CN108182554A - 一种配电网停电风险状态感知方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网停电风险状态感知方法，包括：根据突发事件的地域特征确定受其影响的设备集合，并设定负荷的不停电概率；根据建立的模型计算其停运概率；令设备集合中的设备停运，并更新电网运行系统；判断是否出现孤岛电网脱离主网运行，若判断出现，则计算其中发电和负荷差额并得到其中停电负荷；若判断不存在，则建立满足电网运行要求和设备容量约束情况下保持系统关键负荷供电所需切除的负荷最小损失的目标函数，及求得系统所需切除的负荷；计算得到其不停电概率；计算出每一个负荷的停电概率；及计算出突发事件情况下城市配电网停电风险值。本发明可适用于多突发事件同时发生或相继发生的情况，解决配电网风险评估的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电网停电风险状态感知方法，属于电力系统的技术领域。
背景技术
目前的配电网运行系统中，电力应急管理的首要工作原则是预防为主。其中，对突发事件和灾害进行准确预警是开展各种应急管理活动的先决条件，合理准确地判定应急预警级别将有利于节约社会资源。
现代城市公共安全应急管理的理论指出，对突发事件的准确预警依赖于先进的风险分析和评估方法。相应地，城市配电网的应急预警需要对突发事件下电网损失即负荷停电损失的风险进行准确估计。如何从城市配电网应急预警机制的基本工作流程出发，分析风险评估在应急预警中的作用，采取基于配电网停电风险评估的城市配电网应急预警实现方法，从而解决配电网风险评估技术问题的目前急需处理的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种配电网停电风险状态感知方法，解决基于配电网停电风险评估的实现城市配电网应急预警，完成配电网风险评估的问题。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种配电网停电风险状态感知方法，包括以下步骤：
步骤1、根据突发事件E的地域特征确定受其影响的设备集合{d1,d2,…,dk}，并设定所有参与停电损失风险分析的负荷的不停电概率；
步骤2、对设备集合中的设备dj，建立的设备停运概率模型并计算设备的停运概率φdj；
步骤3、令设备集合中的设备dj停运，并启用预先设置的应急管理预案中设备停运后可启用的备用供电路径，并更新电网运行系统；
步骤4、根据更新的电网运行系统，判断是否出现孤岛电网脱离主网运行，若判断出现孤岛，则针对孤岛电网计算其中发电和负荷差额并得到其中停电负荷；若判断不存在孤岛，则建立满足电网运行要求和设备容量约束情况下保持系统关键负荷供电所需切除的负荷最小损失目标函数，及根据目标函数求得所需切除的负荷；
步骤5、根据所求得系统所需切除的负荷计算得到其不停电概率；
步骤6、重复执行步骤2至步骤5，直到遍历所有受影响设备集合，根据所述目标函数计算出每一个负荷的停电概率；及根据停电风险定义公式计算出突发事件E情况下城市配电网停电风险值。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2中建立的设备停运概率模型为：
其中，为负荷Pi的停电概率，亦即能导致其停电的电力设备{d1,d2,…,dm}中有任意1个或多个发生停运的概率；为设备dj受灾害影响的停运概率；为负荷Pi的不停电概率。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤4中建立的目标函数为：
其约束条件为：
f(V,θ,P*,Q*＝0)
其中，Pi为负荷i初始有功功率；f为网络潮流方程；V和θ分别为所有节点电压和相角向量；p*和Q*分别为切负荷措施后所有负荷有功和无功功率向量；分别为节点k的电压幅值及上下限；Ω为所有节点的集合；Fl和分别为设备l传送功率及其容量上限；Ψ为具有容量限制的设备集合。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤5中根据所求得所需切除的负荷计算得到其不停电概率采用公式：
