行方式。即根据经验找到一种电网的检修运行方式，只要其N-1安全满足要求即可。该方法由于技术人员个人技能原因，往往不能确定安全的检修方案，特别是不能兼顾不确定带来的连锁故障和相继故障，例如近年来广泛关注的由于微环境条件(如覆冰、山火、暴雨、雷电等)带来的电网安全问题，具有很大的局限性。(2)按照经济运行目标确定检修运行方式，并校验N-1安全性。该方法避免了技术人员个人技能的局限性，但是由于采用经济运行目标，而不是运行安全性目标，对电网安全性的考虑不足，不能兼顾不确定带来的连锁故障和相继故障，不能兼顾由于微环境条件带来的电网安全问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种能够提高电气设备检修时电网运行安全性、避免由于技术人员个人技能原因带来的局限性、计算准确可靠、能确定安全经济的检修方案的计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法，步骤包括：

1)根据电网运行条件和待检修的电气设备确定备选的检修运行方式；

2)对每一种检修运行方式，计算电网在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数作为充裕性评估指标EENS，计算电网元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数作为安全性评估指标EDENS，基于所述充裕性评估指标EENS和安全性评估指标EDENS建立电网的可靠性评估模型，通过所述可靠性评估模型对每一种检修运行方式进行电网可靠性评估，评估出每一种检修运行方式的评估指标；

3)针对所有检修运行方式的评估指标，按照计及可靠性的总费用最小的原则确定最佳的检修运行方式。

优选地，所述步骤2)中具体是指根据式(1)计算电网在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数；

$EENS=\frac{8760}{T}\underset{i=1}{\overset{NL}{\Σ}}\left(\underset{s\∈F_i}{\Σ}\left(P\left(s\right){\mathrm{DNS}}_s\right)\right)T_i---\left(1\right)$

式(1)中，EENS表示电网系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数；T表示总检修时间；NL表示电网在检修时间内的负荷水平级数；F_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平下不能满足负荷需求的系统状态集合；s表示不能满足负荷需求的一种系统状态；P(s)表示不能满足负荷需求的系统状态s的概率；DNS_s表示不能满足负荷需求的系统状态s的切负荷量；T_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平持续负荷时间。

优选地，所述步骤2)中具体是指根据式(2)计算电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数；

$EDENS=\frac{8760}{T}\underset{j=1}{\overset{NL}{\Σ}}\left(\underset{i\∈{\mathrm{DT}}_j}{\Σ}{P}_i\×C_i\right)T_j---\left(2\right)$

式(2)中，EDENS表示电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数；T表示总检修时间；NL表示电网在检修时间内的负荷水平级数；DT_j表示电网在检修时间内第i级负荷水平下不能满足电网稳定需求的系统状态集合；P_i表示系统状态i的概率，C_i表示系统状态i的动态切负荷量，T_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平持续负荷时间。

优选地，所述步骤2)中建立电网的可靠性评估模型如式(3)所示；

$R_1^{\′\′}=C+(EENS+EDENS)\·C_{kWh}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_{Cli}{P}_i---\left(3\right)$

式(3)中，R₁″表示被评估的检修运行方式的评估指标；C表示被评估的检修运行方式的计划费用；EENS表示电网系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数；EDENS表示电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数；C_kWh表示单位失负荷成本；E_C1i表示设备i维修单价的期望；P_i表示被评估的检修运行方式下设备i的故障概率；n表示电网系统中的设备数量。

优选地，所述步骤1)的详细步骤包括：

1.1)根据电网运行条件和待检修的电气设备生成所有检修运行方式；

1.2)针对每一种检修运行方式进行交流潮流计算，若电网中所有节点的节点电压和元件潮流都不越限，则判定该检修运行方式满足N静态约束的运行方式；

1.3)将不满足N静态约束的检修运行方式剔除，得到备选的检修运行方式。

本发明计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法具有下述优点：

1、本发明计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法对拟定的各种可能的电气设备检修运行方式，基于充裕性评估指标EENS和安全性评估指标EDENS建立电网的可靠性评估模型，电网可靠性评估对输电网包括充裕性评估和安全性评估两个方面，通过可靠性评估模型对每一种检修运行方式进行电网可靠性评估，评估出每一种检修运行方式的评估指标，对每一种检修运行方式进行计及电网可靠性的评估计算，然后根据评估结果确定最佳检修运行方式，能够提高电气设备检修时电网运行安全性、避免由于技术人员个人技能原因带来的局限性、计算准确可靠、能确定安全经济的检修方案。

