CN114336648B - 电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法、介质及系统 - Google Patents

电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法、介质及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法、介质及系统，包括：获取预设时间段内采集得到的每一电网节点和每一气网节点的负荷值；计算得到预设时间段内电压暂降导致每一电网节点处用电设备的切电负荷概率，每一气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率；计算得到电压暂降导致的电力系统的负荷损失；计算得到电压暂降导致的天然气系统的负荷损失；计算电压暂降导致的电力系统的负荷损失和天然气系统的负荷损失的和，得到电压暂降导致的电‑气综合能源系统切负荷损失。本发明可定量计算电压暂降导致电气综合能源系统切负荷损失。

Description

电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法、介质及系统
技术领域
本发明涉及电-气综合能源系统技术领域，尤其涉及一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法、介质及系统。
背景技术
电-气综合能源系统对促进可再生能源大量开发、提升能源利用效率、提高社会基础设施利用率和能源安全供应，以及对实现节能减排具有重大意义，现已成为国际能源领域的热点研究方向。
目前电压暂降已经成为最严重的电能质量问题，给各类敏感用户带来了极大的困扰。由于电-气综合能源系统中用电设备繁多，故电压暂降对其影响较大。即一旦发生电压暂降事件，电力系统受到影响会发生切电负荷事件，同时因耦合设备的关系，电压暂降达到气网中用电耦合设备阈值后，会使其停运导致气网受到影响，从而造成切气负荷事件。因此，为衡量与评估电压暂降给电-气综合能源系统带来的影响，提出一种定量计算电压暂降导致电-气综合能源系统切负荷的方法是十分必要的。
现有研究主要讨论考虑自然灾害等一些情况下对电-气综合能源系统造成的影响，暂未有研究针对电能质量问题对电-气综合能源系统进行分析，更未涉及到现在较为频繁发生的电压暂降扰动问题。且目前也无研究对电压暂降造成的电-气综合能源系统切电、气负荷进行定量计算。
发明内容
本发明实施例提供一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法、介质及系统，以解决现有技术缺少针对电能质量对电-气综合能源系统进行分析的问题。
第一方面，提供一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法，电-气综合能源系统包括：电力系统和天然气系统，所述电力系统包括：多个电网节点，所述天然气系统包括：多个气网节点；所述分析方法包括：
获取预设时间段内采集得到的每一所述电网节点和每一所述气网节点的负荷值；
计算得到预设时间段内电压暂降导致每一所述电网节点处用电设备的切电负荷概率，以及，每一所述气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率，其中，所述用电设备的切电负荷概率由所述用电设备故障运行和不确定状态运行导致，所述用电耦合设备的切电负荷概率由所述用电耦合设备故障运行和不确定状态运行导致；
计算每一所述电网节点的负荷值与每一所述电网节点处用电设备的切电负荷概率的第一乘积后，将所述第一乘积加和，得到电压暂降导致的所述电力系统的负荷损失；
计算每一所述气网节点的负荷值与每一所述气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率的第二乘积后，将所述第二乘积加和，得到电压暂降导致的所述天然气系统的负荷损失；
计算电压暂降导致的所述电力系统的负荷损失和所述天然气系统的负荷损失的和，得到电压暂降导致的电-气综合能源系统切负荷损失，以便进行相应的维护。
第二方面，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；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述第一方面实施例所述的电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法。
第三方面，提供一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析系统，包括：如上述第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。
这样，本发明实施例，针对电压暂降对电-气综合能源系统的影响，可定量计算电压暂降导致电-气综合能源系统切负荷损失，从而可较为容易的计算得到电-气综合能源系统的年度暂降损失，评估电压暂降给电-气综合能源系统带来的影响，为电-气综合能源系统的电压暂降治理提供基础与依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法的流程图；
图2是一具体的电-气综合能源系统示意图；
图3是用电设备的电压暂降耐受曲线的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法。如图2所示，电-气综合能源系统包括：电力系统和天然气系统，电力系统包括：多个电网节点，电网节点处具有用电设备。天然气系统包括：多个气网节点。气网节点处具有用电耦合设备。因此，电压暂降事件会导致电-气综合能源系统产生连锁故障。一旦发生电压暂降事件，电力系统受到影响的同时，用电耦合设备压缩机也会受到影响，电压暂降达到压缩机阈值后使其停运，进而使气网受到影响，造成气负荷损失。应当理解的是，电转气装置也会因电压暂降受到影响，但由于气源、储气罐仍可为气负荷供气，故本发明实施例的技术方案无需考虑因电转气装置受到影响而产生的切负荷损失。