其中，为负荷Pi的不停电概率；φdj为设备dj受灾害影响的停运概率。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤6中停电风险定义公式具体为：
其中，Pi为负荷有功功率；ci为表征负荷重要程度的价值系数；φi为负荷停电概率。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤6还包括根据计算出突发事件E情况下城市配电网停电风险值确定风险等级并预警。
本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：
本发明提出了一种配电网停电风险状态感知方法，由于电力系统安全防御体系是保证电力系统能够可靠运行的最主要手段之一，为了减少大面积停电造成的影响和损失，本发明提出的一种配电网设备停运概率模型，其基本思路是通过分析各类突发事件如自然灾害等造成电力设备停运的概率，计算相应的负荷停电损失和风险，进而给出基于停电风险的应急预警级别判定方法。本专利所提出的风险评估方法及其评估结果具有明确清晰的物理意义，且能综合考虑拓扑重构和紧急切负荷等应急调度措施，可以有效处理多突发事件耦合发生的情况。测试结果表明，本发明提出的应急预警方法准确高效,具有较强的通用性和实用性。
附图说明
图1为本发明配电网停电风险状态感知方法的流程示意图。
图2为本发明方法中确定风险等级并预警的流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。
如图1所示，本发明设计了一种配电网停电风险状态感知方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1、对配电网中设备进行初始化，即根据突发事件E的地域特征确定受其影响的设备集合{d1,d2,…,dk}，并设定所有参与停电损失风险分析的负荷的不停电概率，设定本实施例中设定不停电概率为1。
步骤2、对设备集合中的设备dj，根据建立的设备停运概率模型计算其停运概率φdj。
其中，所述步骤2中建立的设备停运概率模型为：
式中:为负荷i的停电概率，亦即能导致其停电的电力设备{d1,d2,…,dm}中有任意1个或多个发生停运的概率；为电力设备dj受灾害影响的停运概率；为负荷i的不停电概率。
步骤3、令设备集合中的设备dj停运，并启用预先设置的应急管理预案中设备停运后可启用的备用供电路径，并更新电网运行系统。
步骤4、根据更新的电网运行系统，判断是否出现孤岛电网脱离主网运行，若判断出现孤岛，则针对孤岛电网计算其中发电和负荷差额并得到其中停电负荷；若判断不存在孤岛，则建立满足电网运行要求和设备容量约束情况下保持系统关键负荷供电所需切除的负荷最小损失目标函数，及根据目标函数求得所需切除的负荷。
其中，建立的目标函数为：
其约束条件为：
式中:Pi为负荷i初始有功功率；为采取紧急切负荷措施后的负荷i有功功率；
以及，f为网络潮流方程；V和θ分别为所有节点电压和相角向量；p*和Q*分别为切负荷措施后所有负荷有功和无功功率向量；Vk,分别为节点k的电压幅值及上下限；Ω为所有节点的集合；Fl和分别为设备l传送功率及其容量上限；Ψ为具有容量限制的设备集合。
为了减少优化问题求解难度，对步骤4中的计算可作如下简化：①可认为负荷已进行了足够详细的划分，即切负荷措施执行后Pi*为0或Pi；②计算中不考虑城市配电网中电源的作用，即不考虑发电机故障和备用发电设备的投运；③对于出现孤岛情况，认为主网中不需要进行切负荷操作即可保证正常供电和设备安全，而孤岛中则根据供电缺额将经济价值较低的负荷依次切除。
步骤5、根据所求得系统所需切除的负荷计算得到其不停电概率。即设步骤4计算得到所有需要切除而导致停电的负荷集合为对每一个根据式(4)更新其不停电概率:
步骤6、重复执行步骤2至步骤5，直到遍历所有受影响设备集合，根据所述目标函数，利用公式(1)计算出每一个负荷的停电概率φi；及根据停电风险定义公式计算出突发事件E情况下城市配电网停电风险值。
根据式(5)计算出突发事件E情况下城市配电网停电风险值，公式如下：
式中:Pi为负荷有功功率，由电网运行工况决定；ci为表征负荷重要程度的价值系数，一般根据应急管理中保障供电需求而人为决定，为负荷停电概率。
以及，所述步骤6还包括根据计算出突发事件E情况下城市配电网停电风险值确定风险等级并预警。
