CN113902317A - 一种配电网线路运行风险分析系统和方法 - Google Patents

一种配电网线路运行风险分析系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网线路运行风险分析系统和方法，其中，所述方法包括：获取配电网待分析线路的数据，所述数据包括设备参数、负荷数据和自然因素；根据要素字典将所述设备参数、负荷数据和自然因素分别转化为计算数值；将所述计算数值输入到配电网运行风险计算模型中，计算该线路的运行风险值；根据所述运行风险值判断风险等级。本发明通过对配电网运行风险进行分析，计算出风险等级，以确定风险能否接受，并制定相应控制措施，保证配电网安全可靠运行。将本发明应用于实际工作中，让调度员和运维人员实时掌握各条馈线运行状态，也为运行方式人员提供计划检修调整运行方式时的分析资料。

Description

一种配电网线路运行风险分析系统和方法
技术领域
本发明涉及一种配电网线路运行风险分析系统和方法，属于配电网运行风险分析技术领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对用电的需求越来越高，而电网公司不仅承担着安全配送电能的任务，同时也具有保证尽可能减少电网运行的风险，进而促进企业的经济和社会效益的双提升。近年来，随着我国的经济水平不断提高，国家更加重视配电网的发展，并对配电网系统做了大规模的调整，提高了配电网的可靠性。但是，配电网规模和结构愈加庞大复杂，系统的安全裕度随之降低，停电风险也越来越大，给城市电网的安全稳定运行和持续可靠供电带来严峻的挑战。因此，针对城市配电网的结构和运行特点，对配电网运行风险进行实时评估和预测是必不可少的。
目前配电网的运行监视手段主要是由SCADA/EMS系统，计算分析手段主要是通过EMS系统中的潮流数值以及接线图的拓扑关系进行负荷计算，运行风险控制手段主要为调度预案、风险预警等。随着配电网的规模不断扩大，调管设备快速增多，调度运行人员对配电网的实时运行状态和设备运行状况掌握程度不断下降。配电网运行中大量冗余实时数据和信息，已无法通过SCADA系统进行完全、批量、实时、准确地表现。传统方式已无法满足调度员对配电网实时信息可阅行、提示性和概括性的要求，导致调度员视觉上的模糊，太专注局部变化而弱化了对配电网整体运行态势发展的全面掌握。对配电网整体运行综合指标进行实时、动态的风险评估和预测研究比较少，实用化的案例更少。现有部分研究大多来自专家经验，主观性强，评价数据的有效性不高。调度管辖范围配电网内众多重要、敏感用户的供电可靠性、设备缺陷、重过载、低电压以及线路故障负荷转移后相关设备运行情况以及整个网络的安全裕度分析，大多是基于调度员的经验进行定性判断，调度技术支持系统对调度员的辅助指导未能发挥作用。配电网调度员对突发、紧急事件的处置措施尚需完善，精细化调度有待提高。
另一方面，由于配电网常规设计为闭环设计，开环运行，在计划工作、保供电、紧急消缺、故障调整等情况发生时，需调整配电网线路运行方式。但是，目前多数电网公司在编制配电网10kV线路倒供负荷运行方案时，由于技术原因以及人员素质原因，不能完全考虑继电保护、电压水平及调整措施、电网稳定、安全等问题，或者各个风险点考虑不周全，缺少必要的校验平台，导致线路因整定值、CT容量超限、线路线径小等因素导致设备发热甚至烧断引起线路跳闸停电等情况发生，造成了事故，扩大了停电范围，影响供电可靠性和优质服务。
综上可知，由于配电网运行中存在复杂因素多，系统状况变化快，网络结构变化快，不确定性指标多，因素间非线性关系多等难点，使得对配电网运行风险的综合评估和预测难度较大。因此，研究设计一个配电网线路运行风险分析模型系统，是很有必要，也很有实际意义的。
发明内容
基于上述，本发明提供一种配电网线路运行风险分析系统和方法，可以快速精准的分析出配电网线路的运行风险，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种配电网线路运行风险分析方法，其中，所述方法包括：
获取配电网待分析线路的数据，所述数据包括设备参数、负荷数据和自然因素；
根据要素字典将所述设备参数、负荷数据和自然因素分别转化为计算数值；
将所述计算数值输入到配电网运行风险计算模型中，计算该线路的运行风险值；
根据所述运行风险值判断风险等级。
可选的，所述配电网运行风险计算模型的计算公式为：
H(X)＝MAX(∑(W(X)*P(X))
其中：H(X)：待分析线路的风险值，W(X)：待分析线路发生风险的危害值，P(X)：待分析线路发生风险的概率。
可选的，所述待分析线路发生风险的危害值为：
