CN114239270A - 考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法及系统，其特征在于，包括：根据综合能源系统中各触发元件的作用范围，对联动故障进行分类；基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定待测综合能源系统的触发元件集合，本发明可以广泛应用于电‑热‑气综合能源领域中。
Description
技术领域
本发明涉及电-热-气综合能源领域，特别是关于一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法及系统。
背景技术
随着热电联产系统及其他能源转换设备的应用范围不断扩大，多种能源系统的耦合和联系日益紧密，由此可形成综合能源系统。综合能源系统是通过对各类能源的产生、传输与分配(能源供应网络)、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后，所形成的社会综合能源产供消一体化的系统。建设社会综合能源系统可以有效提高社会能源的综合利用效率，实现社会能源的可持续供应，同时提高社会能源供用系统的灵活性、安全性、经济性和自愈能力。
然而，综合能源系统中大规模且多样化的源荷接入以及多种耦合元件的运行状态变化会为综合能源系统带来大量的不确定因素，使得系统的运行状态会出现较大幅度的波动。尤其是一些互联系统间事故的连锁反映，会严重影响系统的稳定性与对用户的供能能力。例如，发生在美国德州2021年2月的“百年一遇”的寒潮导致了德州大面积停电停热，主要是因为天然气管道堵塞，使得德州最大的供能渠道(天然气发电厂)中断，最终导致了整个德州的燃气发电、燃气供暖全面瘫痪，人祸加剧了天灾。
现有技术中公开了一种综合能源系统中N-1事故下的运行风险评估方法，以及一种考虑元件失效率和新能源出力波动的能流计算模型与优化求解模型，然而，这些方法均忽略了停运元件间的内在联系，并不能模拟综合能源系统实际运行过程中可能出现的故障间的连锁反应。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法及系统，能够找出综合能源系统实际运行过程中所有需要连锁停运的元件。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：第一方面，提供一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，包括：
根据综合能源系统中各触发元件的作用范围，对联动故障进行分类；
基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定待测综合能源系统的触发元件集合。
进一步地，所述联动故障包括源孤立故障、供应短缺故障和双向型故障，其中，所述源孤立故障为由于综合能源系统的子系统中源节点被孤立所导致的设备关联停运的行为；所述供应短缺故障为由于能量供应短缺而导致的设备关联停运的行为；所述双向型故障为描述非能源转换设备与能源转换设备间同步退运的行为。
进一步地，所述基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定触发元件集合，包括：
①根据待测综合能源系统与元件的相关信息，确定待测综合能源系统的初始状态；
②基于分类结果和初始故障，依次模拟待测综合能源系统的各子系统中联动故障的传播过程，并记录该第k轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合；
③若k＝1，则进入步骤②；若k>1，则确定第k轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk与第k-1轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk-1是否相等，若相等，则第k轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk为待测综合能源系统中考虑故障联动效应的最终触发元件集合；若不相等，则令k＝k+1，进入步骤②。
进一步地，所述待测综合能源系统与元件的相关信息包括综合能源系统的拓扑结构、耦合设备的接入位置和耦合设备的运行状态。
进一步地，所述综合能源系统的子系统包括燃气网络、电力网络和热力网络。
进一步地，所述基于分类结果，依次模拟待测综合能源系统的各子系统中联动故障的传播过程，并记录该传播过程中FCSk导致停运的触发元件集合，包括：
基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的燃气网络中联动故障的传播过程，并记录该传播过程中由于触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FGCSk；
将触发元件集合FGCSk扩充至触发元件集合FCSk中，得到第一次扩充后的触发元件集合FCSk；
基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的电力网络中联动故障的传播过程，记录该传播过程中第一次扩充后的触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FECSk；
