CN115049254A - 基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统中风险分析领域，提供了一种基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法及系统，包括获取配电网带电合环倒负荷合环方案、需要进行配电网带电合环倒负荷地区的网架拓扑结构及设备参数，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型；基于层次分析结构模型，分别对每一中间层次中的因素进行两两比较，建立多个层次判断矩阵；根据所述层次判断矩阵计算矩阵特征根，得到该层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重；对所有的层次判断矩阵进行一致性检验；根据层次判断矩阵的综合权重大小，对所有的合环方案进行排序，得到不同合环方案的风险等级；提高合环操作方案风险评估的准确度。
Description
技术领域
本发明属于电力系统中风险分析技术领域，具体涉及一种基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
10kV配电网正常运行时常处于开环运行状态，当需要对某条10kV馈线检修时，传统的停电转供电操作不可避免地造成短时停电，已经难以适应人们对供电可靠性的要求，而合环倒负荷操作通过先闭合联络开关再断开馈线出线开关的方式，保障持续供电并减小停电范围，既增强了配电网的供电可靠性，也保障了配电网的供电灵活性，同时提高了配电网的运行经济性。
输电的主干网络(如500kV和220kV)均采用环状输电方式，110kV及以下电压等级配电网与母线均采用闭环设计开环运行的方式。如果需要对10kV母线或其馈线进行检修或退运时，联络开关应该闭合，以达到不停电转移馈线负荷的目的，保证供电连续性。以上操作联络开关闭合的方法就称为合环操作。10kV电网合环操作应对具体合环操作方案存在的风险进行评估，进而综合评估合环操作安全风险的大小和确定合环操作安全风险的等级。
合环操作在实现不停电转供的同时，也使得10kV配电网由开环运行转变为闭环运行状态。由于合环操作前合环点两侧存在电压差(包括电压幅值差及相角差)，且两侧馈线负荷及线路阻抗参数可能分布不均匀，故会在合环支路(合环联络开关所在支路)产生合环环流及合环冲击电流，并分布到合环网络中的其他支路。过大的合环稳态电流会产生线路过载问题，过大的合环冲击电流会产生线路电流保护误动作问题，是合环操作失败的主要原因。因此，为了防止合环操作引起线路过载或保护跳闸，在合环前需要对合环操作进行风险评估。
现有的合环操作风险评估大多依据运维人员的经验判断，无法对合环操作方案风险进行量化评估，也未有风险等级评定办法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法及系统，本发明构建包含影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系的层次分析结构矩阵，通过计算多种影响因素的影响权重来评估不同合环方案的风险等级，权重最大的风险等级最小，以此类推，从而为运维人员提供不同合环倒负荷方案风险判别的科学依据，提高了风险评估的精准度。
根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，采用如下技术方案：
基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，包括：
获取配电网带电合环倒负荷合环方案、需要进行配电网带电合环倒负荷地区的网架拓扑结构及设备参数，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型；
基于层次分析结构模型，分别对每一中间层中的因素进行两两比较，建立多个中间层次判断矩阵；
根据所述中间层次判断矩阵计算矩阵特征根，得到该中间层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重；
对所有的中间层次判断矩阵进行一致性检验；
根据中间层次判断矩阵的综合权重大小，对所有的合环方案进行排序，得到不同合环方案的风险等级。
进一步地，所述设备参数包括计划合环操作时间段内合环点两侧的运行方式、负荷大小、变压器档位及无功补偿投入情况，合环点两侧系统的架空线路、电缆、变压器、互感器、开关设备、无功补偿设的运行参数，以及合环操作地点所属的负荷类型区域和不同日期的保供电情况。
进一步地，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型，包括：
分析各网架拓扑结构的特点，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素；
确定影响各因素的子因素及其之间的因果关系，建立层次分析结构模型；
其中，相关因素包括电网运行因素、负荷分布情况、操作区域划分及社会因素，所述社会因素包括工作日、节假日及重要日程保供电三种情况，每种情况对应不同的电网运行安全稳定及电能质量要求。
进一步地，所述层次分析结构模型从上到下依次为目标层、中间层和合环方案层；其中，最上一层为目标层，最下一层为合环方案层，中间层包括多层准则层；
所述目标层用于给出合环操作风险评估等级，所述准则层用于对影响合环操作风险的各个指标排序和和根据实际情况进行划分；所述合环方案层包括典型的配电网带电合环倒负荷合环方案；
其中，影响合环操作风险的各个指标分别为：电网运行指标、负荷情况、操作区域、社会因素；
影响电网运行的指标分为合环点两侧电压差、合环电流、合环点两侧相角差；负荷情况的因素分为一般负荷、民用及重要工业负荷、医疗、政府保供电负荷以及重要大用户负荷；操作区域根据负荷分布标准划分为ABCD四种区域，其划分标准根据不同区域经济发展的实际情况及中低压配电网客观差异，能效评估指标基准值按照A、B、C、D四类区域选取；社会因素主要考虑工作日、节假日及重要日程保供电三种情况以及每种情况对应不同的电网运行安全稳定及电能质量要求。
进一步地，所述综合权重的计算，包括：
用第二层元素的比较矩阵的最大特征根λmax对应的特征向量作为第二层元素的权向量ω(2)；
同理，得到第三层对第二层各元素的权向量
则第三层的权向量矩阵为
因此，第三层对于目标层的组合权向量为ω(3)＝W(3)·ω(2)；
依次类推，若推至第h层，最终综合权重的为：
ω(h)＝W(h)·W(h-1)·W(h-2)…W(3)·ω(2)
