CN110147917B - 一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法，包括步骤1、建立电网线路安全评估指标体系；步骤2、设立电网线路安全指标因素集U；步骤3、设立安全评语集V；步骤4、根据层次分析法计算出电网线路安全评价指标的权重值大小，得到各级指标权重向量；步骤5、确定模糊关系矩阵R；步骤6、构建综合安全评价模型；步骤7、根据综合安全评价模型得到电网线路的安全评价等级；步骤8、根据得到的安全评价等级，进行动态安全调控，若安全评价等级为高影响或较高影响，则进行中短期安全调控；若安全评价等级为较低影响，则进行日前安全调控；若安全评价等级为低影响，则进行日内安全调控。

Description

一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法

技术领域

本发明属于电力安全控制技术领域，特别涉及一种用于电网线路的安全评估及动态调控 方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，我国电网也得到了迅猛发展，表现在装机容量不断提升，负 荷功率不断增长，运行电压等级不断提高，电网规模不断扩大。为了满足日益增长的电力需 求，我国将建成送受端结构清晰的“五横五纵”29条特高压线路，串联起东北电网、华北电 网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个大型区域电网，形成交直流混联的大电 网格局。随着电网互联规模和复杂性的提高，电力系统安全可靠运行问题日益突出。一方面， 作为一个典型的复杂大规模系统，现代电力系统呈现非线性、高维、时变、多层的动态特征， 发、输、变、配的每一环节都存在着潜在风险。另一方面，面对规模和复杂性都越来越大的 电网，作为保证系统安全可靠运行的重要环节，电力调度正面临越来越大的挑战和考验。因 此，在电网线路安全管理中引入安全评估与安全控制具有十分重要的意义。

发明内容

本发明提供一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法，在电网线路的安全管理中引 入安全评估与动态安全调控，保证电网线路的安全运行。

本发明具体为一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法，具体包括如下步骤：

步骤(1)、建立电网线路安全评估指标体系，包括技术因素、环境因素、管理因素、其 它因素，其中技术因素包括功能设计、应急预案、工艺流程以及设备系统，环境因素包括自 然环境、市场环境、作业环境以及政治环境，管理因素包括管理组织、人因因素、规章制度 以及安全文化，其它因素包括执法、城建及交通；

步骤(2)、设立电网线路安全指标因素集U：主因素集U＝{U1，U2，U3，U4}＝{技术，环境，管理，其它}，子因素集U1＝{U11，U12，U13，U14}＝{功能设计，应急预案，工艺流 程，设备系统}，U2＝{U21，U22，U23，U24}＝{自然环境，市场环境，作业环境，政治环境}， U3＝{U31，U32，U33，U34}＝{管理组织，人因因素，规章制度，安全文化}，U4＝{U41，U42， U43}＝{执法，城建，交通}；

步骤(3)、设立安全评语集V：根据不同的安全因素对电网线路安全影响程度的不同， 可以将安全评语集设定为V＝{V1，V2，V3，V4}＝{高影响，较高影响，较低影响，低影响}；

步骤(4)、根据层次分析法计算出电网线路安全评价指标的权重值大小，得到各级指标 权重向量为：W1＝{0.3452，0.3701，0.0997，0.1850}，W2＝{0.1504，0.0901，0.6017，0.1578}， W3＝{0.1320，0.5541，0.1715，0.1423}，W4＝{0.5499，0.2402，0.2098}，W＝{0.3815，0.3436， 0.1837，0.0912}；

步骤(5)、确定模糊关系矩阵R：设D＝判断指标为Vk的专家/专家总数，设安全因素i有n个安全因素指标，m＝专家总数，则D_ijk＝N_ijk/m，j＝1,2,…n，k＝1,2,…4，模糊关系矩阵