将触发元件集合FECSk扩充至第一次扩充后的触发元件集合FCSk中，得到第二次扩充后的触发元件集合FCSk；
基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的热力网络中联动故障的传播过程，记录该传播过程中第二次扩充后的触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FHCSk；
将触发元件集合FHCSk扩充至第二次扩充后的触发元件集合FCSk中，得到第三次扩充后的触发元件集合FCSk。
进一步地，所述基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程采用事件树方法。
第二方面，提供一种元件故障搜寻系统，包括：
分类模块，用于根据综合能源系统中各触发元件的作用范围，对联动故障进行分类；
搜索模块，用于基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定待测综合能源系统的触发元件集合。
第三方面，提供一种处理设备，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现上述元件故障搜寻方法对应的步骤。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现上述元件故障搜寻方法对应的步骤。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明首先根据综合能源系统中各触发元件的作用范围，对联动故障进行分类，本发明通过定义的三种类型的联动故障，可以描述综合能源系统中停运元件即触发元件间的相关性，能够更全面地反映综合能源系统间的内部运行逻辑。
2、本发明采用事件树分析方法描述综合能源系统中故障的传播过程，能够直观地模拟联动故障的传播过程，得到综合能源系统中全部受初始故障影响而停运的触发元件集合，可以实现计及能源耦合互动的故障状态后果分析。
综上所述，本发明可以广泛应用于电-热-气综合能源领域中。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的方法流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的故障传播机制示意图；
图3是本发明一实施例提供的综合能源系统的事件树分析示意图，其中，图3(a)为燃气网络的事件树分析，图3(b)为电力网络的事件树分析，图3(c)为热力网络的事件树分析；
图4是本发明一实施例提供的综合能源系统中故障传播的推演过程示意图；
图5是本发明一实施例提供的联动故障搜索流程示意图；
图6是本发明一实施例提供的算例一的综合能源系统拓扑示意图；
图7是本发明一实施例提供的算例一中耦合设备的故障来源统计示意图；
图8是本发明一实施例提供的算例二的综合能源系统拓扑示意图；
图9是本发明一实施例提供的算例二中设备以Plan A方案接入的故障来源统计示意图；
图10是本发明一实施例提供的对算例二改进前后的设备故障来源统计和对比示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
本发明实施例提供的元件故障搜寻方法及系统，采用事件树分析方法(EventTree Analysis，ETA)演绎初始触发元件是如何一步步波及到其他元件的正常运行的，并由此建立了联动故障(Chain Failure，CF)的概念，分析了综合能源系统中故障在系统内以及系统间传播的机。随后建立了一套基于事件树的迭代搜寻方法，利用该方法可以根据初始触发元件集合找到实际过程中所有需要连锁停运的元件。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，包括以下步骤：
1)根据综合能源系统中各触发元件的作用范围，对联动故障进行分类。
具体地，由于综合能源系统中存在多种不同能量类型的系统以及耦合设备，元件之间存在复杂的交互关系，一些停运的元件可能会影响到其他正常运行的元件，因此，将停运元件称为触发元件，将由触发元件导致的其他元件连锁停运的行为称为联动故障。
具体地，联动故障的类别包括源孤立故障、供应短缺故障和双向型故障：
A)源孤立故障为由于综合能源系统的子系统中源节点被孤立所导致的设备关联停运的行为。
对于区域供热网络与区域燃气网络而言，由于产热设备与燃气门站所连接的源连接点只作为连接点向其他负荷节点提供能量，本身并不带有热力负荷或燃气负荷，因此，当与源节点连接的管道故障时，源节点被孤立，相关的源设备均需关停，直至管道修复完成。对于区域配电网而言，被孤立的电源母线应该根据本地是否存在用电负荷来决定发电设备的停运与否。
需要注意的是，源孤立故障仅仅是由于综合能源系统的子系统自身拓扑结构造成的，并不涉及到多个子系统之间的联系，且只能作用于能源转换设备。
B)供应短缺故障为由于能量供应短缺而导致的设备关联停运的行为。
本发明所考虑的综合能源系统中，能量宏观上是在子系统间单向传输的(未考虑P2G等设备)，因此，可对综合能源系统的能源网络进行下述定位：
表1：综合能源系统中能源网络供应级别排序表
燃气网络处于能源供应链的最底层，当网络中的元件发生故障时，可能会有一些负荷节点被孤立而无法满足本地的燃气供应需求，尤其当这些节点连接有能源转换设备时，它们将无法为供应级别更高的网络提供能量；处于能源供应链中间层的电网元件发生故障时，网络中会形成一些孤立母线和无源的孤岛，它们所连接的耗电耦合设备也需要停运。
