CN109146325B - 一种多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法 - Google Patents

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CN109146325B CN201811080927.5A CN201811080927A CN109146325B CN 109146325 B CN109146325 B CN 109146325B CN 201811080927 A CN201811080927 A CN 201811080927A CN 109146325 B CN109146325 B CN 109146325B
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Abstract

本发明公开了一种多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法，包括以下步骤：S1：通过电网能量管理系统EMS获取线路和负荷的数据，S2：在考虑线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的不确定性时引入线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，在考虑线路运行方式的不确定性时引入线路运行的概率模型，在考虑负荷的不确定性时引入负荷波动的概率模型，S3：在概率分析的基础上计算多元件并列供电系统失负荷损失概率。本发明在概率分析的基础上计算多元件并列供电系统失负荷损失概率，为供电管理以及电网调度运行提供必要的技术支撑。

Description

一种多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法
技术领域
本发明涉及多元件并列供电系统技术领域，更具体地，涉及一种多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法。
背景技术
保障对负荷可持续性供电是电网追求的目标之一。负荷是综合性的，往往受多种因素的影响，在一定运行周期(1小时、1天、1月、1年、5年、10年等)内总是波动的，而且这种波动性具有很大的不确定性和随机性。负荷通过线路与电源连接，并在正常运行情况下从电源获得电力和电量。
负荷仅通过一条线路与电源相连接，一旦发生线路故障、过负荷、检修或雷击而退出运行的情况，负荷将失去电源的供电，负荷被供电可靠性较低。
负荷通过多条线路与一个或多个电源相连接，一旦发生一条线路故障、过负荷、检修或雷击而退出运行的情况，负荷也不会失去电源的供电，供电可靠性会有较高的保证。只有当所有与电源相连接的线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击而退出运行时，负荷才会完全失去电源。当电网变压器、线路等元件发生故障、过负荷、检修或雷击时，一旦一条线路故障退出运行并导致余下线路都同时过负荷，负荷也会因余下线路退出运行而完全失去电源；如果两条或多条线路同时线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击退出运行，余下线路过负荷并退出运行的可能性很大，也会造成整个供电系统的完全停运。可见，线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击并退出运行所带来的这个供电系统停运的风险很大，给负荷带来的影响和损失也很大。因此，需要确定这种风险的大小，为供电管理提供技术指导。
以往通常采用潮流计算方法来确定当线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击时余下线路过负荷的状态，这种方法对线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的不确定性和随机性所造成的线路过负荷状态很难做出准确的估计；加上线路或变压器因故障、过负荷、检修或雷击而退出运行的状态的不确定性和随机性，会增大这种方法对过负荷状态估计更大的难度并使估计效果更不可信。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法。
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
本发明的首要目的是提供一种精确计算多元件并列供电系统失负荷损失概率的计算方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法，包括以下步骤：
S1：通过电网能量管理系统EMS获取线路和负荷的数据；
S2：在考虑线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的不确定性时引入线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，在考虑线路运行方式的不确定性时引入线路运行的概率模型，在考虑负荷的不确定性时引入负荷波动的概率模型；
S3：在概率分析的基础上计算多元件并列供电系统失负荷损失概率。
上述方案中的基本原理是同时考虑线路运行方式和负荷的不确定性和随机性，通过电网能量管理系统EMS获取线路和负荷的数据，在考虑线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的不确定性时引入线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，在考虑线路运行方式的不确定性时引入线路运行的概率模型，在考虑负荷的不确定性时引入负荷波动的概率模型，假设线路运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布，在概率分析的基础上计算输变电两级多元件并列的电网故障停运的概率，研究表明，多元件并列供电系统失负荷损失概率与下列因素有关：由变压器和线路故障、过负荷、检修或雷击概率决定，由运行周期内服从正态分布的线路输送功率、负荷功率的大小决定，同时也由线路允许的最大输送功率的大小决定。一般情况下，对线路和变压器运行容量只限定其不超过其运行最大输送容量。在考虑n-1、n-2、n-3等运行情况下往往要求更高的供电可靠性，因此，也往往对线路和变压器运行容量做必要的限定，使其运行容量不超过一定的限值，如50％等。
单级多线路和变压器并列备用运行的供电系统确保不失负荷的条件是：