2、相比于现有方法，本发明重点考虑了检修运行方式的运行安全性，本发明计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法不仅考虑了电网N-1安全性，而且能够兼顾不确定带来的连锁故障和相继故障，对近年来广泛关注的由于微环境条件(如覆冰、山火、暴雨、雷电等)带来的电网安全问题具有适应性。

3、相比于现有方法，本发明计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法避免了由于技术人员个人技能原因带来的局限性，可以确定安全经济的检修方案。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法的步骤包括：

1)根据电网运行条件和待检修的电气设备生成备选的检修运行方式；

2)对每一种检修运行方式，计算电网在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数作为充裕性评估指标EENS，计算电网元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数作为安全性评估指标EDENS，基于充裕性评估指标EENS和安全性评估指标EDENS建立电网的可靠性评估模型，通过可靠性评估模型对每一种检修运行方式进行电网可靠性评估，评估出每一种检修运行方式的评估指标；

3)针对所有检修运行方式的评估指标，按照计及可靠性的总费用最小的原则确定最佳的检修运行方式。

本实施例中，步骤1)的详细步骤包括：

1.1)根据电网运行条件和待检修的电气设备生成所有检修运行方式；生成检修运行方式时可以根据需要采用枚举法、蒙特卡洛方法，也可以根据经验确定；

1.2)针对每一种检修运行方式进行交流潮流计算，若电网中所有节点的节点电压和元件潮流都不越限，则判定该检修运行方式满足N静态约束的运行方式；

1.3)将不满足N静态约束的检修运行方式剔除，得到备选的检修运行方式。

本实施例中，步骤2)中具体是指根据式(1)计算电网在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数；

$EENS=\frac{8760}{T}\underset{i=1}{\overset{NL}{\Σ}}\left(\underset{s\∈F_i}{\Σ}\left(P\left(s\right){\mathrm{DNS}}_s\right)\right)T_i---\left(1\right)$

式(1)中，EENS(Expectedenergynotsupplied)表示电网系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数(即故障集中元件失效时的电量不足期望)；T表示总检修时间；NL表示电网在检修时间内的负荷水平级数；F_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平下不能满足负荷需求的系统状态集合；s表示不能满足负荷需求的一种系统状态；P(s)表示不能满足负荷需求的系统状态s的概率；DNS_s表示不能满足负荷需求的系统状态s的切负荷量；T_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平持续负荷时间。其中，系统状态集合F_i中的元素包括发电厂状态及其出力、电网元件状态、负荷状态等状态信息。

本实施例中，步骤2)中具体是指根据式(2)计算电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数；

$EDENS=\frac{8760}{T}\underset{j=1}{\overset{NL}{\Σ}}\left(\underset{i\∈{\mathrm{DT}}_j}{\Σ}{P}_i\×C_i\right)T_j---\left(2\right)$

式(2)中，EDENS(Expecteddynamicenergynotsupplied)表示电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数(即故障集中元件故障时的动态电量不足期望)；T表示总检修时间；NL表示电网在检修时间内的负荷水平级数；DT_j表示电网在检修时间内第i级负荷水平下不能满足电网稳定需求的系统状态集合；P_i表示系统状态i的概率，C_i表示系统状态i的动态切负荷量，T_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平持续负荷时间。其中，系统状态集合DT_j中的元素包括发电厂状态及其出力、电网元件状态、负荷状态等状态信息。

本实施例中，步骤2)中建立电网的可靠性评估模型如式(3)所示；

$R_1^{\′\′}=C+(EENS+EDENS)\·C_{kWh}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_{Cli}{P}_i---\left(3\right)$

