CN109829603A

CN109829603A - 一种多维配电网系统运行风险等级评估系统及其方法

Info

Publication number: CN109829603A
Application number: CN201811514454.5A
Authority: CN
Inventors: 郑晓辉; 白恒远; 吴新
Original assignee: Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2019-05-31

Abstract

本发明公开一种多维配电网系统运行风险等级评估系统及其方法，该系统包括建立模块、分析模块和评估模块；所述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；所述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；所述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。该方法通过该系统来执行，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。本发明系统及其方法综合多个方面的因素，实现了对配电网运行的风险评估，使得评估结果更加准确。

Description

一种多维配电网系统运行风险等级评估系统及其方法

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，具体涉及一种多维配电网系统运行风险等级评估系统及其方法。

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。

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。其中，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

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出一种多维配电网系统运行风险等级评估系统及其方法。

为了实现本发明目的，根据本发明第一方面，本发明实施例提供一种多维配电网系统运行风险等级评估系统，具体采用以下技术方案：

该系统包括建立模块、分析模块和评估模块；

所述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；

所述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；

所述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。

本发明的风险评估系统适用于城市配电网运行风险的评估以指导配电网运行，与现有技术相比，该系统同时考虑了故障的后果和其发生的概率，明确风险评估与供电可靠性的区别和联系，全面考虑了对影响评估结果的风险因素，对指导系统安全稳定运行有很大的指导意义，以使得配电网系统运行风险评估的结构更为准确，更好地满足对系统进行安全稳定运行分析的需要。

为了实现本发明目的，作为同一发明构思，根据本发明第二方面，本发明实施例还提供一种多维配电网系统运行风险等级评估方法，其包括上述多个实施方式之一的评估系统，该方法的实现是基于该评估系统的；

具体地，该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；

S102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；

S103根据所述风险评估数据库和所述相关性系数表评估风险等级。

与现有技术相比，本发明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，综合多维历史数据中包括故障信息及其影响因素等多个方面的因素，实现了对配电网运行的风险评估，使得评估结果更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述多维配电网系统运行的风险等级评估系统的结构框图；

图2为本发明实施例多维配电网系统运行的风险等级评估方法的主流程图。

图3为图2中步骤S102的子流程图。

图4为图2中步骤S103的子流程图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施方式结合附图来进行说明。

图1为本发明实施例提供的一种多维配电网系统运行风险等级评估系统100 的系统框架示意图，该评估系统适用于城市配电网运行风险的评估，评估结果用于指导配电网运行和调整。

该多维配电网系统运行风险等级评估系统包括建立模块10、分析模块12和评估模块14。其中，所述建立模块10用于按维数输入所有历史数据以建立风险评估数据库；所述分析模块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；所述评估模块14用于根据所述建立模块10建立的风险评估数据库和所述分析模块生成的所述相关性系数表进行风险等级的评估。

作为一个较佳实施方式，所述分析模块12优选包括第一分类单元121、第二分类单元122、第一计算单元123和生成单元124；

其中，所述第一分类单元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；

其中，所述第二分类单元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；

其中，所述第一计算单元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；

其中，所述生成单元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。

作为一个较佳实施方式，所述评估模块14优选包括输入单元141、确定单元142、搜索单元143、修正单元144、查询单元145、第二计算单元146以及评估单元147。

其中，所述输入单元141用于输入所有历史数据；

其中，所述确定单元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；

其中，所述搜索单元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；

其中，所述修正单元144用于根据多个相关性系数修正风险评估公式；

其中，所述查询单元145用于查询分值表以得到各影响因素的分值；

其中，所述第二计算单元146用于根据分值及分值计算公式计算总风险值；以及

其中，所述评估单元147用于根据总风险值评估风险等级。

从以上描述可以看出，本发明上述实施方式所提出的风险评估系统适用于城市配电网运行风险的评估以指导配电网运行，该系统同时考虑了故障的后果和其发生的概率，考虑了故障的影响范围和后果严重程度，明确风险评估与供电可靠性的区别和联系，全面考虑了对影响评估结果的风险因素，风险评估结果准确，对指导系统安全稳定运行有很大的指导意义，以使得配电网系统运行风险评估的结构更为准确，更好地满足对系统进行安全稳定运行分析的需要。

此外，本发明的一个实施方式还提供一种多维配电网系统运行的风险等级评估方法，该多维配电网系统运行的风险等级评估方法的执行依赖于所述多维配电网系统运行的风险等级评估系统，也就是说，该评估方法是该评估系统的具体实施流程，其中，该多维配电网系统运行风险等级评估方法的主流程如图2 所示。

具体地，该方法包括以下步骤S101～S103：

本实施方式的步骤S101是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，本实施方式中的所述故障信息包括对每一次发生故障的故障类别、设备类型以及后果严重程度，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等，并由上述多种因素建立数据库，因此建立的数据库包含了多维历史数据。