步骤(6)、构建综合安全评价模型：采用单因素法构建一级指标的安全评价模型

建立综合安全评 价模型

并得到延伸的 量化模型为

步骤(7)、根据综合安全评价模型得到电网线路的安全评价等级；

步骤(8)、根据得到的安全评价等级，进行动态安全调控，若安全评价等级为高影响或 较高影响，则进行中短期安全调控；若安全评价等级为较低影响，则进行日前安全调控；若 安全评价等级为低影响，则进行日内安全调控。

进一步的，所述步骤(4)中根据层次分析法计算出电网线路安全评价指标的权重值大小 具体为：将构建的评价指标体系内容按照层次分析法的步骤要求划分为目标层、因素层、指 标层，形成一个清晰的层次分析模型框架；构造层次分析过程中的两两比较判断矩阵；计算 判断矩阵每一行元素的乘积Mi；计算Mi的n次方根

将

归一化处理得到权重值W_i。

进一步的，所述步骤(8)中的中短期安全调控模型为：min S_tart+S_hut+C_ost+R_isk，

式中，S_tart、S_hut、C_ost、R_isk分别表示开机成本、关机成本、发电成本、安全成本，time为中短期安全调控的时间跨度，N_G和N_C分别表示发电机 节点和预想故障集合，st_i、sd_i、a_i、b_i、c_i分别表示发电机i的开机费用、停机费用和燃料费 用系数，

分别表示t时刻发电机i和负荷j的有功功率，On^t _i表示t时刻发电机i开 机，Off^t _i表示t时刻发电机i停机，Pr^t _i、Sev^t _i分别表示t时刻故障i发生的概率和产生的 后果严重度，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j的潮流上限、发电机 i有功出力的下限和上限。

进一步的，所述步骤(8)中的日前安全调控模型为：min C_ost+R_isk，

式中，C_ost、R_isk分别表示发电成本、安全成本，N_G和N_C分别表示发电机节点和预想故障集合，a_i、b_i、c_i分别表示发电机i的燃料费用系数，P_Gi、P_Dj分别表示发电机i和负荷j的有功功率，Pr_j、Sev_j分别表示故障j发生的概率和产生的后果严重度，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j的潮流上限、发电机i有功出力的下限和上限。

进一步的，所述步骤(8)中的日内安全调控模型为：

式中，N_G表示发电机 节点集合，d_i表示发电机i的微增成本，P_Dj表示负荷j的有功功率，

ΔP_Gi分别表示发电 机i有功功率的初始值和调整量，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j 的潮流上限、发电机i有功出力的下限和上限。

具体实施方式

下面对本发明一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法的具体实施方式做详细阐 述。

本发明用于电网线路的安全评估及动态调控方法具体包括如下步骤：

步骤(1)、建立电网线路安全评估指标体系，包括技术因素、环境因素、管理因素、其 它因素，其中技术因素包括功能设计、应急预案、工艺流程以及设备系统，环境因素包括自 然环境、市场环境、作业环境以及政治环境，管理因素包括管理组织、人因因素、规章制度 以及安全文化，其它因素包括执法、城建及交通；

步骤(2)、设立电网线路安全指标因素集U：主因素集U＝{U1，U2，U3，U4}＝{技术，环境，管理，其它}，子因素集U1＝{U11，U12，U13，U14}＝{功能设计，应急预案，工艺流 程，设备系统}，U2＝{U21，U22，U23，U24}＝{自然环境，市场环境，作业环境，政治环境}， U3＝{U31，U32，U33，U34}＝{管理组织，人因因素，规章制度，安全文化}，U4＝{U41，U42， U43}＝{执法，城建，交通}；

步骤(3)、设立安全评语集V：根据不同的安全因素对电网线路安全影响程度的不同， 可以将安全评语集设定为V＝{V1，V2，V3，V4}＝{高影响，较高影响，较低影响，低影响}；

