一种电网安全事故风险等级在线评估与预警方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化领域,具体涉及一种电网安全事故风险等级在线评估与预警方法及装置。
背景技术
随着经济的发展,我国电网负荷总量逐年增加。重要电力负荷集中、电网电气联系紧密、交直流大规模受电等特性导致了电网潜在的安全稳定问题增多,增加了发生严重停电事故的风险。事故一旦发生,将会造成严重的经济损失和社会影响。国务院599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》(以下简称《条例》)根据电力安全事故影响电力系统安全稳定运行的程度,将事故分为特别重大事故、重大事故、较大事故和一般事故,并按照电网负荷级别和区域性分别制定了电网减负荷比例、用户停电比例以及事故级别判断标准;《中国南方电网有限责任公司电力事故事件调查规程》中南方电网事故事件调查规程(以下简称《规程》)也将事故事件划分为五个等级,并规定了各级事件所对应的用户损失数和失压厂站数。
目前针对以上《条例》和《规程》的电网安全事故风险等级评估多采用离线分析的手段,计算数据无法代表系统实际运行情况,分析计算效率低,基本上处于事后统计分析,无法实现对电网安全事故的预警。因此,迫切需要电网安全事故风险等级在线评估技术,实现对安全事故的预警和预控。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于现有技术中的电网安全事故风险等级评估只能离线分析、事后统计的方式。
为此,本发明的一种电网安全事故风险等级在线评估与预警方法,包括如下步骤:
基于EMS提供的电网当前运行方式、元件静态动态模型参数和第二、三道防线的控制策略获得计算数据;
根据获得的计算数据进行预想故障的时域仿真计算,获得第二道防线反馈型安控装置动作情况和获得第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况,并通过拓扑分析的方法获得故障直接导致的系统解列情况,预想故障集为第二道防线和第三道防线考核故障集;
根据故障直接导致的系统解列情况统计第一负荷损失量和对应的第一负荷设备;
根据第二道防线反馈型安控装置动作情况统计第二负荷损失量和对应的第二负荷设备;
根据第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况统计第三负荷损失量和对应的第三负荷设备;
根据负荷损失总量、损失负荷设备及设备所属厂站,计算预先设置的电网范围内由于预想故障造成电网减供负荷比例、供电用户停电比例和不同电压等级的失压厂站数,所述负荷损失总量为统计了第一、第二和第三负荷损失量的量;
根据将减供负荷比例、供电用户停电比例和失压厂站数分别与预设门槛值进行比较后确定的安全事故风险等级,将安全事故风险等级不满足要求的故障及对应的故障设备输出并给出预警。
优选地,所述根据故障直接导致的系统解列情况统计第一负荷损失量和对应的第一负荷设备和所述根据第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况统计第三负荷损失量和对应的第三负荷设备的步骤均包括:
分别判断子岛中是否有发电机、子岛发电量是否达到发电总量门槛和子岛负荷量是否达到负荷总量门槛;
当子岛中无发电机、子岛发电量未达发电总量门槛或者子岛负荷量未达负荷总量门槛时,获得所述子岛为不安全子岛,并将所述不安全子岛负荷量统计到故障负荷损失总量中去。
优选地,根据以下公式计算所述减供负荷比例:
其中,p为减供负荷比例,lt为故障引起负荷损失总量,lc为故障切负荷总量,lall为故障前系统总负荷量。
优选地,所述供电用户停电比例的计算具体为:
根据所述第一负荷设备、第二负荷设备和第三负荷设备,获得对应的用户信息,统计损失用户数,计算供电用户停电比例。
优选地,所述不同电压等级的失压厂站数包括500kV失压厂站数、220kV失压厂站数、110kV失压厂站数和35kV失压厂站数,失压厂站为所有用户均为损失负荷用户的厂站。
本发明的一种电网安全事故风险等级在线评估与预警装置,包括:
第一获得单元,用于基于EMS提供的电网当前运行方式、元件静态动态模型参数和第二、三道防线的控制策略获得计算数据;