1)不失电线路允许输送功率之和不小于负荷功率与不失电线路功率损耗、运行的变压器功率损耗之和。
2)不失电线路实际输送功率小于其允许输送功率。
失负荷的条件是：1)NT个T元件均同时故障、过负荷、计划检修而退出运行；2)高压侧NL个L元件均同时在电源侧失电、均同时接地或短路故障、均同时过负荷、均同时计划检修、均同时遭雷击而退出运行；3)高压侧NL个L元件或NT个T元件的其中a(a＝1,2,...,NL)条退出运行而使其他线路过负荷并退出运行,例如NL-1运行时高压侧NL个L元件或NT个T元件的其中1条退出运行而使其他线路过负荷并退出运行、NL-2运行时高压侧NL个L元件或NT个T元件的其中2条退出运行而使其他线路过负荷并退出运行等。
步骤S3中的计算多元件并列供电系统失负荷损失概率的计算方法如下：
Figure BDA0001801936190000031
其中，plossDR为考虑备用运行时多元件并列备用运行的供电系统失负荷的概率，根据线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，
Figure BDA0001801936190000032
表示第i个L元件故障的概率、
Figure BDA0001801936190000033
表示第i个L元件过负荷的概率、
Figure BDA0001801936190000034
第i个L元件计划检修的概率、
Figure BDA0001801936190000035
第i个L元件被雷击的概率，
Figure BDA0001801936190000036
表示第j个T元件故障的概率、
Figure BDA0001801936190000037
第j个T元件过负荷的概率、
Figure BDA0001801936190000038
第j个T元件计划检修的概率、
Figure BDA0001801936190000039
第j个T元件被雷击的概率,根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，
Figure BDA00018019361900000310
表示备用运行时第i个L元件退出运行时其它L元件过负荷的条件概率，
Figure BDA00018019361900000311
表示备用运行时第j个T元件退出运行时其它T元件过负荷的条件概率，NL、NT分别表示L元件、T元件的数量，i、j的取值范围为i＝1,2,...,NL、j＝1,2,...,NT。
优选地，根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure BDA00018019361900000312
的计算方法如下：
Figure BDA00018019361900000313
其中，
Figure BDA00018019361900000314
为考虑备用运行时第i个L元件故障其他L元件过负荷的联合概率、
Figure BDA00018019361900000315
为考虑备用运行时第i个L元件过负荷其他L元件过负荷的联合概率、
Figure BDA00018019361900000316
为考虑备用运行时第i个L元件计划检修其他L元件过负荷的联合概率、
Figure BDA0001801936190000041
为考虑备用运行时第i个L元件被雷击并退出运行时其他L元件过负荷的联合概率。
优选地，根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure BDA0001801936190000042
的计算方法如下：
Figure BDA0001801936190000043
其中，
Figure BDA0001801936190000044
为考虑备用运行时第j个T元件故障时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure BDA0001801936190000045
为考虑备用运行时第j个T元件过负荷时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure BDA0001801936190000046
为考虑备用运行时第j个T元件计划检修时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure BDA0001801936190000047
为考虑备用运行时第j个T元件被雷击并退出运行时其他T元件过负荷的联合概率。
优选地，根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure BDA0001801936190000048
的计算方法如下：
Figure BDA0001801936190000049
其中，所述的Pr(…)为括号内事件发生的联合概率，SLi为第i个L元件实际视在功率、ΔSLi为第i个L元件功率损耗、
Figure BDA00018019361900000410
为第i个L元件允许最大输送功率、RLi为第i个L元件要求的备用功率，i＝1,2,...,NL,ΔSTk为第k个T元件的功率损耗,SD为负荷功率。
优选地，根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure BDA00018019361900000411
的计算方法如下：
Figure BDA00018019361900000412
其中，所述的STj为第j个T元件实际视在功率、ΔSTj为第j个T元件允许最大输送功率、
Figure BDA00018019361900000413
第j个T元件允许功率损耗、RTj第j个T元件允许要求的备用功率。
优选地，所述的多元件可以为线路、变压器等。
优选地，所述的变压器为110KV变压器。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
由于同时考虑线路运行方式和负荷的不确定性和随机性，在考虑线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的不确定性时引入线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，在考虑线路运行方式的不确定性时引入线路运行的概率模型，在考虑负荷的不确定性时引入负荷波动的概率模型，假设线路运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布，在概率分析的基础上计算输变电两级多元件并列的电网故障停运的概率，能够更准确的计算供电系统失负荷的概率，为供电管理以及电网调度运行提供必要的技术支撑。