步骤(4)、根据层次分析法计算出电网线路安全评价指标的权重值大小，得到各级指标 权重向量为：W1＝{0.3452，0.3701，0.0997，0.1850}，W2＝{0.1504，0.0901，0.6017，0.1578}， W3＝{0.1320，0.5541，0.1715，0.1423}，W4＝{0.5499，0.2402，0.2098}，W＝{0.3815，0.3436， 0.1837，0.0912}；

步骤(5)、确定模糊关系矩阵R：设D＝判断指标为Vk的专家/专家总数，设安全因素i有n个安全因素指标，m＝专家总数，则D_ijk＝N_ijk/m，j＝1,2,…n，k＝1,2,…4，模糊关系矩阵

步骤(6)、构建综合安全评价模型：采用单因素法构建一级指标的安全评价模型

建立综合安全评 价模型

并得到延伸的 量化模型为

步骤(7)、根据综合安全评价模型得到电网线路的安全评价等级；

步骤(8)、根据得到的安全评价等级，进行动态安全调控，若安全评价等级为高影响或 较高影响，则进行中短期安全调控；若安全评价等级为较低影响，则进行日前安全调控；若 安全评价等级为低影响，则进行日内安全调控。

所述步骤(4)中根据层次分析法计算出电网线路安全评价指标的权重值大小具体为：将 构建的评价指标体系内容按照层次分析法的步骤要求划分为目标层、因素层、指标层，形成 一个清晰的层次分析模型框架；构造层次分析过程中的两两比较判断矩阵；计算判断矩阵每 一行元素的乘积Mi；计算Mi的n次方根

将

归一化处理得到权重值W_i。

所述步骤(8)中的中短期安全调控模型为：min S_trat+S_hut+C_ost+R_isk，

式中，S_tart、S_hut、C_ost、R_isk分别表示开机成本、关机成本、发电成本、安全成本，time为中短期安全调控的时间跨度，N_G和N_C分别表示发电机 节点和预想故障集合，st_i、sd_i、a_i、b_i、c_i分别表示发电机i的开机费用、停机费用和燃料费 用系数，

分别表示t时刻发电机i和负荷j的有功功率，On^t _i表示t时刻发电机i开 机，Off^t _i表示t时刻发电机i停机，Pr^t _i、Sev^t _i分别表示t时刻故障i发生的概率和产生的 后果严重度，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j的潮流上限、发电机 i有功出力的下限和上限。

所述步骤(8)中的日前安全调控模型为：min C_ost+R_isk，

式中，C_ost、R_isk分别表示发电成本、安全成本，N_G和N_C分别表示发电机节点和预想故障集合，a_i、b_i、c_i分别表示发电机i的燃料费用系数，P_Gi、P_Dj分别表示发电机i和负荷j的有功功率，Pr_j、Sev_j分别表示故障j发生的概率和产生的后果严重度，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j的潮流上限、发电机i有功出力的下限和上限。

所述步骤(8)中的日内安全调控模型为：

式中，N_G表示发电机节点集合，d_i表示发电机i的微增成本，P_Dj表示负荷j的有功功率，

ΔP_Gi分别表示发电机i有功功率的初始值和调整量，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j的潮流上限、发电机i有功出力的下限和上限。

最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域 的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等 同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (5)

1.一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法，其特征在于，所述用于电网线路的安全评估及动态调控方法具体包括如下步骤：

步骤(1)、建立电网线路安全评估指标体系，包括技术因素、环境因素、管理因素、其它因素，其中技术因素包括功能设计、应急预案、工艺流程以及设备系统，环境因素包括自然环境、市场环境、作业环境以及政治环境，管理因素包括管理组织、人因因素、规章制度以及安全文化，其它因素包括执法、城建及交通；

步骤(2)、设立电网线路安全指标因素集U：主因素集U＝{U1，U2，U3，U4}＝{技术，环境，管理，其它}，子因素集U1＝{U11，U12，U13，U14}＝{功能设计，应急预案，工艺流程，设备系统}，U2＝{U21，U22，U23，U24}＝{自然环境，市场环境，作业环境，政治环境}，U3＝{U31，U32，U33，U34}＝{管理组织，人因因素，规章制度，安全文化}，U4＝{U41，U42，U43}＝{执法，城建，交通}；