需要注意的是，供应短缺故障属于跨系统级别的故障类型，相对于源孤立故障具有更复杂的交互关系与更大的传播范围，且该类型故障会同时作用于能源转换设备与非能源转换设备。
C)双向型故障为描述非能源转换设备与能源转换设备间同步退运的行为。
对于区域级的燃气网络，一般为中压单级管网系统，燃气经天然气长输管道送入燃气门站，经加压后送入中压输气干管。所以，可将燃气门站作为区域燃气管道的起点，每一门站的出口处配备压缩机，来自长输管道的燃气经门站处理后通过压缩机向全网供气。在区域供热系统中，热电厂以热水或蒸汽为热媒向用户传递热能，由电力驱动的循环泵需要安装在产热侧以产生和维持供回水管道之间的压差。因此，无论是燃气门站与压缩机，还是产热设备与循环泵，在每对组合中有一个元件发生故障，则组合中的另外一个元件也发生强迫停运。
进一步地，各类联动故障之间的联系为：
由于源孤立故障和供应短缺故障均会影响能源转换设备的运行，因此当这两类故障发生时很容易引发双向型故障；有些元件的停运可能不仅仅是由于一种类型的故障导致，但同一元件发生高阶故障(即有两种及以上的故障同时作用于同一元件)的概率极低，所以可以认为这三类联动故障的作用范围不会重叠。
2)基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定待测综合能源系统的触发元件集合。
具体地，如图2所示，为故障传播过程示意图，其中，FCS(Faulty Component Set)表示综合能源系统中所有触发元件构成的集合，NCS(Normal Component Set)表示综合能源系统中所有正常元件构成的集合。在初始阶段，元件A～D视为故障状态，元件～J视为正常状态。随后，联动故障会由FCS中的一些触发元件进行传播，作用于NCS中的元件，例如：在第一阶段中，FCS中的元件C导致NCS中的元件E故障，FCS中的元件B与D共同导致NCS中的元件F故障，这些被波及到的元件需要添加至FCS中充当集合中的新成员，同时作为触发元件而引起新一轮的故障传播，例如：第二阶段中FCS中的元件E导致NCS中的元件H故障。
具体地，基于联动故障分类结果，采用事件树方法，描述综合能源系统中故障的传播过程，这种方法将综合能源系统中可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系采用树形图进行表示，通过对事件树的定性分析，可以描述出联动故障以初始FCS为事件起点是如何逐步影响综合能源系统中各个能源子系统的其他元件运行状态的。如图3(a)、3(b)和3(c)所示，为综合能源系统中燃气网络、电力网络和热力网络的故障传播过程树形图，在综合能源系统的每一子系统的故障树分析中，首先对网络的拓扑结构进行连通性识别，找出孤岛与孤立节点，然后基于联动故障分类结果，使得具有联系的耦合设备逐步停运。综合能源系统的整体的事件树分析如图4所示。
具体地，由于联动故障的传播需要在综合能源系统的子系统中进行反复推演，因此，采用迭代的方式，如图5所示，在不断更新FCS的同时进行故障搜索，具体步骤为：
2.1)根据待测综合能源系统与元件的相关信息，确定待测综合能源系统的初始状态，其中，待测综合能源系统与元件的相关信息包括综合能源系统的拓扑结构、耦合设备的接入位置和耦合设备的运行状态。
2.2)初始化迭代次数k＝1，将初始故障中的触发元件集合看作FCS0。
2.3)基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的燃气网络中联动故障的传播过程，并记录该传播过程中由于触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FGCSk，其中，FCSk为第k轮模拟传播过程中的触发元件集合。
2.4)将触发元件集合FGCSk扩充至触发元件集合FCSk中，得到第一次扩充后的触发元件集合FCSk：
FCSk＝FCSk∪FGCSk (1)
2.5)基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的电力网络中联动故障的传播过程，记录该传播过程中第一次扩充后的触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FECSk。
2.6)将触发元件集合FECSk扩充至第一次扩充后的触发元件集合FCSk中，得到第二次扩充后的触发元件集合FCSk：
FCSk＝FCSk∪FGCSk (2)
2.7)基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的热力网络中联动故障的传播过程，记录该传播过程中第二次扩充后的触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FHCSk。
2.8)将触发元件集合FHCSk扩充至第二次扩充后的触发元件集合FCSk中，得到第三次扩充后的触发元件集合FCSk：
FCSk＝FCSk∪FHCSk (3)
2.9)若第三次扩充后的触发元件集合FCSk与第k-1轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk-1相等，则第k轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk即为待测综合能源系统中考虑故障联动效应的最终触发元件集合；否则，k＝k+1，进入步骤2.3)。
