CN105447618B - 一种电力系统分区可靠性评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力系统分区可靠性评估方法，该方法包括：输入待评估电网数据，对电网拓扑结构中的电力系统进行分区标记，分别标记出该电力系统中的五个区域；并对各区域按负荷大小进行等级划分；采用蒙特卡洛模拟法对全部电网进行全电压等级可靠性评估，并记录可靠性评估结果，根据获得的可靠性评估结果，对划分的区域进行事故信息分区域统计，并通过失负荷比例及停电用户比例两个标准，对事故事件进行分类；进行电网事故风险指标计算，并以得到的指标值作为对各区域电网的可靠性评估结果。本发明可以在电网规划及运行阶段，评估电网不同事故等级的风险水平，以便基于此提出相应的系统改进措施，降低系统风险，提高电力系统供电能力。

Description

一种电力系统分区可靠性评估方法
技术领域
本发明属于电力系统可靠性分析技术领域，特别涉及电力系统中的电力系统可靠性评估方法。
背景技术
根据电力安全事故(以下简称事故)影响电力系统安全稳定运行或者影响电力(热力)正常供应的程度，事故分为特别重大事故、重大事故、较大事故和一般事故(参见中华人民共和国国务院令第599号文，《电力安全事故应急处置和调查处理条例》要求)。为保证电力安全运行，需要对事故进行预防措施，防止和避免事故发生。电力企业在进行电网规划及电网运行管理时，需要评估电网事故风险，以预防事故发生。在这方面，电力系统可靠性是可靠性理论在电力系统中的应用，可靠性理论可以在电网规划及运行阶段，对电网事故风险进行评估，作为相应的评估工具。
电力系统可靠性是电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供应电力和电能量能力的度量。根据可靠性理论对电力系统可靠性评估的内容一般分成三个层次：第一层为发电系统可靠性评估，第二层为发输电合成系统可靠性评估，第三层为包括发电系统、输电系统和配电系统在内的电力系统可靠性评估。评估办法包括针对发输电系统可靠性评估的解析法、模拟法及其相应改进算法，针对配电系统可靠性评估的故障模式后果分析法、最小割集法、神经网络法等，针对变电站电气主接线的多状态模型评估算法，以及将发输电系统可靠性评估结果作为配电系统可靠性评估的电源参数的全电压等级可靠性评估等。
现有可靠性评估方法多将电力系统分为发电系统、发输电合成系统、配电系统和变电站主接线系统分别进行评估，并且仅对各个系统整体进行风险评估，忽略了系统内不同分区的可靠性水平差异。然而电力系统作为一个整体，其各系统间相互影响，任何一个环节的停电都将最终影响到终端用户的供电水平，因此需要将电力系统各个环节统一起来进行评估。与此同时，需要对系统内各分区进行风险评估，以便找到系统的薄弱环节。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种电力系统分区可靠性评估方法，能实现对电力系统分区域分事故等级的风险评估，以提高电力系统可靠性水平。
为解决上述问题，本发明的电力系统分区可靠性评估方法，包括如下步骤：
1)输入待评估电网数据，对电网拓扑结构中的电力系统进行分区标记，分别标记出该电力系统中的省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网及县级市电网五个区域；并对各区域按负荷大小进行等级划分；
2)采用蒙特卡洛模拟法对步骤1)涉及的全部电网进行全电压等级可靠性评估，并记录可靠性评估结果，评估结果包括：事故事件形成的事故集S，事故事件对应的失负荷量Li及失电用户数量Ci，i为事故集中的一个元素；
3)根据步骤2)获得的可靠性评估结果，对步骤1)划分的区域进行事故信息分区域统计，分别统计省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网及县级市电网事故信息，并通过失负荷比例及停电用户比例两个标准，对事故事件进行分类；具体包括以下步骤：
3-1)输入事故集S，以及事故集S相应的失负荷量L、停电用户数量C；
3-2)取出一个事故事件；
3-3)分别进入该事故事件所属省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网或县级市电网的分区，获得该分区的负荷等级大小，并判断该事故事件在该分区的事故等级；
3-4)进行失负荷比例计算，并判断该事故事件在各分区的事故等级，记录事故等级信息及失负荷大小；
3-5)进行停电用户比例计算，并判断该事故事件在各分区的事故等级，记录事故等级信息及停电用户比例；
3-6)重复步骤3-2)至步骤3-5)直到完成对所有事故事件的计算和判断；
4)进行电网事故风险指标计算，并以得到的指标值作为对各区域电网的可靠性评估结果；事故风险指标包括：
4-1)失负荷比例期望ELCP为：
