CN105488740A

CN105488740A - 一种城市配电网运行方式的风险等级评估方法及其系统

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Publication number: CN105488740A
Application number: CN201510951589.8A
Authority: CN
Inventors: 刘晟; 郑晓辉; 何山; 耿博; 白恒远; 潘凯岩; 王承民; 谢宁; 谭大帅; 吴洪伟; 李磊
Original assignee: SHANGHAI PROINVENT INFORMATION TECH Ltd; Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd; Dongfang Electronics Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI PROINVENT INFORMATION TECH Ltd; Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd; Dongfang Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2016-04-13

Abstract

本发明公开了一种城市配电网运行方式的风险等级评估方法，包括：按维数输入所有历史数据以建立风险评估数据库；对风险评估数据库中的不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表；根据风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级。与现有技术相比，本发明的方法建立了包括多维历史数据的数据库，并结合多维历史数据进行了相关性分析，最后根据数据库及相关性分析的结果进行风险等级的评估，综合多个方面的因素(多维历史数据中包括故障信息及其影响因素)实现了对配电网运行的风险评估，使得评估结果更加准确。相应地，本发明还公开了一种城市配电网运行方式的风险等级评估系统。

Description

一种城市配电网运行方式的风险等级评估方法及其系统

技术领域

本发明涉及配电网安全稳定运行特性分析技术领域，尤其涉及一种基于多维数据的城市配电网运行方式的风险等级评估方法及其系统。

背景技术

电网的安全稳定运行一直是电力建设的最终目标，配电网作为连接输电网与用户的重要环节，其运行安全性对整个电网的安全稳定运行至关重要。因此，对配电网的安全性进行评估，有利于对电网的薄弱环节进行改进措施以提高供电可靠性。其中，配电网的风险评估是电力系统风险评估的一个重要分支，其是针对电网运行过程中的各种不确定因素，进行电网风险以及潜在威胁的等级的分类与评估。

目前，城市配电网的风险评估主要包括基于可靠性的风险评估和基于风险管理的风险评估两种主要方式。从最基本的三道防线出发，到系统风险评估的各项指标建立完善，配电网的风险评估对保证电网安全稳定运行意义非凡。传统的可靠性评估更加关注发生故障的概率，而忽略了故障的严重程度及其影响范围，不能满足对系统进行安全稳定运行分析的需要。风险评估同时考虑了故障的后果和其发生的概率，对指导系统安全稳定运行有很大的指导意义。作为配电网安全分析的重要环节，风险评估包括年度配网风险评估与配网检修风险评估两方面内容。现有的配电网风险评估存在以下问题：

(1)风险评估与供电可靠性的区别和联系不够明确。可靠性仅从概率角度评估，没有考虑故障的影响范围和后果严重程度。可靠性是综合所有故障来计算系统失电概率，而风险评估是对故障进行分类并进行等级评估。

(2)对影响评估结果的风险因素考虑不够全面，导致风险评估不够准确。风险评估中后果和概率都要求尽可能准确，影响这两个方面的因素包括线路状态，设备情况和天气等多种多样，尽管影响的程度不同，但忽略任何一种可能存在的因素都会对评估结果造成影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于多维数据的城市配电网运行方式的风险等级评估方法及其系统，以使评估结果更加准确。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

提供一种城市配电网运行方式的风险等级评估方法，包括步骤：

按维数输入所有历史数据以建立风险评估数据库；

对风险评估数据库中的不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表；

根据风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级。

与现有技术相比，本发明的方法先按维数所有历史数据以建立风险评估数据库，再对不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表，最后根据风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级；即，本发明的方法建立了包括多维历史数据的数据库，并结合多维历史数据进行了相关性分析，最后根据数据库及相关性分析的结果进行风险等级的评估，综合多个方面的因素(多维历史数据中包括故障信息及其影响因素)实现了对配电网运行的风险评估，使得评估结果更加准确。