具体的，如图1所示，该方法包括如下的步骤：
步骤S1：获取预设时间段内采集得到的每一电网节点和每一气网节点的负荷值。
具体可通过相应采集设备采集得到。应当理解的是，该负荷值为正常运行时的负荷值。预设时间段可根据实际需求选择，一般的，预设时间段为一年。
步骤S2：计算得到预设时间段内电压暂降导致每一电网节点处用电设备的切电负荷概率，以及，每一气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率。
基于用电设备和用电耦合设备的电压耐受能力，本发明实施例利用电压暂降严重程度指标建立电压暂降导致电-气综合能源系统切负荷损失的评估模型。
具体的，用电设备的切电负荷概率由用电设备故障运行和不确定状态运行导致。因此，电压暂降导致每一电网节点处用电设备的切电负荷概率的计算式为：
pi＝pi1+pi2。
其中，pi表示电压暂降导致电网节点i处用电设备的切电负荷概率。pi1表示电压暂降导致电网节点i处用电设备故障运行导致的切电负荷概率。pi2表示电压暂降导致电网节点i处用电设备不确定状态运行导致的切电负荷概率。
如图3所示的电压暂降耐受曲线，当电压暂降事件位于图3中的不确定区域的上下边界以外时，用电设备为正常运行或非正常运行状态，而当电压暂降事件位于不确定区域内部时，其运行状态将呈现出不确定性。当某节点电压暂降事件落在正常运行区域内时，故障概率为0，因此，本发明实施例在计算切电负荷概率时可以不考虑电压暂降导致电网节点处用电设备正常运行导致的切电负荷概率。
具体的，电压暂降导致电网节点i处用电设备故障运行导致的切电负荷概率的计算式为：
其中，pEa,i表示电网节点i处用电设备第Ea次故障运行导致的切电负荷概率。由于故障运行，即电网节点i处电压暂降事件落在图3所示的非正常运行区域内时，必然导致切电负荷，因此，接入该节点i的用电设备的pEa,i＝1。Mi1表示预设时间段内采集得到的电压暂降导致电网节点i处用电设备故障运行的次数。
具体的，电压暂降导致电网节点i处用电设备不确定状态运行导致的切电负荷概率的计算式为：
其中，pEb,i表示电网节点i处用电设备第Eb次不确定状态运行导致的切电负荷概率。Mi2表示预设时间段内采集得到的电压暂降导致电网节点i处用电设备不确定状态运行的次数。
电网节点i处电压暂降事件落在图3所示的不确定区域内时，对于pEb,i，将电压严重程度指标的区间中点作为设备故障概率，具体的，采用下式计算：
其中，表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降严重程度的下限。/>表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降严重程度的上限。
和/>是用于定量描述电压暂降事件对用电设备所造成影响程度的指标，具体的，分别采用下式计算/>和/>
其中，VEb,i表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降幅值。表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降持续时间内电压暂降幅值的下限。/>表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降持续时间内电压暂降幅值的上限。
具体的，和/>通过在电网节点i处用电设备的电压暂降耐受曲线上读取第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电压暂降持续时间内的耐受电压值得到。VEb,i和电压暂降持续时间均通过采集得到，具体可采用相应的设备采集。电压暂降耐受曲线一般由用电设备的性能决定，可通过预先测试得到。
如图3所示，当电压暂降持续时间在[t0，t1]时，和/>分别为U1和0，当电压暂降持续时间大于t1时，/>和/>分别为U1和U0。因此，通过/>和/>限定的区间范围，能够定量地反映出相应敏感设备耐受能力的不确定性大小；而通过/>和/>则能够定量地反映电压暂降对该设备造成影响的严重程度大小。
由于用电耦合设备在电-气综合能源系统中至关重要，其运行状态会同时影响两个系统，因此，本发明实施例在考虑电压暂降导致电力系统用电设备故障切电负荷的同时，也考虑了因用电耦合设备故障导致的气网切气负荷。
同理，用电耦合设备也具有电压暂降耐受曲线，其与用电设备特点相同，在此不再赘述。用电耦合设备正常运行导致的切电负荷概率也为0，用电耦合设备的切电负荷概率由用电耦合设备故障运行和不确定状态运行导致。因此，电压暂降导致每一气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率的计算式为：
pj＝pj1+pj2。
其中，pj表示电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备的切电负荷概率。pj1表示电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备故障运行导致的切电负荷概率。pj2表示电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备不确定状态运行导致的切电负荷概率。
具体的，电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备故障运行导致的切电负荷概率的计算式为：