风险危害值＝(风险等级分值)*(损失负荷性质因素)*(损失负荷比例因数)。
可选的，所述待分析线路发生风险的概率为：
风险概率值＝(设备类型因数)*(天气影响因数)*(重要用户影响因数)。
可选的，所述要素字典为：
Figure BDA0003304991790000031
其中，所述风险等级分值由待分析线路停电影响的重要及保供电用户数量分级确定。
本发明还提供一种配电网线路运行风险分析系统，其中，所述系统包括：
获取模块，用于：获取配电网待分析线路的数据，所述数据包括设备参数、负荷数据和自然因素；
转换模块，用于：根据要素字典将所述设备参数、负荷数据和自然因素分别转化为计算数值；
计算模块，用于：将所述计算数值输入到配电网运行风险计算模型中，计算该线路的运行风险值；
判别模块，用于：根据所述运行风险值判断风险等级。
可选的，所述计算模块中配电网运行风险计算模型的计算公式为：
H(X)＝MAX(∑(W(X)*P(X))
其中：H(X)：待分析线路的风险值，W(X)：待分析线路发生风险的危害值，P(X)：待分析线路发生风险的概率。
可选的，所述待分析线路发生风险的危害值为：
风险危害值＝(风险等级分值)*(损失负荷性质因素)*(损失负荷比例因数)。
可选的，所述待分析线路发生风险的概率为：
风险概率值＝(设备类型因数)*(天气影响因数)*(重要用户影响因数)。
本发明的有益效果是：本发明通过对配电网运行风险进行分析，计算出风险等级，以确定风险能否接受，并制定相应控制措施，保证配电网安全可靠运行。将本发明应用于实际工作中，让调度员和运维人员实时掌握各条馈线运行状态，也为运行方式人员提供计划检修调整运行方式时的分析资料。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明装置结构图；
图3为配电网线路运行风险分析系统数据管理页面；
图4为配电网线路运行风险分析系统风险计算页面1；
图5为配电网线路运行风险分析系统风险计算页面2。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
经研究，申请人对当前配电网运行风险分析总结如下：(1)没有配电网运行风险分析系统，缺少直观可视的管理与分析系统支撑。(2)设备运行缺陷由调度员进行统计，录入调度管理的excel表格中，比较零散，不便管理。(3)负荷监视、实时负荷查阅需人工通过SCADA系统，调阅各条线路负荷曲线图，很耗时间。(4)设备数据参数、基础数据管理资料不统一，使用误差较大。
配电网运行风险一般由外部因素及内部因素组成。外部因素是指凡属本企业管辖范围以外的电网或设施等故障引起的风险，有自然风险、外力破坏风险、人为事故风险等，近年来，在配电网运行中，施工塔吊压坏线路造成故障，冰雪天气造成线路覆冰断杆断线造成故障的情况越来越严重等。内部因素是指管辖范围内的设备引起的风险，主要包括运行方式风险、负荷变化风险、设备异常风险、电网事故等。
运行方式风险：随着电网规模的不断扩大，电网结构和运行方式越来越复杂，使发生事故和大面积停电的概率也随之增加。加之电网设备数量日益增多，检修、技改、基建任务不断加重，电网运行方式的频繁调整导致系统经常出现单线运行、线路重载、电压降低等薄弱运行方式，均给电网安全运行和可靠供电带来很大压力。
负荷变化风险：国民经济的迅速发展，接入电网的负荷越来越多，对电网安全运行产生更大的影响。
设备异常风险：电网设备运行情况的好坏也是电网风险的主要原因之一，设备的老化、超期服役运行、各种缺陷的出现等均会给电网运行带来较高风险。
根据以上分析，配电网运行风险主要由重要用户中断供电、停电损失用户数、电气误操作、新设备启动投运故障、设备运行故障、继电保护故障等构成。本发明的设计思路及目的，是通过对配电网运行风险中的各个要素进行分析，通过计算，得到一个明确的数值结果，再根据结果判断风险等级，根据风险要素制定对应的控制措施。
基于上述，请参阅图1，本发明实施例一种配电网线路运行风险分析方法，包括：
S1，获取配电网待分析线路的数据，所述数据包括设备参数、负荷数据和自然因素；
具体而言，设备参数包括电缆、混合、架空、同杆、正常等数据，对于待分析线路来说，其设备参数是前述类型中的一种。负荷数据包括损失负荷性质和损失负荷比例。自然因素包括正常天气、雷风大雨、森林火险、高温、大雾、结冰等数据，可根据当前天气状况输入。
S2，根据要素字典将所述设备参数、负荷数据和自然因素分别转化为计算数值；
具体而言，在获取到前述设备参数、负荷数据和自然因素后，根据要素字典将这些数据转化为计算数值，以便精确计算该线路的运行风险值。