第二获得单元,用于根据获得的计算数据进行预想故障的时域仿真计算,获得第二道防线反馈型安控装置动作情况和获得第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况,并通过拓扑分析的方法获得故障直接导致的系统解列情况,预想故障集为第二道防线和第三道防线考核故障集;
第一统计单元,用于根据故障直接导致的系统解列情况统计第一负荷损失量和对应的第一负荷设备;
第二统计单元,用于根据第二道防线反馈型安控装置动作情况统计第二负荷损失量和对应的第二负荷设备;
第三统计单元,用于根据第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况统计第三负荷损失量和对应的第三负荷设备;
计算单元,用于根据负荷损失总量、损失负荷设备及设备所属厂站,计算预先设置的电网范围内由于预想故障造成电网减供负荷比例、供电用户停电比例和不同电压等级的失压厂站数,所述负荷损失总量为统计了第一、第二和第三负荷损失量的量;
预警生成单元,用于根据将减供负荷比例、供电用户停电比例和失压厂站数分别与预设门槛值进行比较后确定的安全事故风险等级,将安全事故风险等级不满足要求的故障及对应的故障设备输出并给出预警。
优选地,所述第一统计单元和所述第三统计单元均包括:
判断单元,用于分别判断子岛中是否有发电机、子岛发电量是否达到发电总量门槛和子岛负荷量是否达到负荷总量门槛;
第四统计单元,用于当子岛中无发电机、子岛发电量未达发电总量门槛或者子岛负荷量未达负荷总量门槛时,获得所述子岛为不安全子岛,并将所述不安全子岛负荷量统计到故障负荷损失总量中去。
优选地,所述计算单元包括第一计算子单元,用于根据以下公式计算所述减供负荷比例:
其中,p为减供负荷比例,lt为故障引起负荷损失总量,lc为故障切负荷总量,lall为故障前系统总负荷量。
优选地,所述计算单元包括第二计算子单元,用于根据所述第一负荷设备、第二负荷设备和第三负荷设备,获得对应的用户信息,统计损失用户数,计算供电用户停电比例。
优选地,所述不同电压等级的失压厂站数包括500kV失压厂站数、220kV失压厂站数、110kV失压厂站数和35kV失压厂站数,失压厂站为所有用户均为损失负荷用户的厂站。
本发明实施例的技术方案,具有如下优点:
1.本发明实施例提供的电网安全事故风险等级在线评估与预警方法及装置,基于EMS提供的电网当前运行方式和第二、三道防线的控制策略,针对第二、三道防线考核的预想故障集,通过时域仿真计算并模拟第二、三道防线控制装置动作,获取故障减供负荷总量、损失用户数和失压厂站数,并根据《条例》和《规程》的要求划分预想故障的电网安全事故风险等级,为电网安全事故风险等级的在线评估和预警奠定了技术基础。基于电网在线数据和预想故障,解决已有的电网安全事故风险等级评估技术无法针对严重安全事故在线预警的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案,下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中电网安全事故风险等级在线评估与预警方法的一个具体示例的流程图;
图2为本发明实施例1中电网安全事故风险等级在线评估与预警装置的一个具体示例的原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种电网安全事故风险等级在线评估与预警方法,如图1所示,包括如下步骤:
S1、计算数据获取:基于EMS提供的电网当前运行方式、元件静态动态模型参数和第二、三道防线的控制策略获得计算数据,预想故障集为第二道防线和第三道防线考核故障集。其中,安控系统根据控制策略获得当前运行方式下预想故障后安控装置动作情况;
S2、预想故障的仿真计算:根据获得的计算数据进行预想故障的时域仿真计算,获得第二道防线反馈型安控装置动作情况和获得第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况,并通过拓扑分析的方法获得故障直接导致的系统解列情况,预想故障集为第二道防线和第三道防线考核故障集;