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，二者单位一致，系统状态包括失负荷量L、停电用户数量C，lpi为切负荷占全电力系统或各分区总负荷比例；
4-2)停电用户比例期望ECOP为：
其中cpi为停电用户占总用户或分区用户的比例。
4-3)电力事故概率FP为：
其中j代表事故等级，j＝{1-特别重大事故，2-重大事故，3-较大事故，4-一般事故}，Sj为对应事故等级下的电力事故集合；
4-4)电力事故频率指标FF为：
其中Nj为对应事故等级下的电力事故发生总数。
本发明的特点及有益效果：
通过上述发明内容可知，本发明的优势在于可结合国务院599号文将待评估电网进行标记，区别电网中的省、自治区电网、直辖市电网、省、自治区人民政府所在城市电网、其他城市电网及县级市电网部分，并在此基础之上，对电网进行全电压等级可靠性评估，生成事故集及其对应的失负荷量、停电用户数信息；针对不同区域电网、不同事故等级标准，通过失负荷比例及停电用户比例两个标准对事故事件进行分类统计，并进行风险评估；最终提出符合国务院599号文要求的电网事故风险指标。
该发明可以在电网规划及运行阶段，评估电网不同事故等级的风险水平，以便基于此提出相应的系统改进措施，降低系统风险，提高电力系统供电能力。
附图说明
图1为本发明的电力系统分区可靠性评估方法流程框图；
图2为本发明的事故分区统计流程框图。
具体实施方式
本发明提出的电力系统分区可靠性评估方法流程如图1所示，具体实施方式步骤如下：
1)输入待评估电网数据，对电网拓扑结构中的电力系统进行分区标记，分别标记出该电力系统中的省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网及县级市电网五个区域；同时，对各区域按负荷大小进行等级划分，其中将省、自治区电网分为负荷≥20000MW，负荷区间在5000～20000MW及负荷区间在1000～5000MW三个等级；将省、自治区人民政府所在城市电网分为负荷≥2000MW或负荷<2000MW两个等级；将其他城市电网分为负荷≥600MW或负荷<600MW两个等级；将县级市电网负荷≥150MW作为一个等级(<150MW不考虑)。
2)采用蒙特卡洛模拟法对步骤1涉及的全部电网进行全电压等级可靠性评估，并记录可靠性评估结果，评估结果包括：事故事件形成的事故集S，事故事件对应的失负荷量Li及失电用户数量Ci，i为事故集中的一个元素(一个元素为一个事故事件，待评估电网包含多个电压等级，且包含发、输电系统，变电站主接线系统及配电系统，因此，需要将其作为一个完整的整体进行全电压等级可靠性评估)。
3)根据步骤2)获得的可靠性评估结果，对步骤1)划分的区域进行事故信息分区域统计，即分别统计省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网及县级市电网事故信息，并通过失负荷比例及停电用户比例两个标准，对事故事件进行分类；具体流程如图2所示，包括以下步骤：
3-1)输入事故集S，以及事故集S相应的失负荷量L、停电用户数量C；
3-2)取出一个事故事件；
3-3)分别进入该事故事件所属省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网或县级市电网的分区(一个事故事件可能属于不同的分区)，获得该分区的负荷等级大小，并判断该事故事件在该分区的事故等级；
3-4)进行失负荷比例计算，并判断该事故事件在各分区的事故等级，并记录事故等级信息及失负荷大小；
3-5)进行停电用户比例计算，并判断该事故事件在各分区的事故等级，并记录事故等级信息及停电用户比例；
3-6)重复步骤3-2)至步骤3-5)直到完成对所有事故事件的计算和判断；
步骤3-4)及步骤3-5)涉及到的事件等级评价标准包括：
按失负荷比例大小计算，特别重大事故包括：负荷等级≥20000MW的省、自治区电网失负荷≥30％，负荷等级在5000～20000MW区间的省、自治区电网失负荷≥40％，直辖市电网失负荷≥50％，负荷等级≥2000MW的人民政府所在城市电网失负荷≥60％；重大事故包括：负荷等级≥20000MW的省、自治区电网失负荷13％～30％，负荷等级在5000～20000MW区间的省、自治区电网失负荷16％～40％，负荷等级在1000～5000MW区间的省、自治区电网失负荷≥50％，直辖市电网失负荷20％～50％，负荷等级≥2000MW的人民政府所在城市电网失负荷40％～60％，负荷等级<2000MW的人民政府所在城市电网失负荷≥40％，负荷等级≥600MW的其他城市电网失负荷≥60％；较大事故包括：负荷等级≥20000MW的省、自治区电网失负荷10％～13％，负荷等级在5000～20000MW区间的省、自治区电网失负荷12％～16％，负荷等级在1000～5000MW区间的省、自治区电网失负荷20％～50％，负荷等级≤1000MW区间的省、自治区电网失负荷≥40％，直辖市电网失负荷10％～20％，人民政府所在