S3，将所述计算数值输入到配电网运行风险计算模型中，计算该线路的运行风险值；
具体而言，本发明配电网运行风险评估是根据电力系统所面临的不确定性因素，对可能性与严重性进行的综合度量。配电网运行风险评估是在危害的基础上，分析各种风险因素发生的概率、对配电网安全和供电的影响成都、确定风险等级的过程。包括：首先确定设备类型、其次选择系统发生故障的概率、再次计算系统停电后造成后果的严重性，最后计算风险值。
S4，根据所述运行风险值判断风险等级。
具体而言，在得到运行风险值后，可根据该值的高低判断风险的等级，进而制定措施、发布风险预警。具体可见表1：
表1配电网运行风险对照表
Figure BDA0003304991790000061
进一步的，配电网运行风险计算模型的计算公式为：
H(X)＝MAX(∑(W(X)*P(X))
其中：H(X)：待分析线路的风险值，W(X)：待分析线路发生风险的危害值，P(X)：待分析线路发生风险的概率。
进一步的，待分析线路发生风险的危害值为：
风险危害值＝(风险等级分值)*(损失负荷性质因素)*(损失负荷比例因数)。
其中，风险等级分值由待分析线路停电影响的重要及保供电用户数量分级确定。主要分为三级事件、四级事件、五级事件、损失负荷但不构成事件等，分别对应不同数量的重要及保供电用户数量。
根据损失负荷的重要程度，将损失负荷性质分为一般负荷和城区负荷，如果损失负荷既有一般负荷又有城区负荷，则按损失城区负荷取值，即取最大值。
根据配电网损失负荷比例大小所产生的影响不同，确定损失负荷比例因数，损失负荷比例因数取值分为四个档次，为20％以下、20％—50％、50％—80％、80％以上等，损失负荷比例＝损失负荷/本配电网总负荷*100％。
进一步的，待分析线路发生风险的概率为：
风险概率值＝(设备类型因数)*(天气影响因数)*(重要用户影响因数)。
其中，设备类型包括站内设备和交流线路，本实施例主要指交流线路，包括电缆、混合线路、架空线和同杆双回线，混合线路指该线路既有电缆也有架空线，设备类型因素指对应上述各线路的概率分值，是便于量化计算的综合分值，并不代表故障发生的可能性。
考虑不同天气情况下设备发生故障的概率不同，根据具体天气情况对天气影响因素进行取值，具体见后续的要素字典。
重要用户影响因素是至风险对重要用户的影响，由重要用户当量确定，具体见后续的要素字典。
进一步的，要素字典为：
表2要素字典
Figure BDA0003304991790000071
Figure BDA0003304991790000081
本发明实施例中，天气影响因素依据气象灾害预警信号，仅选取其较为严重的黄色、橙色、红色预警等级。雷雨大风：黄色预警取1.1，橙色预警取1.3，红色预警取1.5。森林火险：橙色预警取1.1，红色预警取1.3。高温：橙色预警取1.1，红色预警取1.3，若未发布预警，35度以上时取值1.1。大雾：橙色预警取1.1，红色预警取1.3。结冰：黄色预警取1.1，橙色预警取1.3，红色预警取1.5。
上述表中重要用户为待分析线路出现故障时会影响到的用户数量，数量不同，对应的影响因数不同。在重要用户当中，若是普通重要用户，则每个取值为1，若是二级重要用户，则每个取值为2，若是一级重要用户，则每个取值为6，若是特级用户，则每个取值为20。
本发明通过对配电网运行风险进行分析，计算出风险等级，以确定风险能否接受，并制定相应控制措施，保证配电网安全可靠运行。将本发明应用于实际工作中，让调度员和运维人员实时掌握各条馈线运行状态，也为运行方式人员提供计划检修调整运行方式时的分析资料。
请参阅图2，本实施例一种配电网线路运行风险分析系统，其中，所述系统包括：
获取模块，用于：获取配电网待分析线路的数据，所述数据包括设备参数、负荷数据和自然因素；
转换模块，用于：根据要素字典将所述设备参数、负荷数据和自然因素分别转化为计算数值；
计算模块，用于：将所述计算数值输入到配电网运行风险计算模型中，计算该线路的运行风险值；
判别模块，用于：根据所述运行风险值判断风险等级。
可选的，所述计算模块中配电网运行风险计算模型的计算公式为：
H(X)＝MAX(∑(W(X)*P(X))
其中：H(X)：待分析线路的风险值，W(X)：待分析线路发生风险的危害值，P(X)：待分析线路发生风险的概率。
可选的，所述待分析线路发生风险的危害值为：
风险危害值＝(风险等级分值)*(损失负荷性质因素)*(损失负荷比例因数)。
可选的，所述待分析线路发生风险的概率为：
风险概率值＝(设备类型因数)*(天气影响因数)*(重要用户影响因数)。
上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
应用案例：