相应地，本发明还提供了一种城市配电网运行方式的风险等级评估系统，包括：

建立模块，用于按维数输入所有历史数据以建立风险评估数据库；

分析模块，用于对风险评估数据库中的不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表；以及

评估模块，用于根据风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级。

附图说明

图1为本发明城市配电网运行方式的风险等级评估方法的主流程图。

图2为图1中步骤S102的子流程图。

图3为图1中步骤S103的子流程图。

图4为本发明城市配电网运行方式的风险等级评估系统的结构框图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

2.请参考图1，本发明的城市配电网运行方式的风险等级评估方法，包括如下步骤：

S101，按维数输入所有历史数据以建立风险评估数据库；具体地，收集包括故障信息和影响因素的所有历史数据；其中，故障信息包括对每一次发生故障的故障类别，设备类型及后果严重程度，影响因素包括每一次故障发生的社会影响因素，负荷重要性因素，正常工况故障发生概率值，天气影响因数，设备缺陷影响因数，检修管理因数，检修时间因数，现场施工因数及控制措施因数等。因此，所建立的数据库包含了多维历史数据。

S102，对风险评估数据库中的不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表；在此需要说明的是，天气因素对风险等级的影响只有在线路故障这类情况下才会体现出来，根据故障类别的不同，各个影响因素对配电网的风险等级影响系数不同。

S103，根据风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级。

具体地，请参考图2，步骤S102包括：

S1021，根据电网运行特性进行分类，生成一个基本的、概括的相关性联系。

S1022，按故障类别对风险评估数据库中的所有历史数据进行分类。

S1023，分别计算分类后的每类故障中各所述影响因素对风险等级的相关系数；在此需要说明的是，相关性系数的计算公式为：

r = \frac{Σ_{i = 1}^{N} (X_{i} - \overset{&OverBar;}{X}) (Y_{i} - \overset{&OverBar;}{Y})}{\sqrt{Σ_{i = 1}^{N} {(X_{i} - \overset{&OverBar;}{X})}^{2} Σ_{i = 1}^{N} {(Y_{i} - \overset{&OverBar;}{Y})}^{2}}}

本文中若两者不相关，不能直接把相关系数0代入公式，因此，计算公式中相关系数需要在原来基础上加1，即r′＝r+1。

S1024，根据故障类别、影响因素及相关系数生成相关性系数表，如表1所示：

表1：

具体地，请参考图3，步骤S103包括：

S1031，输入所有历史数据。

S1032，确定风险评估数据库中需评估的故障设备及故障类别；例如，确定需要进行风险评估的设备为发电机、故障类别为1.3。

S1033，根据故障类别搜索所述相关性系数表中，以得到各影响因素对故障类别的多个相关性系数；例如，搜索相关性系数表(表1)，得到发电机故障类别为1.3的各影响因素的相关性系数分别为：天气因素1、设备缺陷因素1.5、检修管理因素1.1、检修时间因素1.5、现场施工因素1、社会影响因素1及负荷重要性因素1。

S1034，根据多个相关性系数修正风险评估公式D′＝r′D，其中，D为原风险值，r′为修正系数，D′为风险修正值。

S1035，查询分值表以得到各影响因素的分值；其中，分值表包括如下表2至表8：

表2：设备类型因数

其中，同杆并架双回线长度按单回线长度考虑。如考虑不同设备类型因数时，取分值高的设备类型。

表3：故障类别因数

类型	第一类故障	第二类故障	第三类故障
				分值	1	0.2～0.6	0～0.2

其中，故障类别按《电力系统安全稳定导则》要求选取。评估电网基准风险需考虑第一类、第二类和第三类故障。评估基于问题的风险仅考虑第一类和第二类故障。

表4：天气影响因数

类型

正常

台风

雷雨大风

森林火险

高温

大雾

结冰

分值

1

1～4

1～2

1～1.5

1～1.2

1～1.5

其中，本部分依据新版气象灾害预警信号，仅选取其较为严重的黄色、橙色、红色预警等级；台风：黄色预警取1～2、橙色预警取2～3、红色预警取3～4；雷雨大风：黄色预警取1～1.2、橙色预警取1.2～1.5、红色预警取1.5～2；森林火险：橙色预警取1～1.2，红色预警取1～1.5；高温：橙色预警取1.1，红色预警取1.2；大雾：橙色预警取1.1，红色预警取1.2；结冰：视天气情况和线路覆冰情况取值。