S3、负荷损失结果统计分析:根据故障直接导致的系统解列情况统计第一负荷损失量和对应的第一负荷设备;根据第二道防线反馈型安控装置动作情况统计第二负荷损失量和对应的第二负荷设备;根据第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况统计第三负荷损失量和对应的第三负荷设备。即在预想故障的仿真计算结果基础上,根据故障直接导致的系统解列情况统计故障直接导致的负荷损失量和对应的负荷设备;根据安控装置的动作情况统计相应的负荷损失量和对应的负荷设备;根据第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置的动作情况统计相应的负荷损失量和对应的负荷设备。根据负荷损失总量、损失负荷设备及设备所属厂站,计算预先设置的电网范围内由于电力安全事故造成电网减供负荷比例、供电用户停电比例和不同电压等级的失压厂站数,负荷损失总量为统计了第一、第二和第三负荷损失量的量,优选地,以第一、第二和第三负荷损失量的和作为负荷损失总量中的一部分;
S4、安全事故风险等级折算与预警:根据损失负荷设备及设备所属厂站,按照《条例》和《规程》规定的电网负荷级别和区域性获得门槛值。将减供负荷比例、供电用户停电比例和失压厂站数与《条例》和《规程》规定的门槛值进行比较,确定安全事故等级,并根据安全事故事件等级确定故障设备的重要等级。遍历所有预想故障,根据确定的安全事故风险等级,将安全事故风险等级不满足要求的预想故障及对应的故障设备输出并给出预警。
上述电网安全事故风险等级在线评估与预警方法,基于EMS提供的电网当前运行方式和第二、三道防线的离线策略,针对区域安控系统和第三道防线考核的预想故障集,在线识别安控装置的实际控制措施,通过对预想故障进行时域仿真并针对预想故障后出现的负荷损失后果进行评价。根据故障元件统计故障直接导致的负荷损失量和对应的负荷设备;根据安控装置的动作情况统计相应的负荷损失量和对应的负荷设备;根据低频低压减载装置和电网解列装置的动作情况统计相应的负荷损失量和对应的负荷设备;根据负荷损失量、损失负荷设备及设备所属厂站,计算预先设置的电网范围内由于电力安全事故造成电网减供负荷比例、供电用户停电比例和不同电压等级的失压厂站数,根据《条例》和《规程》规定按照电网负荷级别和区域性确定事故事件等级,进一步根据事故等级确定故障设备的重要等级。上述电网安全事故风险等级在线评估与预警方法实现了电网安全事故风险等级的在线评估,为严重安全事故的实时预警奠定了技术基础。
上述电网安全事故风险等级在线评估与预警方法,基于EMS提供的电网当前运行方式和第二、三道防线的控制策略,针对第二、三道防线考核的预想故障集,通过时域仿真计算并模拟第二、三道防线控制装置动作,获取故障减供负荷总量、损失用户数和失压厂站数,并根据《条例》和《规程》的要求划分预想故障的电网安全事故风险等级,为电网安全事故风险等级的在线评估和预警奠定了技术基础。基于电网在线数据和预想故障,解决已有的电网安全事故风险等级评估技术无法针对严重安全事故在线预警的问题。
优选地,上述根据故障直接导致的系统解列情况统计第一负荷损失量和对应的第一负荷设备和根据第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况统计第三负荷损失量和对应的第三负荷设备的步骤均包括:
S3-1、分别判断子岛中是否有发电机、子岛发电量是否达到发电总量门槛和子岛负荷量是否达到负荷总量门槛;当子岛中无发电机、子岛发电量未达发电总量门槛或者子岛负荷量未达负荷总量门槛时,进入步骤S3-2;当子岛中有发电机、子岛发电量达到发电总量门槛和子岛负荷量达到负荷总量门槛时,进入步骤S3-3。
S3-2、获得子岛为不安全子岛,并将不安全子岛负荷量统计到故障负荷损失总量中去。
S3-3、获得子岛为安全子岛,不需要将安全子岛负荷量统计到故障负荷损失总量中去。
上述电网安全事故风险等级在线评估与预警方法,通过判断步骤获得子岛是否为安全子岛,当子岛为不安全子岛时,通过将不安全子岛负荷量统计到故障负荷损失总量中去,提高了故障负荷损失总量计算的准确性,从而提高了电网安全事故风险等级评估的精度。
优选地,可以根据以下公式计算减供负荷比例:
