CN114329893A - 一种电网弹性恢复力评估方法 - Google Patents

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CN114329893A CN202111421362.4A CN202111421362A CN114329893A CN 114329893 A CN114329893 A CN 114329893A CN 202111421362 A CN202111421362 A CN 202111421362A CN 114329893 A CN114329893 A CN 114329893A
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叶承晋
丁一
宋永华
屠晓栋
周旻
刘维亮
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    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Abstract

本发明公开了一种电网弹性恢复力评估方法，包括以下步骤：设定电网数据采集系统；进行电网损失数据采集和电网恢复数据采集；依据采集的电网损失数据构建电路损失评估模型；构建电网弹性恢复力评估模型；通过采集的电网恢复数据对电网弹性恢复力评估模型进行调整优化。上述技术方案通过在电网线路中的节点设置电网数据采集装置，从灾前、灾中和灾后多个阶段采集电网线路数据的变化反映弹性配电网的恢复力水平，从电网节点的电路状态、电网线路中电线杆存续状态、灾害程度等数据反应电网线路损失状况，通过采集到的电网损失数据构建电路损失评估模型并构建电网弹性恢复力评估模型，将电网恢复数据进行代入调节，提高系统评估效率和精度。

Description

一种电网弹性恢复力评估方法
技术领域
本发明涉及配电网负载技术领域，尤其涉及一种电网弹性恢复力评估方法。
背景技术
有资料显示，近十余年间，国内外由自然灾害引发的电力系统大停电事故达到679起。自2002年以来，58％的大停电事故以及87％的造成5万户以上的停电事故均有极端自然灾害引起，造成了极大的经济损失。
日益频发的各种自然灾害和人为袭击正威胁着系统的安全可靠运行，因此恢复力已经成为电力系统发展的必然要求。恢复力是电力系统应对各种灾害和破坏的能力，即系统在遭受各种冲击事件时，在事前可以预防，事中能及时抵御，事后能够迅速恢复。近年来，开展弹性电网的相关研究，通过提升极端事件下系统的快速恢复能力以有效应对极端事件已经成为全球共识，这也是智能电网发展的必然趋势，配电网层面的恢复力提升成为建设弹性电网的关键。
随着配电网的灵活性资源更加丰富，高弹性配电网的建设不应该仅仅考虑极端情况下电网保证关键负荷供电的能力，对于如何实现多能源互联，挖掘现有设备潜力，在保证安全可靠性的前提下提升效率，都是高弹性配电网建设中所要解决的问题。基于配电网弹性-恢复力评估实现极端事件推演、模拟及预警，为灾前的强化工作及灾后的恢复工作提供决策支持。
中国专利文献CN112564099A公开了一种“高弹性配电网负载均衡降损的方法”。采用了包括以下步骤，步骤一，按线路总体计量线损扣除变压器损耗比例后拟合估算每条线路的技术线损,步骤二，建立配电线路电量分配评估模型；步骤三，平衡线路负荷，对公司范围内联络线路间、同供电网格线路负荷分配不均衡情况指标化，在规划、建设、运维工作中引导线路负荷分配向最优值靠拢，提高线路运行经济效率；步骤四，结合实际压降线损，实施经济性选择均衡措施。上述技术方案仅考虑电网本身恢复力，缺少引入外部数据的情况。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案仅依靠电网本身恢复力进行状态评估，缺少引入外部数据情况评估的技术问题，提供一种电网弹性恢复力评估方法，通过在电网线路中的节点设置电网数据采集装置，从灾前、灾中和灾后多个阶段采集电网线路数据的变化反映弹性配电网的恢复力水平，从电网节点的电路状态、电网线路中电线杆存续状态、灾害程度等数据反应电网线路损失状况，通过采集到的电网损失数据构建电路损失评估模型并构建电网弹性恢复力评估模型，将电网恢复数据进行代入调节，提高系统评估效率和精度。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：