表5：设备缺陷因数

类型	正常状态	注意状态	异常状态	严重状态
					分值	1	1.2	2	3

其中，可依据各省缺陷管理规定或设备状态评价的规定对设备进行分类、取值。

表6：检修管理因数

类型	计划检修	非计划检修	事故抢修
				分值	1	1.5	2

表7：检修时间因数

检修时间	1～3天	3～10天	10～30天	30天以上
					分值	0.3～0.5	0.5～1.0	1.0～1.5	1.5～3.0

表8：现场施工因数

类型	现场施工对运行设备的影响
		分值	1～2

S1036，根据分值及分值计算公式计算总风险值，其中分值计算公式为：

概率值＝(设备类型因数)×(故障类别因数)×(历史数据统计因数)×(天气影响因数)×(设备缺陷影响因数)×(检修管理因数)×(检修时间因数)×(现场施工因数)×(控制措施因数)；

S1037，根据总风险值评估风险等级。

需要说明的是，上述步骤S1031至S1037中仅是对一种故障进行了风险评估，实际工作中需要对风险评估数据库中全部的故障进行分析，由于对其余故障的分析原理及步骤与上述类似，故在此不再赘述。

此外，还需要说明的是，在本发明方法中，历史数据中的后果严重程度主要考虑事故损失负荷情况以及区域负荷的重要程度，数据分三个维度来计算，分别是后果严重程度、社会影响因素和负荷重要性因素。

而在分值确定时，历史数据统计因数＝1+同类设备每年平均发生故障次数/同类设备总数；控制措施因数指安稳装置、低频低压减载装置等可减低电网安全风险但未能消除的控制措施，其值由专家打分，0<取值范围≤1。减低电网安全风险发生的作用越大该因数取值越小。其余影响因素的分值则见上述表2至表8。

根据电网安全风险值大小，电网安全风险分为五级，Ⅰ级(特大风险)、Ⅱ级(重大风险)、Ⅲ级(较大风险)、Ⅳ级(一般A类风险)和Ⅴ级(一般B类风险)，依次用红色、橙色、黄色、蓝色和白色表示。

a)Ⅰ级(特大风险)：1000≤风险值

b)Ⅱ级(重大风险)：300≤风险值<1000

c)Ⅲ级(较大风险)：60≤风险值<300

d)Ⅳ级(一般A类风险)：20≤风险值<60

e)Ⅴ级(一般B类风险)：5≤风险值<20

某一区域电网或一项工作同时包含两个及以上等级的电网运行风险时，取其最高等级风险。

相应地，再请参考图4，本发明还提供了一种城市配电网运行方式的风险等级评估系统100，包括：

建立模块10，用于按维数输入所有历史数据以建立风险评估数据库；

分析模块12，用于对风险评估数据库中的不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表；以及

评估模块14，用于根据风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级。

具体地，分析模块12具体包括：

第一分类单元121，用于根据电网运行特性进行分类，生成一个基本的、概括的相关性联系；

第二分类单元122，用于按故障类别对所述风险评估数据库中的所有历史数据进行分类；

第一计算单元123，用于分别计算分类后的每类故障中各所述影响因素对风险等级的相关系数；

生成单元124，用于根据故障类别、影响因素及相关系数生成所述相关性系数表。

具体地，评估模块14包括：

输入单元141，用于输入所有历史数据；

确定单元142，用于确定风险评估数据库中需评估的故障设备及故障类别；

搜索单元143，用于根据故障类别搜索所述相关性系数表中，以得到各影响因素对故类别的多个所述相关性系数；

修正单元144，用于根据多个相关性系数修正风险评估公式D′＝r′D，其中，D为原风险值，r′为修正系数，D′为风险修正值；

查询单元145，用于查询分值表以得到各影响因素的分值；

第二计算单元146，用于根据分值及分值计算公式计算总风险值；以及

评估单元147，用于根据总风险值评估风险等级。

其中，其中分值计算公式为：

概率值＝(设备类型因数)×(故障类别因数)×(历史数据统计因数)×(天气影响因数)×(设备缺陷影响因数)×(检修管理因数)×(检修时间因数)×(现场施工因数)×(控制措施因数)