其中，pGa,j表示气网节点j处用电耦合设备第Ga次故障运行导致的切电负荷概率，由于故障运行，必然导致切电负荷，因此，pGa,j＝1。Mj1表示预设时间段内采集的得到的电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备故障运行的次数。
具体的，电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备不确定状态运行导致的切电负荷概率的计算式为：
其中，pGb,j表示气网节点j处用电耦合设备第Gb次不确定状态运行导致的切电负荷概率。Mj2分别表示预设时间段内采集的得到的电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备故障运行和不确定状态运行的次数。
对于pGb,j，将电压严重程度指标的区间中点作为设备故障概率，具体的，采用下式计算：
其中，表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降严重程度的下限。/>表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降严重程度的上限。
具体的，分别采用下式计算和/>
其中，VGb,j表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降幅值。表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降持续时间内电压暂降幅值的下限。/>表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降持续时间内电压暂降幅值的上限。
具体的，和/>通过在气网节点j处用电耦合设备的电压暂降耐受曲线上读取第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电压暂降持续时间内的耐受电压值得到。VGb,j和电压暂降持续时间均通过采集得到，具体可采用相应的设备采集。电压暂降耐受曲线一般由用电耦合设备的性能决定，可通过预先测试得到。
步骤S3：计算每一电网节点的负荷值与每一电网节点处用电设备的切电负荷概率的第一乘积后，将第一乘积加和，得到电压暂降导致的电力系统的负荷损失。
具体的，电压暂降导致的电力系统的负荷损失的计算式如下：
其中，LE表示电压暂降导致的所述电力系统的负荷损失。Ei表示电网节点i的负荷值。nE表示电网节点的数量。
步骤S4：计算每一气网节点的负荷值与每一气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率的第二乘积后，将第二乘积加和，得到电压暂降导致的天然气系统的负荷损失。
应当理解的是，步骤S3和步骤S4并不限制进行的顺序，可以同时进行，可以顺序进行，可以调换顺序进行。
具体的，电压暂降导致的天然气系统的负荷损失的计算式如下：
其中，LG表示电压暂降导致的所述天然气系统的负荷损失。Gj表示气网节点j的负荷值。nG表示气网节点的数量。
步骤S5：计算电压暂降导致的电力系统的负荷损失和天然气系统的负荷损失的和，得到电压暂降导致的电-气综合能源系统切负荷损失。
具体的，电压暂降导致的电-气综合能源系统切负荷损失的计算式如下：
Lsag＝LE+LG。
其中，Lsag表示电压暂降导致的电-气综合能源系统切负荷损失。
通过上述的过程，可定量计算电压暂降导致电-气综合能源系统切负荷损失，可衡量与评估电压暂降对电-气综合能源系统造成的损失，为后续治理提供依据，以便进行相应的维护。
本发明实施例还公开了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；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法。
本发明实施例还公开了一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析系统，包括：如上述实施例所述的计算机可读存储介质。
综上，本发明实施例，针对电压暂降对电-气综合能源系统的影响，可定量计算电压暂降导致电-气综合能源系统切负荷损失，从而可较为容易的计算得到电-气综合能源系统的年度暂降损失，评估电压暂降给电-气综合能源系统带来的影响，为电-气综合能源系统的电压暂降治理提供基础与依据。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法，电-气综合能源系统包括：电力系统和天然气系统，所述电力系统包括：多个电网节点，所述天然气系统包括：多个气网节点；其特征在于，所述分析方法包括：
获取预设时间段内采集得到的每一所述电网节点和每一所述气网节点的负荷值；
计算得到预设时间段内电压暂降导致每一所述电网节点处用电设备的切电负荷概率，以及，每一所述气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率，其中，所述用电设备的切电负荷概率由所述用电设备故障运行和不确定状态运行导致，所述用电耦合设备的切电负荷概率由所述用电耦合设备故障运行和不确定状态运行导致；
计算每一所述电网节点的负荷值与每一所述电网节点处用电设备的切电负荷概率的第一乘积后，将所述第一乘积加和，得到电压暂降导致的所述电力系统的负荷损失；
计算每一所述气网节点的负荷值与每一所述气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率的第二乘积后，将所述第二乘积加和，得到电压暂降导致的所述天然气系统的负荷损失；
计算电压暂降导致的所述电力系统的负荷损失和所述天然气系统的负荷损失的和，得到电压暂降导致的电-气综合能源系统切负荷损失，以便进行相应的维护；