下面通过具体实施例详细说明本发明的元件故障搜寻方法：
算例一：中国天津某个区域的综合能源系统，该算例由20节点的电力网络、38节点的热力网络以及61节点的燃气网络构成，如图6所示，其中，电力网络中的E1处设置有一变电站，与上级电网连接；热力网络中的H1处设置有大功率的燃气锅炉，将其作为热平衡节点，E20与H19均通过CHP(Combined Heat and Power，热电联供)机组提供能量；燃气网络中的燃气门站G1作为恒压节点。能源站中的燃气锅炉与CHP机组所消耗的燃气均来自G50，该算例的实施过程中元件的不可用率如下表2所示：
表2：算例中元件的不可用率数据
该综合能源系统的各个子系统的拓扑信息如下表3、4和5所示，设备的接入位置以及基本数据如下表6和7所示：
表3：算例1热力网络的拓扑信息
| 电力线路编号 | 首节点编号 | 末节点编号 |
| 1 | 8 | 7 |
| 2 | 7 | 1 |
| 3 | 1 | 2 |
| 4 | 3 | 2 |
| 5 | 1 | 9 |
| 6 | 10 | 9 |
| 7 | 10 | 11 |
| 8 | 11 | 12 |
| 9 | 11 | 13 |
| 10 | 13 | 14 |
| 11 | 14 | 20 |
| 12 | 1 | 15 |
| 13 | 15 | 16 |
| 14 | 16 | 17 |
| 15 | 17 | 18 |
| 16 | 16 | 19 |
| 17 | 1 | 4 |
| 18 | 4 | 5 |
| 19 | 5 | 6 |
表4：算例1电力线路拓扑信息
表5：算例1燃气网络拓扑信息
表6：算例1中设备接入位置
表7：算例1中设备基本信息
采用蒙特卡洛模拟方法随机抽选该综合能源系统的初始运行状态，包括系统元件运行状态值以及多元负荷值，随后采用本发明的方法确定所有触发元件。通过多次的模拟，可以对各个设备的致障原因进行统计。各个设备的来源统计结果如图7所示。
由于导致耦合设备停运的原因众多，可以采用本发明方法中提出的联动故障概念，尽可能理清导致每个设备停运的主要原因和次要原因。如果从X-Z的角度观察，可以直观地看出导致每个设备停运的故障类型占比。例如：从图7中可以看出，在导致GB(GasBoiler，锅炉)停运的原因当中，供应短缺故障是最主要的一个原因，说明电力的缺供很大程度上影响了GB的正常运行。从Y-Z的角度观察，可以看出，不同类型的故障对设备的影响程度的大小，例如：自身的独立故障对CHP机组和燃气门站的正常运行影响较大而对其他设备的影响较小。
由于CHP机组和燃气门站均与单个管道或线路连接，当这些管道和线路发生故障时，均会引发源孤立故障；对于非能源转换设备，由于它们均与上级电网E1直接连接，供能存在保证，所以不会产生供应短缺故障；故障来源中仅包含了独立故障以及双向影响的双向型故障。
需要注意的是，CHP机组与燃气锅炉均依赖G50处燃气的供应，一旦G50出现燃气供应短缺的情况，势必会导致这些设备的强迫停运，此时电网依然有上级电网的支撑，受影响较小；但由于没有其他热源，热力网络中的稳态运行会受到较大的影响。
算例二：该算例的综合能源系统由IEEE 33节点电力网络、巴厘岛32节点区域热力网络以及36节点单级中压燃气网络构成，拓扑结构如图8所示，其中，电力网络的平衡节点E1与上级电网连接，E18、E25与发电设备连接；热力网络中H1是热平衡节点，H31与H32与产热设备连接；燃气网络中G22与G36均与燃气门站连接。该综合能源系统的各个子系统的拓扑信息如下表8、9和10所示：
表8：算例2中热网拓扑信息
| 电力线路编号 | 首节点编号 | 末节点编号 |
| 1 | 1 | 2 |
| 2 | 2 | 3 |
| 3 | 3 | 4 |
| 4 | 4 | 5 |
| 5 | 5 | 6 |
| 6 | 6 | 7 |
| 7 | 7 | 8 |
| 8 | 8 | 9 |
| 9 | 9 | 10 |
| 10 | 10 | 11 |
| 11 | 11 | 12 |
| 12 | 12 | 13 |
| 13 | 13 | 14 |
| 14 | 14 | 15 |
| 15 | 15 | 16 |
| 16 | 16 | 17 |
| 17 | 17 | 18 |
| 18 | 2 | 19 |
| 19 | 19 | 20 |
| 20 | 20 | 21 |
| 21 | 21 | 22 |
| 22 | 3 | 23 |
| 23 | 23 | 24 |
| 24 | 24 | 25 |
| 25 | 6 | 26 |
| 26 | 26 | 27 |
| 27 | 27 | 28 |
| 28 | 28 | 29 |
| 29 | 29 | 30 |
| 30 | 30 | 31 |
| 31 | 31 | 32 |
| 32 | 32 | 33 |
表9：算例2中电网拓扑信息
| 燃气管道编号 | 首节点编号 | 末节点编号 |
| 1 | 1 | 26 |
| 2 | 1 | 32 |
| 3 | 2 | 5 |
| 4 | 2 | 35 |
| 5 | 3 | 5 |
| 6 | 3 | 15 |
| 7 | 4 | 19 |
| 8 | 5 | 14 |
| 9 | 6 | 34 |
| 10 | 7 | 10 |
| 11 | 7 | 33 |