从以上描述可以看出，本发明的方法及其系统先按维数所有历史数据以建立风险评估数据库，再对不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表，最后根据风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级；即，本发明的方法及其系统建立了包括多维历史数据的数据库，并结合多维历史数据进行了相关性分析，最后根据数据库及相关性分析的结果进行风险等级的评估，综合多个方面的因素(多维历史数据中包括故障信息及其影响因素)实现了对配电网运行的风险评估，使得评估结果更加准确。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims

1.一种城市配电网运行方式的风险等级评估方法，其特征在于，包括步骤：

按维数输入所有历史数据以建立风险评估数据库；

对所述风险评估数据库中的不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表；

根据所述风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所有历史数据包括故障信息和影响因素，其中所述故障信息包括每一次发生故障的故障类别、设备类型及后果严重程度，所述影响因素包括每一次故障发生的社会影响因素、负荷重要性因素、正常工况故障发生概率值、天气影响因数、设备缺陷影响因数、检修管理因数、检修时间因数、现场施工因数及控制措施因数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，生成所述相关性系数表的具体包括：

根据电网运行特性进行分类，生成一个基本的、概括的相关性联系；

按所述故障类别对所述风险评估数据库中的所有历史数据进行分类；

分别计算分类后的每类故障中各所述影响因素对风险等级的相关系数；

根据所述故障类别、影响因素及相关系数生成所述相关性系数表。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，评估风险等级具体包括：

输入所述所有历史数据；

确定所述风险评估数据库中需评估的故障设备及故障类别；

根据所述故障类别搜索所述相关性系数表中，以得到各所述影响因素对所述故障类别的多个所述相关性系数；

根据多个所述相关性系数修正风险评估公式D′＝r′D，其中，D为原风险值，r′为修正系数，D′为风险修正值；

查询分值表以得到各所述影响因素的分值；

根据所述分值及分值计算公式计算总风险值，其中所述分值计算公式为：

根据所述总风险值评估风险等级。

5.一种城市配电网运行方式的风险等级评估系统，其特征在于，包括：

分析模块，用于对所述风险评估数据库中的不同维数的所有历史数据之间进行相关性分析，以生成相关性系数表；以及

评估模块，用于根据所述风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述所有历史数据包括故障信息和影响因素，其中所述故障信息包括每一次发生故障的故障类别、设备类型及后果严重程度，所述影响因素包括每一次故障发生的社会影响因素、负荷重要性因素、正常工况故障发生概率值、天气影响因数、设备缺陷影响因数、检修管理因数、检修时间因数、现场施工因数及控制措施因数。

7.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体包括：

第一分类单元，用于根据电网运行特性进行分类，生成一个基本的、概括的相关性联系；

第二分类单元，用于按所述故障类别对所述风险评估数据库中的所有历史数据进行分类；

第一计算单元，用于分别计算分类后的每类故障中各所述影响因素对风险等级的相关系数；

生成单元，用于根据所述故障类别、影响因素及相关系数生成所述相关性系数表。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述评估模块具体包括：

输入单元，用于输入所述所有历史数据；

确定单元，用于确定所述风险评估数据库中需评估的故障设备及故障类别；

搜索单元，用于根据所述故障类别搜索所述相关性系数表中，以得到各所述影响因素对所述故类别的多个所述相关性系数；

修正单元，用于根据多个所述相关性系数修正风险评估公式D′＝r′D，其中，D为原风险值，r′为修正系数，D′为风险修正值；

查询单元，用于查询分值表以得到各所述影响因素的分值；

第二计算单元，用于根据所述分值及分值计算公式计算总风险值；以及

评估单元，用于根据所述总风险值评估风险等级。

其中，所述分值计算公式为：概率值＝(设备类型因数)×(故障类别因数)×(历史数据统计因数)×(天气影响因数)×(设备缺陷影响因数)×(检修管理因数)×(检修时间因数)×(现场施工因数)×(控制措施因数)