CN109376992B - 一种多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法 - Google Patents

一种多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，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：考虑变压器和线路短路、接地故障的不确定性时引入变压器和线路过负荷的概率模型，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变压器并列供电系统过负荷停运概率。本发明在概率分析的基础上计算多变压器并列供电系统过负荷停运概率，为供电管理以及电网调度运行提供必要的技术支撑。

Description

一种多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法
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，涉及一种多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法。
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，一旦发生变压器和线路过负荷而退出运行的情况，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，一旦发生一条变压器和线路过负荷而退出运行的情况，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过负荷而退出运行时，负荷才会完全失去电源。当电网变压器、线路等元件发生过负荷时，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过负荷退出运行，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，变压器、线路等元件过负荷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变压器、线路等元件过负荷时余下线路过负荷的状态，这种方法对过负荷状态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；加上线路因过负荷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，提供一种多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法。
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：
一种多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，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：考虑变压器和线路短路、接地故障的不确定性时引入变压器和线路过负荷的概率模型，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变压器并列供电系统过负荷停运概率；
上述方案中，基本原理为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，在考虑变压器和线路短路、接地故障的不确定性时引入变压器和线路过负荷的概率模型，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，多变压器并列供电系统过负荷停运概率与下列因素有关：由变压器和线路过负荷概率决定，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。
步骤S3所述的多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法如下：
Figure BDA0001802471950000021
式中，
Figure BDA0001802471950000022
为多变压器并列供电系统过负荷停运概率，Pr(...)为括号内事件发生的概率，STi为第i台变压器的输送功率、
Figure BDA0001802471950000023
为第i台变压器允许的最大输送功率分，SD为负荷、ST为NT台变压器的输送功率的总和、
Figure BDA0001802471950000024
为NT台变压器允许的最大输送功率的总和、SL为线路输送功率、
Figure BDA0001802471950000025
为线路允许的最大输送功率。
优选地，所述第i台变压器的输送功率STi为随机变量且服从均值为μSTi、方差为
Figure BDA0001802471950000031
的正态分布，即：
Figure BDA0001802471950000032
优选地，所述的负荷SD为随机变量且服从均值为μD、方差为
Figure BDA0001802471950000033
的正态分布，即：
Figure BDA0001802471950000034
优选地，所述输送功率SL为随机变量且服从
Figure BDA0001802471950000035
为均值为μL、方差为
Figure BDA0001802471950000036
的正态分布，即：
Figure BDA0001802471950000037
优选地，所述的
Figure BDA0001802471950000038
的计算方法如下：
Figure BDA0001802471950000039
式中，
Figure BDA00018024719500000310
表示误差函数，其表达式如下：
Figure BDA00018024719500000311
优选地，所述的
Figure BDA00018024719500000312
的计算方法如下：
Figure BDA00018024719500000313
式中，
Figure BDA00018024719500000314
表示误差函数，其表达式如下：
Figure BDA00018024719500000315
优选地，所述的
Figure BDA00018024719500000316
的计算方法如下：
Figure BDA0001802471950000041
式中，
Figure BDA0001802471950000042
表示误差函数，其表达式如下：
Figure BDA0001802471950000043
优选地，所述的
Figure BDA0001802471950000044
的计算方法如下：
Figure BDA0001802471950000045
式中，
Figure BDA0001802471950000046
表示误差函数，其表达式如下：
Figure BDA0001802471950000047
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，在考虑变压器和线路短路、接地故障的不确定性时引入变压器和线路过负荷的概率模型，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，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为本发明适用的一种多变压器并列供电系统示意图。
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
NT台变压器T1、T2、T3、…、
Figure BDA0001802471950000051
并列运行，在其高压侧由线路L引入一电源,在低压侧有负荷SD。这时由一条线路和多台变压器并列组成的供电系统，如图1所示。
假设第i台变压器输送功率、允许的最大输送功率、要求的备用容量、允许的过负荷时间分别为STi、
Figure BDA0001802471950000052
RTi、TTi，并列的NT台变压器T1、T2、T3、…、
Figure BDA0001802471950000053
均同时过负荷并同时退出运行须同时满足下列三个条件是：
Figure BDA0001802471950000054
Figure BDA0001802471950000055
Figure BDA0001802471950000056
假设第i台变压器输送功率STi为随机变量并服从均值为μSTi、方差为
Figure BDA0001802471950000057
的正态分布，
Figure BDA0001802471950000058
负荷SD为随机变量并服从均值为μD、方差为
Figure BDA0001802471950000059
的正态分布，线路输送功率SL为随机变量并服从均值为μL、方差为
Figure BDA00018024719500000510
的正态分布；那么并列的NT台变压器T1、T2、T3、…、
Figure BDA00018024719500000511
组成的供电系统过负荷停运概率
Figure BDA00018024719500000512
为：
Figure BDA00018024719500000513
式中，Pr(...)为括号内事件发生的概率，STi、
Figure BDA0001802471950000061
分别为第i台变压器的输送功率、允许的最大输送功率，SD、ST、
Figure BDA0001802471950000062
SL、
Figure BDA0001802471950000063
分别为负荷、NT台变压器的输送功率的总和、NT台变压器允许的最大输送功率的总和、线路输送功率、线路允许的最大输送功率。
其中，erf(y)为误差函数，其表达式为：
Figure BDA0001802471950000064
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 (7)

1.一种多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，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：考虑变压器和线路短路、接地故障的不确定性时引入变压器和线路过负荷的概率模型，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变压器并列供电系统过负荷停运概率；
线路运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布；
步骤S3所述的多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法如下：
Figure FDA0003016700170000011
式中，
Figure FDA0003016700170000012
为多变压器并列供电系统过负荷停运概率，Pr(...)为括号内事件发生的概率，STi为第i台变压器的输送功率、
Figure FDA0003016700170000017
为第i台变压器允许的最大输送功率分、SD为负荷、ST为NT台变压器的输送功率的总和、
Figure FDA0003016700170000013
为NT台变压器允许的最大输送功率的总和、SL为线路输送功率、
Figure FDA0003016700170000014
为线路允许的最大输送功率。
2.根据权利要求1所述的多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，其特征在于，所述第i台变压器的输送功率STi为随机变量且服从均值为μSTi、方差为
Figure FDA0003016700170000015
的正态分布。
3.根据权利要求2所述的多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，其特征在于，所述的负荷SD为随机变量且服从均值为μD、方差为
Figure FDA0003016700170000016
的正态分布。
4.根据权利要求1所述的多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，其特征在于，所述的线路输送功率SL为随机变量且服从为均值为μL、方差为
Figure FDA0003016700170000021
的正态分布。
5.根据权利要求1所述的多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，其特征在于，所述的
Figure FDA0003016700170000022
的计算方法如下：
Figure FDA0003016700170000023
式中，
Figure FDA0003016700170000024
表示误差函数，其表达式如下：
Figure FDA0003016700170000025
6.根据权利要求1所述的多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，其特征在于，所述的
Figure FDA0003016700170000026
的计算方法如下：
Figure FDA0003016700170000027
式中，
Figure FDA0003016700170000028
表示误差函数，其表达式如下：
Figure FDA0003016700170000029
7.根据权利要求1所述的多变压器并列供电系统过负荷停运概率计算方法，其特征在于，所述的
Figure FDA00030167001700000210
的计算方法如下：
Figure FDA00030167001700000211
式中，
Figure FDA00030167001700000212
表示误差函数，其表达式如下：
Figure FDA0003016700170000031
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