电压暂降导致每一所述电网节点处用电设备的切电负荷概率的计算式为：pi＝pi1+pi2；
其中，pi表示电压暂降导致电网节点i处用电设备的切电负荷概率，pi1表示电压暂降导致电网节点i处用电设备故障运行导致的切电负荷概率，pi2表示电压暂降导致电网节点i处用电设备不确定状态运行导致的切电负荷概率，/>
其中，pEa,i表示电网节点i处用电设备第Ea次故障运行导致的切电负荷概率，pEb,i表示电网节点i处用电设备第Eb次不确定状态运行导致的切电负荷概率，Mi1和Mi2分别表示预设时间段内采集得到的电压暂降导致电网节点i处用电设备故障运行和不确定状态运行的次数；
所述电网节点i处用电设备第Ea次故障运行导致的切电负荷概率pEa,i＝1；
所述电网节点i处用电设备第Eb次不确定状态运行导致的切电负荷概率
其中，表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降严重程度的下限，/> 表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降严重程度的上限，/>
其中，VEb,i表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降幅值，表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降持续时间内电压暂降幅值的下限，/>表示第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电网节点i处用电设备的电压暂降持续时间内电压暂降幅值的上限，/>和/>通过在电网节点i处用电设备的电压暂降耐受曲线上读取第Eb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电压暂降持续时间内的耐受电压值得到，VEb,i和电压暂降持续时间均通过采集得到；
电压暂降导致每一所述气网节点处用电耦合设备的切电负荷概率的计算式为：pj＝pj1+pj2；
其中，pj表示电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备的切电负荷概率，pj1表示电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备故障运行导致的切电负荷概率，pj2表示电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备不确定状态运行导致的切电负荷概率，
其中，pGa,j表示气网节点j处用电耦合设备第Ga次故障运行导致的切电负荷概率，pGb,j表示气网节点j处用电耦合设备第Gb次不确定状态运行导致的切电负荷概率，Mj1和Mj2分别表示预设时间段内采集得到的电压暂降导致气网节点j处用电耦合设备故障运行和不确定状态运行的次数；
所述气网节点j处用电耦合设备第Ga次故障运行导致的切电负荷概率pGa,j＝1；
所述气网节点j处用电耦合设备第Gb次不确定状态运行导致的切电负荷概率
其中，表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降严重程度的下限，/>表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降严重程度的上限；
所述第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电设备的电压暂降严重程度的下限的计算式为：
所述第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电设备的电压暂降严重程度的上限的计算式为：
其中，VGb,j表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降幅值，表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降持续时间内电压暂降幅值的下限，/>表示第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的气网节点j处用电耦合设备的电压暂降持续时间内电压暂降幅值的上限，/>和/>通过在气网节点j处用电耦合设备的电压暂降耐受曲线上读取第Gb次不确定状态运行对应的电压暂降导致的电压暂降持续时间内的耐受电压值得到，VGb,j和电压暂降持续时间均通过采集得到。
2.根据权利要求1所述的电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法，其特征在于，所述电压暂降导致的所述电力系统的负荷损失的计算式为：
其中，LE表示电压暂降导致的所述电力系统的负荷损失，Ei表示电网节点i的负荷值，nE表示电网节点的数量。
3.根据权利要求1所述的电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法，其特征在于，所述电压暂降导致的所述天然气系统的负荷损失的计算式为：
其中，LG表示电压暂降导致的所述天然气系统的负荷损失，Gj表示气网节点j的负荷值，nG表示气网节点的数量。
4.一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；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1～3中任一项所述的电压暂降导致电气系统切负荷损失分析方法。
5.一种电压暂降导致电气系统切负荷损失分析系统，其特征在于，包括：如权利要求4所述的计算机可读存储介质。
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