附图说明
图1为本发明计算的单级多条线路多台变压器并列运行的供电系统示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
一种多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法，包括以下步骤：
S1：通过电网能量管理系统EMS获取线路和负荷的数据；
S2：在考虑线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的不确定性时引入线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，在考虑线路运行方式的不确定性时引入线路运行的概率模型，在考虑负荷的不确定性时引入负荷波动的概率模型；
S3：在概率分析的基础上计算多元件并列供电系统失负荷损失概率。
步骤S3中的计算多元件并列供电系统失负荷损失概率的计算方法如下：
Figure BDA0001801936190000061
其中，plossDR为考虑备用运行时多元件并列备用运行的供电系统失负荷的概率，根据线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，
Figure BDA0001801936190000062
表示第i个L元件故障的概率、
Figure BDA0001801936190000063
表示第i个L元件过负荷的概率、
Figure BDA0001801936190000064
第i个L元件计划检修的概率、
Figure BDA0001801936190000065
第i个L元件被雷击的概率，
Figure BDA0001801936190000066
表示第j个T元件故障的概率、
Figure BDA0001801936190000067
第j个T元件过负荷的概率、
Figure BDA0001801936190000068
第j个T元件计划检修的概率、
Figure BDA0001801936190000069
第j个T元件被雷击的概率,根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，
Figure BDA00018019361900000610
表示备用运行时第i个L元件退出运行时其它L元件过负荷的条件概率，
Figure BDA00018019361900000611
表示备用运行时第j个T元件退出运行时其它T元件过负荷的条件概率，NL、NT分别表示L元件、T元件的数量，i、j的取值范围为i＝1,2,...,NL、j＝1,2,...,NT；
根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure BDA00018019361900000612
的计算方法如下：
Figure BDA00018019361900000613
其中，
Figure BDA00018019361900000614
为考虑备用运行时第i个L元件故障其他L元件过负荷的联合概率、
Figure BDA00018019361900000615
为考虑备用运行时第i个L元件过负荷其他L元件过负荷的联合概率、
Figure BDA00018019361900000616
为考虑备用运行时第i个L元件计划检修其他L元件过负荷的联合概率、
Figure BDA00018019361900000617
为考虑备用运行时第i个L元件被雷击并退出运行时其他L元件过负荷的联合概率；
根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure BDA00018019361900000618
的计算方法如下：
Figure BDA00018019361900000619
其中，
Figure BDA00018019361900000620
为考虑备用运行时第j个T元件故障时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure BDA00018019361900000621
为考虑备用运行时第j个T元件过负荷时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure BDA00018019361900000622
为考虑备用运行时第j个T元件计划检修时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure BDA00018019361900000623
为考虑备用运行时第j个T元件被雷击并退出运行时其他T元件过负荷的联合概率；
根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure BDA0001801936190000071
的计算方法如下：
Figure BDA0001801936190000072
其中，所述的Pr(…)为括号内事件发生的联合概率，SLi为第i个L元件实际视在功率、ΔSLi为第i个L元件功率损耗、
Figure BDA0001801936190000073
为第i个L元件允许最大输送功率、RLi为第i个L元件要求的备用功率，i＝1,2,...,NL,ΔSTk为第k个T元件的功率损耗,SD为负荷功率；
根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure BDA0001801936190000074
的计算方法如下：
Figure BDA0001801936190000075
其中，所述的STj为第j个T元件实际视在功率、ΔSTj为第j个T元件允许最大输送功率、
Figure BDA0001801936190000076
第j个T元件允许功率损耗、RTj第j个T元件允许要求的备用功率；
多元件可以为线路、110KV变压器等；