| 12 | 8 | 6 |
| 13 | 8 | 9 |
| 14 | 8 | 36 |
| 15 | 9 | 22 |
| 16 | 10 | 2 |
| 17 | 10 | 11 |
| 18 | 11 | 3 |
| 19 | 11 | 12 |
| 20 | 2 | 4 |
| 21 | 12 | 9 |
| 22 | 14 | 1 |
| 23 | 14 | 27 |
| 24 | 15 | 4 |
| 25 | 15 | 16 |
| 26 | 16 | 17 |
| 27 | 16 | 18 |
| 28 | 18 | 14 |
| 29 | 18 | 25 |
| 30 | 19 | 20 |
| 31 | 19 | 24 |
| 32 | 20 | 21 |
| 33 | 21 | 23 |
| 34 | 26 | 28 |
| 35 | 26 | 29 |
| 36 | 29 | 30 |
| 37 | 29 | 31 |
| 38 | 33 | 1 |
| 39 | 35 | 13 |
表10：算例2中气网拓扑信息
设备的接入位置以及基本数据如下表11和表12所示，为充分说明元件的失效率、耦合设备接入位置对故障传播的影响，选用两种不同形式的接入方案：
表11：算例2中能源转换设备基本信息
表12：算例2中设备的接入方案
算例一和算例二在蒙特卡洛模拟过程中的计算情况如下表13所示，计算结果如图9所示：
| 算例名称 | 总模拟次数 | 总搜索时间(s) | 单次搜索时间(s) |
| 算例1 | 10<sup>5</sup> | 260.038 | 0.0026 |
| 算例2 | 10<sup>5</sup> | 246.57 | 0.0025 |
表13：算例一、算例二计算情况统计
由于循环泵1、循环泵2与电压缩机1均与足够坚强的上级电网连接点(位于E1)，这些非能源转换设备的供能存在保障，所以它们不会有供应短缺故障产生。对于设置在E22的枝末端的循环泵3与电压缩机2(位于E33)，他们更容易失去与电源之间的联系，所以在所有导致非能源转换设备的故障类型中，供应短缺故障占有一定比例；且压缩机2发生供应短缺故障的占比要明显多于循环泵3，这主要是由于前者所在的电网支路E26～E33的母线数目多于后者，串联的母线越多则越容易引起设备的供应短缺故障。更进一步地，供应短缺故障会使相关的产热设备以及燃气门站发生双向型故障而停运。
注意到导致热泵(位于H1)与燃气锅炉(位于H32)停运的故障类型中，源孤立故障占有一定比例，而位于H31的CHP机组几乎没有源孤立故障产生，此原因在于：H1与H32均只通过单个热力管道向用户传输热功率，容易因为管道的故障而触发热源设备联动故障；但CHP机组与两根热力管道连接，两管道同时停运的概率极低，因此造成CHP停运的绝大部分原因是由于自身故障所导致。
由上述对算例一和算例二的分析可知，耦合设备不同的接入位置以及元件自身的不可用率会显著影响联动故障在综合能源系统内的传播，从而造成综合能源系统输出变量的波动。为此，在改进措施阶段，可以改变设备接入系统的位置，尽可能保证故障发生时他们与源节点的联系不被中断。此外，由于燃气网络作为底层能源供应网络，在综合能源系统中的作用十分关键，还可通过加固燃气管道的方式提高系统的可靠性。以算例二为例，将气网管道的不可用率降低至0.0025，同时让耦合设备以表12中Plan B的方案接入综合能源系统中。
对改进前后的设备故障来源进行统计和对比，结果如图10所示。经过对比可发现，在改进措施下，各个耦合设备的总故障次数减小，与上级电网相连的压缩机2与循环泵3发生供应短缺故障的次数明显减小，这会间接减小对应源设备发生双向型故障的次数。同时，由于燃气管道不可用率的下降，燃气网络运行过程中的可靠性提高，这主要体现在燃气门站的源孤立故障总数减小，燃气锅炉与CHP机组等耗气设备的供应短缺故障总数减小。
实施例2
本实施例提供一种元件故障搜寻系统，包括：
分类模块，用于根据综合能源系统中各触发元件的作用范围，对联动故障进行分类。
搜索模块，用于基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定待测综合能源系统的触发元件集合。
实施例3
本实施例提供一种与本实施例1所提供的元件故障搜寻方法对应的处理设备，处理设备可以是用于客户端的处理设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行实施例1的方法。
所述处理设备包括处理器、存储器、通信接口和总线，处理器、存储器和通信接口通过总线连接，以完成相互间的通信。存储器中存储有可在处理设备上运行的计算机程序，处理设备运行计算机程序时执行本实施例1所提供的元件故障搜寻方法。
在一些实现中，存储器可以是高速随机存取存储器(RAM：Random AccessMemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
在另一些实现中，处理器可以为中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)等各种类型通用处理器，在此不做限定。
实施例4