将本发明应用于兴义配电网进行实用化，验证配电网运行风险计算模型的实用性，并发挥其作用。图3为配电网线路运行风险分析系统数据管理页面。图4为配电网线路运行风险分析系统风险计算页面1。图5为配电网线路运行风险分析系统风险计算页面2。
通过对几条线路计算分析，本发明系统有以下优点：(1)直观显示每一条配电线路运行风险。(2)对设备数据参数、重要用户等数据维护，实现数据统一管理，无纸化管理，并能供相关使用人员数据共享。(3)以前的倒负荷模式：在对线路设备倒供负荷时，需在SCADA系统查阅出每一条线路的运行负荷，在EXCEL表中查询设备参数，再与调度员、运行人员核对设备缺陷资料等，最后进行计算，时间将近30分钟。而在配用电运行系统中，系统自动计算风险值，提供风险控制内容，耗时只需2分钟，大大节约了时间，提高了准确度与工作效益。
本发明配电网线路运行风险评估方法结合了配电网的特点，分析影响配电网运行风险的指标进行计算，得出风险值及风险等级，根据得出的结果辅助调度运行，应用于兴义配电网，为调度决策提供了有效支持，并证明本发明是有实际意义的。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种配电网线路运行风险分析方法，其中，所述方法包括：
获取配电网待分析线路的数据，所述数据包括设备参数、负荷数据和自然因素；
根据要素字典将所述设备参数、负荷数据和自然因素分别转化为计算数值；
将所述计算数值输入到配电网运行风险计算模型中，计算该线路的运行风险值；
根据所述运行风险值判断风险等级。
2.根据权利要求1所述的配电网线路运行风险分析方法，其中，所述配电网运行风险计算模型的计算公式为：
H(X)＝MAX(∑(W(X)*P(X))
其中：H(X)：待分析线路的风险值，W(X)：待分析线路发生风险的危害值，P(X)：待分析线路发生风险的概率。
3.根据权利要求2所述的配电网线路运行风险分析方法，其中，所述待分析线路发生风险的危害值为：
风险危害值＝(风险等级分值)*(损失负荷性质因素)*(损失负荷比例因数)。
4.根据权利要求3所述的配电网线路运行风险分析方法，其中，所述待分析线路发生风险的概率为：
风险概率值＝(设备类型因数)*(天气影响因数)*(重要用户影响因数)。
5.根据权利要求4所述的配电网线路运行风险分析方法，其中，所述要素字典为：
Figure FDA0003304991780000011
Figure FDA0003304991780000021
其中，所述风险等级分值由待分析线路停电影响的重要及保供电用户数量分级确定。
6.一种配电网线路运行风险分析系统，其中，所述系统包括：
获取模块，用于：获取配电网待分析线路的数据，所述数据包括设备参数、负荷数据和自然因素；
转换模块，用于：根据要素字典将所述设备参数、负荷数据和自然因素分别转化为计算数值；
计算模块，用于：将所述计算数值输入到配电网运行风险计算模型中，计算该线路的运行风险值；
判别模块，用于：根据所述运行风险值判断风险等级。
7.根据权利要求1所述的配电网线路运行风险分析系统，其中，所述计算模块中配电网运行风险计算模型的计算公式为：
H(X)＝MAX(∑(W(X)*P(X))
其中：H(X)：待分析线路的风险值，W(X)：待分析线路发生风险的危害值，P(X)：待分析线路发生风险的概率。
8.根据权利要求7所述的配电网线路运行风险分析系统，其中，所述待分析线路发生风险的危害值为：
风险危害值＝(风险等级分值)*(损失负荷性质因素)*(损失负荷比例因数)。
9.根据权利要求7所述的配电网线路运行风险分析系统，其中，所述待分析线路发生风险的概率为：
风险概率值＝(设备类型因数)*(天气影响因数)*(重要用户影响因数)。
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CN114693183A (zh) * 2022-05-31 2022-07-01 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种配网线路运行问题的自动分析方法、系统及设备

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CN114693183A (zh) * 2022-05-31 2022-07-01 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种配网线路运行问题的自动分析方法、系统及设备

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