在具体实施过程中,同时考虑线路运行方式和负荷的不确定性和随机性，通过电网能量管理系统EMS获取线路和负荷的数据，在考虑线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的不确定性时引入线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，在考虑线路运行方式的不确定性时引入线路运行的概率模型，在考虑负荷的不确定性时引入负荷波动的概率模型，假设线路运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布，在概率分析的基础上计算输变电两级多元件并列的电网故障停运的概率，研究表明，多元件并列供电系统失负荷损失概率与下列因素有关：由变压器和线路故障、过负荷、检修或雷击概率决定，由运行周期内服从正态分布的线路输送功率、负荷功率的大小决定，同时也由线路允许的最大输送功率的大小决定,计算供电系统失负荷损失概率的大小。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过电网能量管理系统EMS获取线路和负荷的数据；
S2：在考虑线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的不确定性时引入线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，在考虑线路运行方式的不确定性时引入线路运行的概率模型，在考虑负荷的不确定性时引入负荷波动的概率模型；
S3：在概率分析的基础上计算多元件并列供电系统失负荷损失概率；
所述步骤S3中的计算多元件并列供电系统失负荷损失概率的计算方法如下：
Figure FDA0003504382000000011
其中，plossDR为考虑备用运行时多元件并列备用运行的供电系统失负荷的概率，根据线路或变压器故障、过负荷、检修或雷击的概率模型，
Figure FDA0003504382000000012
表示第i个L元件故障的概率、
Figure FDA0003504382000000013
表示第i个L元件过负荷的概率、
Figure FDA0003504382000000014
第i个L元件计划检修的概率、
Figure FDA0003504382000000015
第i个L元件被雷击的概率，
Figure FDA0003504382000000016
表示第j个T元件故障的概率、
Figure FDA0003504382000000017
第j个T元件过负荷的概率、
Figure FDA0003504382000000018
第j个T元件计划检修的概率、
Figure FDA0003504382000000019
第j个T元件被雷击的概率,根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，
Figure FDA00035043820000000110
表示备用运行时第i个L元件退出运行时其它L元件过负荷的条件概率，
Figure FDA00035043820000000111
表示备用运行时第j个T元件退出运行时其它T元件过负荷的条件概率，NL、NT分别表示L元件、T元件的数量，i、j的取值范围为i＝1,2,...,NL、j＝1,2,...,NT；
根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure FDA00035043820000000112
的计算方法如下：
Figure FDA00035043820000000113
其中，
Figure FDA00035043820000000114
为考虑备用运行时第i个L元件故障其他L元件过负荷的联合概率、
Figure FDA0003504382000000021
为考虑备用运行时第i个L元件过负荷其他L元件过负荷的联合概率、
Figure FDA0003504382000000022
为考虑备用运行时第i个L元件计划检修其他L元件过负荷的联合概率、
Figure FDA0003504382000000023
为考虑备用运行时第i个L元件被雷击并退出运行时其他L元件过负荷的联合概率；
根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure FDA0003504382000000024
的计算方法如下：
Figure FDA0003504382000000025
其中，
Figure FDA0003504382000000026
为考虑备用运行时第j个T元件故障时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure FDA0003504382000000027
为考虑备用运行时第j个T元件过负荷时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure FDA0003504382000000028
为考虑备用运行时第j个T元件计划检修时其他T元件过负荷的联合概率、
Figure FDA0003504382000000029
为考虑备用运行时第j个T元件被雷击并退出运行时其他T元件过负荷的联合概率；
根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure FDA00035043820000000210
的计算方法如下：
Figure FDA00035043820000000211
其中，所述的Pr(…)为括号内事件发生的联合概率，SLi为第i个L元件实际视在功率、ΔSLm为第m个L元件功率损耗、
Figure FDA00035043820000000212
为第i个L元件允许最大输送功率、RLi为第i个L元件要求的备用功率，i＝1,2,...,NL,ΔSTk为第k个T元件的功率损耗,SD为负荷功率；
根据线路运行的概率模型和负荷波动的概率模型，所述的
Figure FDA00035043820000000213
的计算方法如下：
Figure FDA00035043820000000214
其中，所述的STj为第j个T元件实际视在功率、ΔSTk为第k个T元件允许最大输送功率、
Figure FDA0003504382000000031
第j个T元件允许功率损耗、RTj第j个T元件允许要求的备用功率。
2.根据权利要求1所述的多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法，其特征在于，线路运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布。
3.根据权利要求1所述的多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法，所述的多元件可以为线路、变压器。
4.根据权利要求3所述的多元件并列供电系统失负荷损失概率计算方法，所述的变压器为110KV变压器。
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