CN107194574A - 一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法：构建线路故障风险因子函数；基于故障风险因子函数，构建线路检修状态下故障风险概率函数；构建故障后负荷损失率函数；基于效用函数构建失负荷严重度函数；将线路检修状态下故障风险概率函数与失负荷严重度函数相乘得到失负荷风险指标函数，即在线路检修状态下，线路发生故障的风险指标评价模型；采集待评估电网的基础数据，利用风险指标评价模型，计算出待评估电网的失负荷风险指标。本发明有助于电网管理者清晰的认识系统运行中存在的运行风险点，根据相应的风险等级制定相应的预防控制策略，并通过预防控制措施调整优化系统的运行状态，使其远离隐患运行点并运行在安全范围以内。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，属于电力系统静态安全风险评估领域。
背景技术
电力是支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业，随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电力的依赖程度也越来越高，电网已经成为国民经济和社会发展的重要公共基础设施，这就对电网的安全运行特别是提前评估安全风险点并制定风险控制预案提出了较高的要求，所以不论是220kV及以上的主电网，还是110kV及以下的配电网，电网安全以向来是电力管理者重视及关注的重要方面，针对电网的安全风险评估也是电网公司关注的重要研究领域，而电网静态安全风险评估方法和理论经历了三个发展阶段，常用方法包括以下三种：
(1)确定性分析方法
确定性分析方法，其是给定系统的拓扑及参数、运行方式及扰动方式，没有考虑不同的运行条件和事故发生的可能性，对事故集的选择带有任意性；
(2)概率分析方法
概率分析方法克服了确定性分析方法的不足，但往往对不同事故造成的后果的严重程度不加区别，会影响许多事故的预防措施，不能评价其性价比，不能为系统安全因素与经济因素之间的取舍提供决策支持；
(3)风险分析方法
风险理论在电力系统中的应用是一个新兴的课题，风险分析作为电力系统传统分析方法的拓展，广泛地应用于电力系的规划设计、设备检修、安全分析、预防控制等领域，但是其需要基于电网的大量基础数据建立一套科学、合理以及可操作性强的风险评估模型。
然而，现有的110kV及以下电网由于其固有的馈供运行方式及片区内有限的电网规模仍存在供电薄弱环节，在电网检修或故障方式下仍存在极大的失负荷风险。长期以来，电力工作者重点专注于220kV及以上输电网的安全性分析和评估体系研究，对于110kV及以下配电网的安全性分析尚未形成统一完整的评价体系。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，包括，
构建线路故障风险因子函数P*；
基于故障风险因子函数P*，构建线路检修状态下故障风险概率函数
构建故障后负荷损失率函数PFL；
基于效用函数构建失负荷严重度函数SFL(C/E)；
将线路检修状态下故障风险概率函数与失负荷严重度函数 SFL(C/E)相乘得到失负荷风险指标函数即在线路检修状态下，线路发生故障的风险指标评价模型；
采集待评估电网的基础数据，利用风险指标评价模型，计算出待评估电网的失负荷风险指标。
线路故障风险因子函数P*为，
P*＝年均故障次数/线路总长度
其中,年均故障次数等于年均跳闸次数。
线路检修状态下故障风险概率函数P为，
其中，l为线路检修长度，t′为线路检修时间，是在时间集合Xt下故障E出现的概率。
故障后负荷损失率函数PFL为，
其中，为损失的第i个用户容量，为第i个被切除用户的供电等级因子，为第j个用户容量，为第j个用户的供电等级因子，NFC为故障时考虑相应转供方案后的所有损失的用户数，NSC为总用户数。
失负荷严重度函数SFL(C/E)为，
其中，C是不确定故障造成的后果，SFL(C/E)是在故障E发生下产生C 的严重程度，t为故障修复平均时间，T为决策者评估后预期故障修复时间。
失负荷风险指标函数为，
基础数据包括待评估电网网架结构以及风险指标评价模型中需要的参数。
如果待评估电网是同塔双辐射结构，那么线路检修状态下故障风险概率为1。
本发明所达到的有益效果：本发明有效建立了110kV及以下配电网安全风险评估模型，有助于电网管理者清晰的认识系统运行中存在的运行风险点，根据相应的风险等级制定相应的预防控制策略，并通过预防控制措施调整优化系统的运行状态，使其远离隐患运行点并运行在安全范围以内。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图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。
如图1所示，一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，包括以下步骤：
步骤1，构建线路故障风险因子函数P*。
线路故障风险因子函数P*为，
P*＝年均故障次数/线路总长度
其中,年均故障次数等于年均跳闸次数。
步骤2，基于故障风险因子函数P*，构建线路检修状态下故障风险概率函数
线路检修状态下故障风险概率函数P为，
其中，l为线路检修长度，t′为线路检修时间，是在时间集合Xt下故障E出现的概率。
步骤3，构建故障后负荷损失率函数PFL。
在配电网实际系统中，发生故障后，负荷损失分为两部分，可转移负荷和不可转移负荷，且电力用户的重要程度各不一样，具体的体现就是供电优先级的不同，优先级越高的用户，对供电可靠性的要求也就越高，基于此，引入供电等级因子，供电等级因子越大，优先级越高。
故障后负荷损失率函数PFL为，
其中，为损失的第i个用户容量，为第i个被切除用户的供电等级因子， 为第j个用户容量，为第j个用户的供电等级因子，NFC为故障时考虑相应转供方案后的所有损失的用户数，NSC为总用户数。