需要说明的是，所述影响因素还可以包含本实施方式中未提及的影响配电网运行的其他相关因素，在此不一一赘述，基于本发明实施例公开的内容可以根据实际情况调整数据库所包含的具体影响因素。

本实施方式的步骤S102是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。

本实施方式的步骤S103是根据风险评估数据库及相关性系数表评估配电网的风险等级。

在一个较佳实施方式中，如图3所示，优选地，所述步骤S102包括以下内容：

步骤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。

步骤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。

步骤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，本发明实施例的相关性系数的计算采用以下计算公式：

其中，X_i为变量X的第i个值，Y_i为变量Y的第i个值，为变量X的平均值，为变量Y的平均值，r为变量X和变量Y之间的相关性系数。

其中，若X和Y两者不相关，不能直接把相关系数0代入上述相关性系统计算公式，因此，上述相关性系统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

在一个较佳实施方式中，如图4所示，优选地，所述步骤S103包括以下内容：

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。

其中，风险评估公式如下：

r_i为第i个相关性系数，F_i为对应r_i影响因素的分值；

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

需要说明的是，本实施方式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

本实施方式方法中的故障类别优选考虑按《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

本实施方式中天气影响因素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

本实施方式中设备缺陷因素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

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，根据以下公式和查找到的分值计算总风险值；

其中，风险评估公式如下：

S1037，根据总风险值评估风险等级，输出评估结果。

需要说明的是，本实施方式方法的上述步骤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实施方式类似，故在此不再赘述，可以理解的是，其余故障的类似分析方法步骤也在本发明实施例的保护范围之内。

此外，还需要说明的是，在本发明实施例方法中，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。

其中，设备故障的概率值计算过程如下：

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)。

其中，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；

其中，所述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，则该因数取值越小。

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。

Ⅰ级(特大风险)：1000≤风险值；

Ⅱ级(重大风险)：300≤风险值<1000；

Ⅲ级(较大风险)：60≤风险值<300；

Ⅳ级(一般A类风险)：20≤风险值<60；

Ⅴ级(一般B类风险)：5≤风险值<20；

具体地，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。

从以上描述可以看出，本发明实施例的评估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。

本发明实施例方法中未展开的部分，可参考以上实施例的评估系统的对应部分，在此不再详细展开。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种多维配电网系统运行风险等级评估系统，其特征在于，该系统包括建立模块、分析模块和评估模块；

2.根据权利要求1所述的一种多维配电网系统运行风险等级评估系统，其特征在于，所述分析模块具体包括第一分类单元、第二分类单元、第一计算单元和生成单元；

所述第一分类单元用于根据电网运行特性进行分类，并生成相关性联系；

所述第二分类单元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；

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

所述生成单元用于根据故障类别、影响因素和相关系数生成所述相关性系数表。

3.根据权利要求1所述的一种多维配电网系统运行风险等级评估系统，其特征在于，所述评估模块包括输入单元、确定单元、搜索单元、修正单元、查询单元、第二计算单元以及评估单元；

所述输入单元用于输入所有历史数据；

所述确定单元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；

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

所述修正单元用于根据多个相关性系数修正风险评估公式；

所述查询单元用于查询分值表以得到各影响因素的分值；

所述第二计算单元用于根据分值及分值计算公式计算总风险值；

所述评估单元用于根据总风险值评估风险等级。

4.一种多维配电网系统运行风险等级评估方法，其包括权利要求1-3任一项所述的多维配电网系统运行风险等级评估系统，其特征在于，

该方法包括如下步骤：

S101，按维数输入所有历史数据以建立风险评估数据库；

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；

S103，根据风险评估数据库及相关性系数表评估风险等级。

5.根据权利要求4所述的一种多维配电网系统运行风险等级评估方法，其特征在于，所述步骤S102具体包括以下步骤：

S1021，根据电网运行特性进行分类，并生成相关性联系；

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影响因素对风险等级的相关系数；

S1024，根据故障类别、影响因素及相关系数生成相关性系数表。

6.根据权利要求5所述的一种多维配电网系统运行风险等级评估方法，其特征在于，所述相关性系数r的计算采用以下公式：

7.根据权利要求6所述的一种多维配电网系统运行风险等级评估方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括以下步骤：

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；

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；

S1034，根据多个相关性系数修正风险评估公式；

风险评估公式如下：

r_i为第i个相关性系数，F_i为对应r_i影响因素的分值；

S1035，查询分值表以得到各影响因素的分值F_i；

S1036，根据所述分值及分值计算公式计算总风险值；

风险评估公式如下：

S1037，根据所述总风险值评估风险等级，输出结果。