S1设定电网数据采集系统；
S2进行电网损失数据采集和电网恢复数据采集；
S3依据采集的电网损失数据构建电路损失评估模型；
S4构建电网弹性恢复力评估模型；
S5通过采集的电网恢复数据对电网弹性恢复力评估模型进行调整优化。
作为优选，所述的电网数据采集系统包括数据汇总模块，以及与数据汇总模块相连的设置在电路网路中的电线杆状态评估模块和电网状况采集模块，还包括灾害数据采集模块，所述数据汇总模块与监控管理云平台相邻，所述终端与监控管理云平台的同时与数据汇总模块相连。
作为优选，所述的数据汇总模块通过载波通信模块与设置在电路网路中的电线杆状态评估模块、电网状况采集模块相连，所述载波通信模块包括依次相连的过零检测电路、信号发送电路、信号耦合电路、信号接收滤波电路和过零同步电路，所述信号耦合电路的输入控制端与电线相连，所述过零检测电路的输入端、过零同步电路的输出端与载波信号相连。载波通过过零检测电路判断采样时间，将需要传递的信号通过信号发送电路发送并经由信号耦合电路耦合至电线上传输；电线上传输的信息也经由信号耦合电路发送至信号接收滤波电路和过零同步电路后实现信息的双向传递，载波采样具有稳定的特点，且无需额外线路。
作为优选，所述的步骤S2中电网损失数据包括电线杆状态数据、电网节点状况数据、灾害类型和波动范围，所述电线杆状态数据包括稳固、倾斜和倾倒，所述电网节点状况数据包括连接、断路，所述灾害类型包括地震、雷击、台风和人为因素，所述波动范围包括单个、多个和区域内。波动范围为区域内指地震、台风等大范围灾害，难以具体量化，以灾害损失地区范围为波动范围。
作为优选，所述的步骤S3地震时构建电路损失评估模型，地震动加速度为：
lg(αPGA＝a+bM-clg[R+dexp[eM]]+ε)
其中，αPGA为地震动加速度，M为震级，R为距离，ε为具有方差σ的随机量，a、b、c、d和e为预设常数。
作为优选，所述的步骤S3将弹性配电网各条线路的电线杆状态评估模块在地震中正常使用受影响、构件屈服、结构屈服和存在状态所分别对应的震害等级作为极限状态，分别量化指标为L1、L2、L3和L4，不同地震等级下各个杆塔达到各级损伤破坏的条件概率满足：
P(Si|αPGA)＝P((LMAX>Li)|αPGA)
其中，Si为震害等级状态，LMAX为各个杆塔在地震动加速度αPGA时的顶点最大水平位移，Li(i＝1，2，3，4)为各震害等级下不同极限状态各个杆塔塔顶水平位移限值；计算各个杆塔结构超过极限状态达到各震害等级的累计概率
ln(LMAX)＝k ln(αPGA)+g
Figure BDA0003377519250000041
其中，k和g为预设系数，σ为LMAX的对数条件标准差，μ为泊松系数。
作为优选，所述的步骤S4构建电网弹性恢复力评估模型，构建评价弹性配电网恢复力的负荷恢复性指标Frec和恢复持续性综合性指标Fsus；所述构建负荷恢复性指标Frec为：
Figure BDA0003377519250000042
其中，Nrec为恢复负荷节点数，Nloss为灾害造成总的损失负荷节点数；ωrec，i和ωloss，j为节点负荷权重，Prec，i表示恢复节点i的有功功率，Ploss，j为损失负荷节点j的有功功率。
作为优选，所述的构建恢复持续性指标fsus为：
Figure BDA0003377519250000043
其中，B为总的损失区域集合，
Figure BDA0003377519250000044
为区域b恢复后的运行时间，
Figure BDA0003377519250000045
为区域b经过线路修复恢复正常运行的时间。
本发明的有益效果是：通过在电网线路中的节点设置电网数据采集装置，从灾前、灾中和灾后多个阶段采集电网线路数据的变化反映弹性配电网的恢复力水平，从电网节点的电路状态、电网线路中电线杆存续状态、灾害程度等数据反应电网线路损失状况，通过采集到的电网损失数据构建电路损失评估模型并构建电网弹性恢复力评估模型，将电网恢复数据进行代入调节，提高系统评估效率和精度。