式(3)中，R₁″表示被评估的检修运行方式的评估指标；C表示被评估的检修运行方式的计划费用；EENS表示电网系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数；EDENS表示电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数；C_kWh表示单位失负荷成本；E_C1i表示设备i维修单价的期望；P_i表示被评估的检修运行方式下设备i的故障概率；n表示电网系统中的设备数量。

本实施例中基于充裕性评估指标EENS和安全性评估指标EDENS建立电网的可靠性评估模型时，可以采用确定的故障集计算到N-3(或更多)，故障集的选择主要是为了降低计算量，可以选择输电断面、重要机组或较高电压等级线路，同时选择的故障元件数一般不超过3个(即N-3)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法，其特征在于步骤包括：

1)根据电网运行条件和待检修的电气设备确定备选的检修运行方式；

2)对每一种检修运行方式，计算电网在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数作为充裕性评估指标EENS，计算电网元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数作为安全性评估指标EDENS，基于所述充裕性评估指标EENS和安全性评估指标EDENS建立电网的可靠性评估模型，通过所述可靠性评估模型对每一种检修运行方式进行电网可靠性评估，评估出每一种检修运行方式的评估指标；

3)针对所有检修运行方式的评估指标，按照计及可靠性的总费用最小的原则确定最佳的检修运行方式。

2.根据权利要求1所述的计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法，其特征在于，所述步骤2)中具体是指根据式(1)计算电网在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数；

$EENS=\frac{8760}{T}\underset{i=1}{\overset{NL}{\Σ}}\left(\underset{s\∈F_i}{\Σ}\left(P\left(s\right){\mathrm{DNS}}_s\right)\right)T_i---\left(1\right)$

式(1)中，EENS表示电网系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数；T表示总检修时间；NL表示电网在检修时间内的负荷水平级数；F_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平下不能满足负荷需求的系统状态集合；s表示不能满足负荷需求的一种系统状态；P(s)表示不能满足负荷需求的系统状态s的概率；DNS_s表示不能满足负荷需求的系统状态s的切负荷量；T_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平持续负荷时间。

3.根据权利要求2所述的计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法，其特征在于，所述步骤2)中具体是指根据式(2)计算电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数；

$EDENS=\frac{8760}{T}\underset{j=1}{\overset{NL}{\Σ}}\left(\underset{i\∈{\mathrm{DT}}_j}{\Σ}{P}_i\×C_i\right)T_j---\left(2\right)$

式(2)中，EDENS表示电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数；T表示总检修时间；NL表示电网在检修时间内的负荷水平级数；DT_j表示电网在检修时间内第i级负荷水平下不能满足电网稳定需求的系统状态集合；P_i表示系统状态i的概率，C_i表示系统状态i的动态切负荷量，T_i表示电网在检修时间内第i级负荷水平持续负荷时间。

4.根据权利要求3所述的计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法，其特征在于，所述步骤2)中建立电网的可靠性评估模型如式(3)所示；

$R_1^{\′\′}=C+(EENS+EDENS)\·C_{kWh}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_{Cli}{P}_i---\left(3\right)$

式(3)中，R″₁表示被评估的检修运行方式的评估指标；C表示被评估的检修运行方式的计划费用；EENS表示电网系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数；EDENS表示电网系统故障集中元件故障时为了确保稳定造成负荷需求电量削减的期望数；C_kWh表示单位失负荷成本；E_C1i表示设备i维修单价的期望；P_i表示被评估的检修运行方式下设备i的故障概率；n表示电网系统中的设备数量。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的计及电网可靠性的电气设备检修运行方式的确定方法，其特征在于，所述步骤1)的详细步骤包括：

1.1)根据电网运行条件和待检修的电气设备生成所有检修运行方式；

1.2)针对每一种检修运行方式进行交流潮流计算，若电网中所有节点的节点电压和元件潮流都不越限，则判定该检修运行方式满足N静态约束的运行方式；

1.3)将不满足N静态约束的检修运行方式剔除，得到备选的检修运行方式。