步骤4，基于效用函数构建失负荷严重度函数SFL(C/E)。
数学界具有多种严重度函数具体构造方法，方法繁多，在电网安全风险评估领域常用的衡量风险严重度的理论为效用理论，本发明中将效用理论引入到电力系统安全风险领域，根据故障效用函数的性质，选择指数型效用函数，而本申请是基于负荷损失的风险评估，所以负荷损失率越大，严重度函数值越高，根据上述分析，得到基于效用函数的失负荷严重度函数如下：
其中，C是不确定故障造成的后果，SFL(C/E)是在故障E发生下产生C 的严重程度，t为故障修复平均时间，T为决策者评估后预期故障修复时间，与变电站所在供电区域分类密切相关。
步骤5，将线路检修状态下故障风险概率函数与失负荷严重度函数 SFL(C/E)相乘得到失负荷风险指标函数即在线路检修状态下，线路发生故障的风险指标评价模型。
失负荷风险指标函数为：
步骤6，采集待评估电网的基础数据，利用风险指标评价模型，计算出待评估电网的失负荷风险指标。
基础数据包括待评估电网网架结构以及风险指标评价模型中需要的参数。如果待评估电网是同塔双辐射结构，那么线路检修状态下故障风险概率为1；风险指标评价模型中需要的参数，包括网架结构、负荷大小、供电等级因子、线路长度、预期故障修复时间(由所在供电区域分类决定)、总用户数、损失的用户数、故障修复平均时间等。
下面给出一具体实施案例，以江苏某地级市电网110kV新区变为例，具体的基础数据如表一所示(表一中有部分没有写出，如检修时间等，需电网运行部门现场确认)，故障修复平均时间根据实际统计所得，具体入表二所示，将数据带入模型，进行计算。
表一基础数据
表二故障修复平均时间
由资料可知，此地级市电网共有110kV线路197条，总长度约1926千米，而其电网2014～2016年平均每年110kV线路跳闸25次，每公里线路特定时间段发生跳闸的风险因子为25/1926＝0.013次/km·年＝1.484×10-6次/km·h。
新区变线路检修状态下N-1故障风险计算。
110kV新区变在110kV新区～寺巷线路检修时间段内，110kV新区～白马线路发生跳闸的概率为：
110kV新区～白马发生跳闸后新区变负荷损失率(根据负荷重要性等级，从1级用户至4级用户供电等级因子r依次为1、0.8、0.6、0.4)：
由于新区变位于A类供电区域，其供电恢复时间应为30分钟内，所以其基于效用函数的失负荷严重函数为：
最终得出基于失负荷实时风险指标为：
上述方法建立了110kV及以下配电网安全风险评估模型，有助于电网管理者清晰的认识系统运行中存在的运行风险点，根据相应的风险等级制定相应的预防控制策略，并通过预防控制措施调整优化系统的运行状态，使其远离隐患运行点并运行在安全范围以内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，其特征在于：包括，
构建线路故障风险因子函数P*；
基于故障风险因子函数P*，构建线路检修状态下故障风险概率函数
构建故障后负荷损失率函数PFL；
基于效用函数构建失负荷严重度函数SFL(C/E)；
将线路检修状态下故障风险概率函数与失负荷严重度函数SFL(C/E)相乘得到失负荷风险指标函数即在线路检修状态下，线路发生故障的风险指标评价模型；
采集待评估电网的基础数据，利用风险指标评价模型，计算出待评估电网的失负荷风险指标。
2.根据权利要求1所述的一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，其特征在于：线路故障风险因子函数P*为，
P*＝年均故障次数/线路总长度
其中,年均故障次数等于年均跳闸次数。
3.根据权利要求1所述的一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，其特征在于：线路检修状态下故障风险概率函数P为，
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其中，l为线路检修长度，t′为线路检修时间，是在时间集合Xt下故障E出现的概率。
4.根据权利要求1所述的一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，其特征在于：故障后负荷损失率函数PFL为，
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其中，为损失的第i个用户容量，为第i个被切除用户的供电等级因子，为第j个用户容量，为第j个用户的供电等级因子，NFC为故障时考虑相应转供方案后的所有损失的用户数，NSC为总用户数。
5.根据权利要求1所述的一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，其特征在于：失负荷严重度函数SFL(C/E)为，
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其中，C是不确定故障造成的后果，SFL(C/E)是在故障E发生下产生C的严重程度，t为故障修复平均时间，T为决策者评估后预期故障修复时间。
6.根据权利要求1所述的一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，其特征在于：失负荷风险指标函数为，
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7.根据权利要求1所述的一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，其特征在于：基础数据包括待评估电网网架结构以及风险指标评价模型中需要的参数。
8.根据权利要求1或7所述的一种基于负荷损失的电网安全风险评估方法，其特征在于：如果待评估电网是同塔双辐射结构，那么线路检修状态下故障风险概率为1。
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