城市配电网应急预警的核心任务是根据突发事件的风险评估结果，确定预警等级，并由权威部门发布预警信息。如图2所示，本发明的城市配电网应急预警一般要经过突发事件信息监测、停电风险评估、预警发布和实施等工作过程。根据上述过程计算出突发事件E情况下城市配电网停电风险值后，根据该数值确定突发事件本身的严重程度和影响范围进行分级预警。
由于影响城市配电网的突发事件的性质、演变过程和发生机理各不相同，目前应急管理工作主要。城市配电网应急预警级别判定的主要思路是:首先将突发事件下城市配电网停电风险作值为判定应急预警级别的判据,确定数值所落入设定的等级范围中，判断得到风险等级后预警，预警实施包括时间、对象、方式，直至突发事件发生后具体执行，进而启动相应的应急预警和响应机制。
上述停电风险计算方法有以下特点：①所得停电风险由于采用停电损失的量纲，具有明确的物理意义，因此可用于比较电网运行工况不同情况下不同突发事件的危害程度；②计算过程中考虑了电网拓扑重构和紧急切负荷，所得停电风险能够反映应急预防和处置措施的效用，因此在应急处理中可将其他的应急预防措施，如派遣抢修队伍驻守、调整电网运行方式等也加入到计算流程中，通过降低设备停运概率和改变初始潮流等发挥作用，最终可实现对不同应急预防方案或应急预案功效的评估；③通过对负荷停电概率的累积，所提出的城市配电网停电风险计算方法可适用于多突发事件同时发生或相继发生的情况，为评估较大规模自然灾害及其衍生灾害危害提供了新的途径。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1.一种配电网停电风险状态感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据突发事件E的地域特征确定受其影响的设备集合，并设定所有参与停电损失风险分析的负荷的不停电概率；
步骤2、对设备集合中的设备，建立设备停运概率模型并计算出设备的停运概率；
步骤3、令设备集合中的设备停运，并启用预先设置的应急管理预案中设备停运后可启用的备用供电路径，并更新电网运行系统；
步骤4、根据更新的电网运行系统，判断是否出现孤岛电网脱离主网运行，若判断出现孤岛，则针对孤岛电网计算其中发电和负荷差额并得到其中停电负荷；若判断不存在孤岛，则建立满足电网运行要求和设备容量约束情况下保持系统关键负荷供电所需切除的负荷最小损失目标函数，及根据目标函数求得所需切除的负荷；
步骤5、根据所求得系统所需切除的负荷计算得到负荷不停电概率；
步骤6、重复执行步骤2至步骤5，直到遍历所有受影响设备集合，根据所述目标函数计算出每一个负荷的停电概率；及根据停电风险定义公式计算出突发事件E情况下配电网停电风险值。
2.根据权利要求1所述配电网停电风险状态感知方法，其特征在于：所述步骤2中建立的设备停运概率模型为：
其中，为负荷i的停电概率；为设备受灾害影响的停运概率；为负荷i的不停电概率。
3.根据权利要求1所述配电网停电风险状态感知方法，其特征在于：所述步骤4中建立的目标函数为：
其约束条件为：
f(V,θ,P*,Q*＝0)
Vk min≤Vk≤Vk max→k∈Ω
-Fl max≤Fl≤Fl max→l∈Ψ
其中，Pi为负荷i初始有功功率；f为网络潮流方程；V和θ分别为所有节点电压和相角向量；p*和Q*分别为切负荷措施后所有负荷有功和无功功率向量；Vk,分别为节点k的电压幅值及上下限；Ω为所有节点的集合；Fl和Fl max分别为设备l传送功率及其容量上限；Ψ为具有容量限制的设备集合。
4.根据权利要求1所述配电网停电风险状态感知方法，其特征在于：所述步骤5中根据所求得所需切除的负荷计算得到其不停电概率采用公式：
其中，为负荷i的不停电概率；φdj为设备dj受灾害影响的停运概率。
5.根据权利要求1所述配电网停电风险状态感知方法，其特征在于：所述步骤6中停电风险定义公式具体为：
其中，Pi为负荷有功功率；ci为表征负荷重要程度的价值系数；φi为负荷停电概率。
6.根据权利要求1所述配电网停电风险状态感知方法，其特征在于：所述步骤6还包括根据计算出突发事件E情况下城市配电网停电风险值确定风险等级并预警。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180619 |