本实施例提供一种与本实施例1所提供的元件故障搜寻方法对应的计算机程序产品，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本实施例1所述的元件故障搜寻方法的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意组合。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，其特征在于，包括：
根据综合能源系统中各触发元件的作用范围，对联动故障进行分类；
基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定待测综合能源系统的触发元件集合。
2.如权利要求1所述的一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，其特征在于，所述联动故障包括源孤立故障、供应短缺故障和双向型故障，其中，所述源孤立故障为由于综合能源系统的子系统中源节点被孤立所导致的设备关联停运的行为；所述供应短缺故障为由于能量供应短缺而导致的设备关联停运的行为；所述双向型故障为描述非能源转换设备与能源转换设备间同步退运的行为。
3.如权利要求1所述的一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，其特征在于，所述基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定触发元件集合，包括：
①根据待测综合能源系统与元件的相关信息，确定待测综合能源系统的初始状态；
②基于分类结果和初始故障，依次模拟待测综合能源系统的各子系统中联动故障的传播过程，并记录该第k轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合；
③若k＝1，则进入步骤②；若k＞1，则确定第k轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk与第k-1轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk-1是否相等，若相等，则第k轮模拟传播过程中的触发元件集合FCSk为待测综合能源系统中考虑故障联动效应的最终触发元件集合；若不相等，则令k＝k+1，进入步骤②。
4.如权利要求3所述的一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，其特征在于，所述待测综合能源系统与元件的相关信息包括综合能源系统的拓扑结构、耦合设备的接入位置和耦合设备的运行状态。
5.如权利要求4所述的一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，其特征在于，所述综合能源系统的子系统包括燃气网络、电力网络和热力网络。
6.如权利要求5所述的一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，其特征在于，所述基于分类结果，依次模拟待测综合能源系统的各子系统中联动故障的传播过程，并记录该传播过程中FCSk导致停运的触发元件集合，包括：
基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的燃气网络中联动故障的传播过程，并记录该传播过程中由于触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FGCSk；
将触发元件集合FGCSk扩充至触发元件集合FCSk中，得到第一次扩充后的触发元件集合FCSk；
基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的电力网络中联动故障的传播过程，记录该传播过程中第一次扩充后的触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FECSk；
将触发元件集合FECSk扩充至第一次扩充后的触发元件集合FCSk中，得到第二次扩充后的触发元件集合FCSk；
基于分类结果和初始故障，模拟待测综合能源系统的热力网络中联动故障的传播过程，记录该传播过程中第二次扩充后的触发元件集合FCSk导致停运的触发元件集合FHCSk；
将触发元件集合FHCSk扩充至第二次扩充后的触发元件集合FCSk中，得到第三次扩充后的触发元件集合FCSk。
7.如权利要求1所述的一种考虑综合能源系统中联动效应的元件故障搜寻方法，其特征在于，所述基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程采用事件树方法。
8.一种元件故障搜寻系统，其特征在于，包括：
分类模块，用于根据综合能源系统中各触发元件的作用范围，对联动故障进行分类；
搜索模块，用于基于联动故障分类结果，模拟待测综合能源系统中联动故障的传播过程，并根据模拟的传播过程，对待测综合能源系统中的触发元件进行实时搜索，确定待测综合能源系统的触发元件集合。
9.一种处理设备，其特征在于，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现权利要求1-7中任一项所述的元件故障搜寻方法对应的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现权利要求1-7中任一项所述的元件故障搜寻方法对应的步骤。
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