附图说明
图1是本发明的一种流程图。
图2是本发明的一种电网数据采集系统的工作原理图。
图3是本发明的一种载波通信模块的工作原理图。
图中1数据汇总模块，2电线杆状态评估模块，3电网状况采集模块，4灾害数据采集模块，5监控管理云平台，6终端，7载波通信模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种电网弹性恢复力评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1设定电网数据采集系统，如图2所示，电网数据采集系统包括数据汇总模块1，以及与数据汇总模块1相连的设置在电路网路中的电线杆状态评估模块2和电网状况采集模块3，还包括灾害数据采集模块4，所述数据汇总模块1与监控管理云平台5相邻，所述终端6与监控管理云平台5的同时与数据汇总模块1相连。
如图3所示，数据汇总模块1通过载波通信模块7与设置在电路网路中的电线杆状态评估模块2、电网状况采集模块3相连，所述载波通信模块7包括依次相连的过零检测电路、信号发送电路、信号耦合电路、信号接收滤波电路和过零同步电路，所述信号耦合电路的输入控制端与电线相连，所述过零检测电路的输入端、过零同步电路的输出端与载波信号相连。载波通过过零检测电路判断采样时间，将需要传递的信号通过信号发送电路发送并经由信号耦合电路耦合至电线上传输；电线上传输的信息也经由信号耦合电路发送至信号接收滤波电路和过零同步电路后实现信息的双向传递，载波采样具有稳定的特点，且无需额外线路。
S2进行电网损失数据采集和电网恢复数据采集。电网损失数据包括电线杆状态数据、电网节点状况数据、灾害类型和波动范围，所述电线杆状态数据包括稳固、倾斜和倾倒，所述电网节点状况数据包括连接、断路，所述灾害类型包括地震、雷击、台风和人为因素，所述波动范围包括单个、多个和区域内。波动范围为区域内指地震、台风等大范围灾害，难以具体量化，以灾害损失地区范围为波动范围。
S3依据采集的电网损失数据构建电路损失评估模型。地震时构建电路损失评估模型，地震动加速度为：
lg(αPGA＝a+bM-clg[R+dexp[eM]]+ε)
其中，αPGA为地震动加速度，M为震级，R为距离，ε为具有方差σ的随机量，a、b、c、d和e为预设常数。
将弹性配电网各条线路的电线杆状态评估模块2在地震中正常使用受影响、构件屈服、结构屈服和存在状态所分别对应的震害等级作为极限状态，分别量化指标为L1、L2、L3和L4，不同地震等级下各个杆塔达到各级损伤破坏的条件概率满足：
P(Si|αPGA)＝P((LMAX>Li)|αPGA)
其中，Si为震害等级状态，LMAX为各个杆塔在地震动加速度αPGA时的顶点最大水平位移，Li(i＝1,2,3,4)为各震害等级下不同极限状态各个杆塔塔顶水平位移限值；计算各个杆塔结构超过极限状态达到各震害等级的累计概率
ln(LMAX)＝k ln(αPGA)+g
Figure BDA0003377519250000071
其中，k和g为预设系数，σ为LMAX的对数条件标准差，μ为泊松系数。
S4构建电网弹性恢复力评估模型。构建评价弹性配电网恢复力的负荷恢复性指标Frec和恢复持续性综合性指标Fsus；所述构建负荷恢复性指标Frec为：
Figure BDA0003377519250000072
其中，Nrec为恢复负荷节点数，Nloss为灾害造成总的损失负荷节点数；ωrec，i和ωloss，j为节点负荷权重，Prec，i表示恢复节点i的有功功率，Ploss，j为损失负荷节点j的有功功率。
构建恢复持续性指标fsus为：
Figure BDA0003377519250000073
其中，B为总的损失区域集合，
Figure BDA0003377519250000074
为区域b恢复后的运行时间，
Figure BDA0003377519250000075
为区域b经过线路修复恢复正常运行的时间。