城市电网失负荷20％～40％，负荷等级≥600MW的其他城市电网失负荷40％～60％，负荷等级<600MW的其他城市电网失负荷≥40％，负荷等级≥150MW的县级市电网失负荷≥60％；一般事故包括：负荷等级≥20000MW的省、自治区电网失负荷5％～10％，负荷等级在5000～20000MW区间的省、自治区电网失负荷6％～12％，负荷等级在1000～5000MW区间的省、自治区电网失负荷10％～20％，负荷等级≤1000MW区间的省、自治区电网失负荷25％～40％，直辖市电网失负荷5％～10％，人民政府所在城市电网失负荷10％～20％，其他城市电网失负荷20％～40％，负荷等级≥150MW的县级市电网失负荷40％～60％，负荷等级<150MW的县级市电网失负荷≥40％。
按停电用户比例计算，特别重大事故包括：直辖市电网停电用户≥60％，负荷等级≥2000MW的人民政府所在城市电网停电用户≥70％；重大事故包括：直辖市电网停电用户30％～60％，负荷等级≥2000MW的人民政府所在城市电网停电用户50％～70％，负荷等级<2000MW的人民政府所在城市电网停电用户≥50％，负荷等级≥600MW的其他城市电网停电用户≥70％；较大事故包括：直辖市电网停电用户15％～30％，人民政府所在城市电网停电用户30％～50％，负荷等级≥600MW的其他城市电网停电用户50％～70％，负荷等级<600MW的其他城市电网停电用户≥50％，负荷等级≥150MW的县级市电网停电用户≥70％；一般事故包括：直辖市电网停电用户10％～15％，人民政府所在城市电网停电用户15％～30％，其他城市电网停电用户30％～50％，负荷等级≥150MW的县级市电网停电用户50％～70％，负荷等级<150MW的县级市电网停电用户≥50％。
4)进行电网事故风险指标计算，并以得到的指标值作为对各区域电网的可靠性评估结果，事故风险指标包括。
4-1)失负荷比例期望ELCP(Expected Load Curtailments Proportion)
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，二者单位一致，系统状态包括失负荷量L、停电用户数量C，lpi为切负荷占全电力系统或各分区总负荷比例；
4-2)停电用户比例期望ECOP(ExpectedCustomer’s Outage Proportion)为：
其中cpi为停电用户占总用户或分区用户的比例。
4-3)电力事故概率FP(Failure Probability)为：
其中j代表事故等级，j＝{1-特别重大事故，2-重大事故，3-较大事故，4-一般事故}，Sj为对应事故等级下的电力事故集合；
4-4)电力事故频率指标FF(Failure Frequency，次/年)
其中Nj为对应事故等级下的电力事故发生总数。
通过上述发明内容可知，本发明的优势在于可结合国务院599号文将待评估电网进行标记，区别电网中的省、自治区电网、直辖市电网、省、自治区人民政府所在城市电网、其他城市电网及县级市电网部分，并在此基础之上，对电网进行全电压等级可靠性评估，生成事故集及其对应的失负荷量、停电用户数信息；针对不同区域电网、不同事故等级标准，通过失负荷比例及停电用户比例两个标准对事故事件进行分类统计，并进行风险评估；最终提出符合国务院599号文要求的电网事故风险指标。该发明可以在电网规划及运行阶段，评估电网不同事故等级的风险水平，以便基于此提出相应的系统改进措施，降低系统风险，提高电力系统供电能力。

Claims (4)

1.一种电力系统分区可靠性评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)输入待评估电网数据，对电网拓扑结构中的电力系统进行分区标记，分别标记出该电力系统中的省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网及县级市电网五个区域；并对各区域按负荷大小进行等级划分；
2)采用蒙特卡洛模拟法对步骤1)涉及的全部电网进行全电压等级可靠性评估，并记录可靠性评估结果，评估结果包括：事故事件形成的事故集S，事故事件对应的失负荷量Li及失电用户数量Ci，i为事故集中的一个元素；
3)根据步骤2)获得的可靠性评估结果，对步骤1)划分的区域进行事故信息分区域统计，分别统计省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网及县级市电网事故信息，并通过失负荷比例及停电用户比例两个标准，对事故事件进行分类；具体包括以下步骤：
3-1)输入事故集S，以及事故集S相应的失负荷量L、停电用户数量C；
3-2)取出一个事故事件；
3-3)分别进入该事故事件所属省、自治区电网，直辖市电网，省、自治区人民政府所在城市电网，其他城市电网或县级市电网的分区，获得该分区的负荷等级大小，并判断该事故事件在该分区的事故等级；