步骤(3)、设立安全评语集V：根据不同的安全因素对电网线路安全影响程度的不同，将安全评语集设定为V＝{V1，V2，V3，V4}＝{高影响，较高影响，较低影响，低影响}；

步骤(4)、根据层次分析法计算出电网线路安全评价指标的权重值大小，得到各级指标权重向量为：W1＝{0.3452，0.3701，0.0997，0.1850}，W2＝{0.1504，0.0901，0.6017，0.1578}，W3＝{0.1320，0.5541，0.1715，0.1423}，W4＝{0.5499，0.2402，0.2098}，W＝{0.3815，0.3436，0.1837，0.0912}；

步骤(5)、确定模糊关系矩阵R：设D＝判断指标为Vk的专家/专家总数，设安全因素i有n个安全因素指标，m＝专家总数，则D_ijk＝N_ijk/m，j＝1,2,…n，k＝1,2,…4，模糊关系矩阵

步骤(6)、构建综合安全评价模型：采用单因素法构建一级指标的安全评价模型

建立综合安全评价模型

并得到延伸的量化模型为

步骤(7)、根据综合安全评价模型得到电网线路的安全评价等级；

步骤(8)、根据得到的安全评价等级，进行动态安全调控，若安全评价等级为高影响或较高影响，则进行中短期安全调控；若安全评价等级为较低影响，则进行日前安全调控；若安全评价等级为低影响，则进行日内安全调控。

2.根据权利要求1所述的一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法，其特征在于，所述步骤(4)中根据层次分析法计算出电网线路安全评价指标的权重值大小具体为：将构建的评价指标体系内容按照层次分析法的步骤要求划分为目标层、因素层、指标层，形成一个清晰的层次分析模型框架；构造层次分析过程中的两两比较判断矩阵；计算判断矩阵每一行元素的乘积Mi；计算Mi的n次方根

将

归一化处理得到权重值W_i。

3.根据权利要求2所述的一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法，其特征在于，所述步骤(8)中的中短期安全调控模型为：min S_tart+S_hut+C_ost+R_isk，

式中，S_tart、S_hut、C_ost、R_isk分别表示开机成本、关机成本、发电成本、安全成本，time为中短期安全调控的时间跨度，N_G和N_C分别表示发电机节点和预想故障集合，st_i、sd_i、a_i、b_i、c_i分别表示发电机i的开机费用、停机费用和燃料费用系数，

分别表示t时刻发电机i和负荷j的有功功率，On^t _i表示t时刻发电机i开机，Off^t _i表示t时刻发电机i停机，Pr^t _i、Sev^t _i分别表示t时刻故障i发生的概率和产生的后果严重度，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j的潮流上限、发电机i有功出力的下限和上限。

4.根据权利要求2所述的一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法，其特征在于，所述步骤(8)中的日前安全调控模型为：minC_ost+R_isk，

式中，C_ost、R_isk分别表示发电成本、安全成本，N_G和N_C分别表示发电机节点和预想故障集合，a_i、b_i、c_i分别表示发电机i的燃料费用系数，P_Gi、P_Dj分别表示发电机i和负荷j的有功功率，Pr_j、Sev_j分别表示故障j发生的概率和产生的后果严重度，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j的潮流上限、发电机i有功出力的下限和上限。

5.根据权利要求2所述的一种用于电网线路的安全评估及动态调控方法，其特征在于，所述步骤(8)中的日内安全调控模型为：

式中，N_G表示发电机节点集合，d_i表示发电机i的微增成本，P_Dj表示负荷j的有功功率，

ΔP_Gi分别表示发电机i有功功率的初始值和调整量，T为功率传输分配系数，

分别为线路i-j的潮流上限、发电机i有功出力的下限和上限。