其中,p为减供负荷比例,lt为故障引起负荷损失(失负荷)总量,lc为故障切负荷总量,lall为故障前系统总负荷量。
优选地,供电用户停电比例的计算可以具体为:
根据第一负荷设备、第二负荷设备和第三负荷设备,获得对应的用户信息,即从预想故障损失负荷设备中获取对应的用户信息,统计损失用户数,计算供电用户停电比例。
优选地,不同电压等级的失压厂站数包括500kV失压厂站数、220kV失压厂站数、110kV失压厂站数和35kV失压厂站数,失压厂站为所有用户均为损失负荷用户的厂站。即计算不同电压等级的失压厂站数时,分别统计预想故障下500kV失压厂站数、220kV失压厂站数、110kV失压厂站数、35kV失压厂站数。
对于《条例》和《规程》所规定的门槛值,根据损失负荷设备及设备所属厂站按照负荷级别和区域性获得。此外,若第二、三道防线控制装置动作后系统安全,则系统安全事故等级对应“特别重大事故”、“重大事故”、“较大事故”、“一般事故”、“未达标事故”;若第二、三道防线控制装置动作后系统仍不安全,则系统安全事故等级对应“特别重大事故”、“大于重大事故”、“大于较大事故”、“大于一般事故”和“潜在事故”。
实施例2
对应于实施例1,本实施例提供一种电网安全事故风险等级在线评估与预警装置,如图2所示,包括:
第一获得单元1,用于基于EMS提供的电网当前运行方式、元件静态动态模型参数和第二、三道防线的控制策略获得计算数据;
第二获得单元2,用于根据获得的计算数据进行预想故障的时域仿真计算,获得第二道防线反馈型安控装置动作情况和获得第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况,并通过拓扑分析的方法获得故障直接导致的系统解列情况,预想故障集为第二道防线和第三道防线考核故障集;
统计及计算单元3,包括第一统计单元31,用于根据故障直接导致的系统解列情况统计第一负荷损失量和对应的第一负荷设备;
第二统计单元32,用于根据第二道防线反馈型安控装置动作情况统计第二负荷损失量和对应的第二负荷设备;
第三统计单元33,用于根据第三道防线低频低压减载装置和电网解列装置动作情况统计第三负荷损失量和对应的第三负荷设备;
计算单元34,用于根据负荷损失总量、损失负荷设备及设备所属厂站,计算预先设置的电网范围内由于预想故障造成电网减供负荷比例、供电用户停电比例和不同电压等级的失压厂站数,负荷损失总量为统计了第一、第二和第三负荷损失量的量;
预警生成单元4,用于根据将减供负荷比例、供电用户停电比例和失压厂站数分别与预设门槛值进行比较后确定的安全事故风险等级,将安全事故风险等级不满足要求的故障及对应的故障设备输出并给出预警。
上述电网安全事故风险等级在线评估与预警装置,基于EMS提供的电网当前运行方式和第二、三道防线的控制策略,针对第二、三道防线考核的预想故障集,通过时域仿真计算并模拟第二、三道防线控制装置动作,获取故障减供负荷总量、损失用户数和失压厂站数,并根据《条例》和《规程》的要求划分预想故障的电网安全事故风险等级,为电网安全事故风险等级的在线评估和预警奠定了技术基础。基于电网在线数据和预想故障,解决已有的电网安全事故风险等级评估技术无法针对严重安全事故在线预警的问题。
优选地,第一统计单元和第三统计单元均包括:
判断单元,用于分别判断子岛中是否有发电机、子岛发电量是否达到发电总量门槛和子岛负荷量是否达到负荷总量门槛;
第四统计单元,用于当子岛中无发电机、子岛发电量未达发电总量门槛或者子岛负荷量未达负荷总量门槛时,获得子岛为不安全子岛,并将不安全子岛负荷量统计到故障负荷损失总量中去。
优选地,计算单元包括第一计算子单元,用于根据以下公式计算减供负荷比例:
其中,p为减供负荷比例,lt为故障引起负荷损失总量,lc为故障切负荷总量,lall为故障前系统总负荷量。
优选地,计算单元包括第二计算子单元,用于根据第一负荷设备、第二负荷设备和第三负荷设备,获得对应的用户信息,统计损失用户数,计算供电用户停电比例。
优选地,不同电压等级的失压厂站数包括500kV失压厂站数、220kV失压厂站数、110kV失压厂站数和35kV失压厂站数,失压厂站为所有用户均为损失负荷用户的厂站。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。