3-4)进行失负荷比例计算，并判断该事故事件在各分区的事故等级，记录事故等级信息及失负荷大小；
3-5)进行停电用户比例计算，并判断该事故事件在各分区的事故等级，记录事故等级信息及停电用户比例；
3-6)重复步骤3-2)至步骤3-5)直到完成对所有事故事件的计算和判断；
4)进行电网事故风险指标计算，并以得到的指标值作为对各区域电网的可靠性评估结果；事故风险指标包括：
4-1)失负荷比例期望ELCP为：
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，二者单位一致，系统状态包括失负荷量L、停电用户数量C，lpi为切负荷占全电力系统或各分区总负荷比例；
4-2)停电用户比例期望ECOP为：
其中cpi为停电用户占总用户或分区用户的比例；
4-3)电力事故概率FP为：
其中j代表事故等级，j＝{1-特别重大事故，2-重大事故，3-较大事故，4-一般事故}，Sj为对应事故等级下的电力事故集合；
4-4)电力事故频率指标FF为：
其中Nj为对应事故等级下的电力事故发生总数。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1)对各区域按负荷大小进行等级划分，包括将省、自治区电网分为负荷≥20000MW，负荷区间在5000～20000MW及负荷区间在1000～5000MW三个等级；将省、自治区人民政府所在城市电网分为负荷≥2000MW或负荷<2000MW两个等级；将其他城市电网分为负荷≥600MW或负荷<600MW两个等级；将县级市电网负荷≥150MW作为一个等级。
3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤3-4)中的按失负荷比例大小计算判断事件等级的评价标准为：
特别重大事故包括：负荷等级≥20000MW的省、自治区电网失负荷≥30％，负荷等级在5000～20000MW区间的省、自治区电网失负荷≥40％，直辖市电网失负荷≥50％，负荷等级≥2000MW的人民政府所在城市电网失负荷≥60％；重大事故包括：负荷等级≥20000MW的省、自治区电网失负荷13％～30％，负荷等级在5000～20000MW区间的省、自治区电网失负荷16％～40％，负荷等级在1000～5000MW区间的省、自治区电网失负荷≥50％，直辖市电网失负荷20％～50％，负荷等级≥2000MW的人民政府所在城市电网失负荷40％～60％，负荷等级<2000MW的人民政府所在城市电网失负荷≥40％，负荷等级≥600MW的其他城市电网失负荷≥60％；较大事故包括：负荷等级≥20000MW的省、自治区电网失负荷10％～13％，负荷等级在5000～20000MW区间的省、自治区电网失负荷12％～16％，负荷等级在1000～5000MW区间的省、自治区电网失负荷20％～50％，负荷等级≤1000MW区间的省、自治区电网失负荷≥40％，直辖市电网失负荷10％～20％，人民政府所在城市电网失负荷20％～40％，负荷等级≥600MW的其他城市电网失负荷40％～60％，负荷等级<600MW的其他城市电网失负荷≥40％，负荷等级≥150MW的县级市电网失负荷≥60％；一般事故包括：负荷等级≥20000MW的省、自治区电网失负荷5％～10％，负荷等级在5000～20000MW区间的省、自治区电网失负荷6％～12％，负荷等级在1000～5000MW区间的省、自治区电网失负荷10％～20％，负荷等级≤1000MW区间的省、自治区电网失负荷25％～40％，直辖市电网失负荷5％～10％，人民政府所在城市电网失负荷10％～20％，其他城市电网失负荷20％～40％，负荷等级≥150MW的县级市电网失负荷40％～60％，负荷等级<150MW的县级市电网失负荷≥40％。
4.如权利要求2所述方法，其特征在于，步骤3-5)中按停电用户比例计算的判断事件等级的评价标准为：
特别重大事故包括：直辖市电网停电用户≥60％，负荷等级≥2000MW的人民政府所在城市电网停电用户≥70％；重大事故包括：直辖市电网停电用户30％～60％，负荷等级≥2000MW的人民政府所在城市电网停电用户50％～70％，负荷等级<2000MW的人民政府所在城市电网停电用户≥50％，负荷等级≥600MW的其他城市电网停电用户≥70％；较大事故包括：直辖市电网停电用户15％～30％，人民政府所在城市电网停电用户30％～50％，负荷等级≥600MW的其他城市电网停电用户50％～70％，负荷等级<600MW的其他城市电网停电用户≥50％，负荷等级≥150MW的县级市电网停电用户≥70％；一般事故包括：直辖市电网停电用户10％～15％，人民政府所在城市电网停电用户15％～30％，其他城市电网停电用户30％～50％，负荷等级≥150MW的县级市电网停电用户50％～70％，负荷等级<150MW的县级市电网停电用户≥50％。
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