S5通过采集的电网恢复数据对电网弹性恢复力评估模型进行调整优化。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了电路损失评估模型、电网弹性恢复力评估模型等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种电网弹性恢复力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1设定电网数据采集系统；
S2进行电网损失数据采集和电网恢复数据采集；
S3依据采集的电网损失数据构建电路损失评估模型；
S4构建电网弹性恢复力评估模型；
S5通过采集的电网恢复数据对电网弹性恢复力评估模型进行调整优化。
2.根据权利要求1所述的一种电网弹性恢复力评估方法，其特征在于，所述电网数据采集系统包括数据汇总模块(1)，以及与数据汇总模块(1)相连的设置在电路网路中的电线杆状态评估模块(2)和电网状况采集模块(3)，还包括灾害数据采集模块(4)，所述数据汇总模块(1)与监控管理云平台(5)相邻，所述终端(6)与监控管理云平台(5)的同时与数据汇总模块(1)相连。
3.根据权利要求2所述的一种电网弹性恢复力评估方法，其特征在于，所述数据汇总模块(1)通过载波通信模块(7)与设置在电路网路中的电线杆状态评估模块(2)、电网状况采集模块(3)相连，所述载波通信模块(7)包括依次相连的过零检测电路、信号发送电路、信号耦合电路、信号接收滤波电路和过零同步电路，所述信号耦合电路的输入控制端与电线相连，所述过零检测电路的输入端、过零同步电路的输出端与载波信号相连。
4.根据权利要求2所述的一种电网弹性恢复力评估方法，其特征在于，所述步骤S2中电网损失数据包括电线杆状态数据、电网节点状况数据、灾害类型和波动范围，所述电线杆状态数据包括稳固、倾斜和倾倒，所述电网节点状况数据包括连接、断路，所述灾害类型包括地震、雷击、台风和人为因素，所述波动范围包括单个、多个和区域内。
5.根据权利要求1所述的一种电网弹性恢复力评估方法，其特征在于，所述步骤S3地震时构建电路损失评估模型，地震动加速度为：
lg(αPGA＝a+bM-clg[R+dexp[eM]]+ε)
其中，αPGA为地震动加速度，M为震级，R为距离，ε为具有方差σ的随机量，a、b、c、d和e为预设常数。
6.根据权利要求5所述的一种电网弹性恢复力评估方法，其特征在于，所述步骤S3将弹性配电网各条线路的电线杆状态评估模块(2)在地震中正常使用受影响、构件屈服、结构屈服和存在状态所分别对应的震害等级作为极限状态，分别量化指标为L1、L2、L3和L4，不同地震等级下各个杆塔达到各级损伤破坏的条件概率满足：
P(Si|αPGA)＝P((LMAX＞Li)|αPGA)
其中，Si为震害等级状态，LMAX为各个杆塔在地震动加速度αPGA时的顶点最大水平位移，Li(i＝1，2，3，4)为各震害等级下不同极限状态各个杆塔塔顶水平位移限值；计算各个杆塔结构超过极限状态达到各震害等级的累计概率
ln(LMAX)＝kln(αPGA)+g
Figure FDA0003377519240000021
其中，k和g为预设系数，σ为LMAX的对数条件标准差，μ为泊松系数。
7.根据权利要求1所述的一种电网弹性恢复力评估方法，其特征在于，所述步骤S4构建电网弹性恢复力评估模型，构建评价弹性配电网恢复力的负荷恢复性指标Frec和恢复持续性综合性指标Fsus；所述构建负荷恢复性指标Frec为：
Figure FDA0003377519240000022
其中，Nrec为恢复负荷节点数，Nloss为灾害造成总的损失负荷节点数；ωrec，i和ωloss，j为节点负荷权重，Prec，i表示恢复节点i的有功功率，Ploss，j为损失负荷节点j的有功功率。
8.根据权利要求7所述的一种电网弹性恢复力评估方法，其特征在于，所述构建恢复持续性指标fsus为：
Figure FDA0003377519240000031
其中，B为总的损失区域集合，
Figure FDA0003377519240000032
为区域b恢复后的运行时间，
Figure FDA0003377519240000033
为区域b经过线路修复恢复正常运行的时间。
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