其中，W(j)就是第j层对于第j-1层的权向量组成的权向量矩阵，计算出的综合权重的大小作为决策合环操作方案风险评估的定量依据，且权重越大，风险越高。
进一步地，采用计算量化分析的方法对每一层中间层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重进行修正，包括：
考虑不同合环方案中合环电流不同，对每一层中间层次判断矩阵中合环冲击电流和合环稳态环流对于电网运行中合环电流的影响权重进行修正；
利用合环前的馈线电流与合环时附加环网的冲击环流，确定合环后的合环冲击电流的全电流的表达式并进行求解，得到合环冲击电流；
利用合环前联络开环两侧电压有效值之差与电压相角差，确定合环后的合环稳态电流；
以互感器的额定电流值对合环点合环冲击电流及合环稳态环流进行标幺化；
得到合环点合环冲击电流及合环稳态环流对电流因素的影响权重。
进一步地，所述合环冲击环流的全电流表达式为：
由此式求得合环点合环冲击电流，即合环时i的最大值imax；δ表示合环时开关两端电压相角差；Ic为稳态环流有效值，φ为合环等效模型的阻抗角；T＝L/R为非周期分量衰减时间常数，
ω＝2πf；
合环稳态环流表示为：
其中，U为合环时合环开关两端的电压向量差的有效值，合环前联络开关两侧电压有效值之差为△U，|Z|表示环路阻抗的模值。
根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估系统，采用如下技术方案：
基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估系统，包括：
层次分析结构模型构建模块，被配置为获取配电网带电合环倒负荷合环方案、需要进行配电网带电合环倒负荷地区的网架拓扑结构及设备参数，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型；
层次判断矩阵计算模块，被配置为基于层次分析结构模型，分别对每一中间层次中的因素进行两两比较，建立多个层次判断矩阵；
矩阵特征根计算模块，被配置为根据所述层次判断矩阵计算矩阵特征根，得到该层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重；
一致性检验模块，被配置为对所有的层次判断矩阵进行一致性检验；
风险等级评估模块，被配置为根据层次判断矩阵的综合权重大小，对所有的合环方案进行排序，得到不同合环方案的风险等级。
根据一些实施例，本发明的第三方案提供了一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法中的步骤。
根据一些实施例，本发明的第四方案提供了一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一个方面所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明是针对配电网带电合环倒负荷操作过程中存在的风险评估方法进行阐述，可以有效避免现有配电网带电合环倒负荷操作风险评估主要采用的经验直接判断方法中过于主观、考虑因素单一的问题，评估过程不仅关注合环前后电压、电流、相角对电网的运行情况，而且考虑了不同配电网网络拓扑情况下，区域间电网负荷分布的不均匀性以及负荷特性的社会因素等因素之间的高度耦合关系，是一种多因素耦合分析方法。
本发明综合考虑配电网拓扑、负荷分布、区域负荷特点以及社会因素之间的耦合对配电网带电合环倒负荷操作的影响，并依据不同因素间相互重要程度细化影响合环倒负荷操作的风险因素的权重，构建包含影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系的层次分析结构矩阵，通过计算多种影响因素的影响权重来评估不同合环方案的风险等级，权重最大的风险等级最高，以此类推。本发明考虑多因素耦合，相较于传统的经验判断方法，评估过程科学合理，从而为运维人员提供不同合环倒负荷方案风险判别的科学依据。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法的流程图；
图2是本发明实施例所述的不同合环点合环方案示意图；
图3是本发明实施例所述的层次分析结构模型的结构图；
图4是本发明实施例所述的合环冲击环流计算等效模型；
图5是本发明实施例所述的电压向量关系图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，本实施例以该方法应用于服务器进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于终端，还可以应用于包括终端和服务器和系统，并通过终端和服务器的交互实现。服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务器、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等，但并不局限于此。终端以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接，本申请在此不做限制。本实施例中，该方法包括以下步骤：
获取配电网带电合环倒负荷合环方案、需要进行配电网带电合环倒负荷地区的网架拓扑结构及设备参数，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型；
基于层次分析结构模型，分别对每一中间层中的因素进行两两比较，建立多个中间层次判断矩阵；
根据所述中间层次判断矩阵计算矩阵特征根，得到该中间层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重；
对所有的中间层次判断矩阵进行一致性检验；
根据中间层次判断矩阵的综合权重大小，对所有的合环方案进行排序，得到不同合环方案的风险等级。
具体地实施例中，该方法包括：
1.合环方案的分类
合环操作根据其上级电源和主变压器以及配电线路的差异可以进行以下分类，合环操作模式的分类如图2所示。
(1)母线类合环。如图2中，联络开关K1直接连接在10kV母线上，此种类型的合环操作即为母线类合环。母线类合环控制一般比较顺利，在实际运行操作比较频繁。
(2)馈线类合环。如图2中，合环操作是在联络开关K2、K3、K4处进行的，对于此种类型的合环我们可以统称为馈线类合环。
但是由于它们各自上级电源的差别，即便它们都是在10kV馈线之间进行的合环操作，还是可以将馈线类合环操作分为三种不同的类型：
1)同一分区同一变电站的馈线之间的合环，如联络开关K2处的合环，其合环点两侧的馈线属于同一变电站B且都在同一个220kV分区。由于馈线负荷分布比较对称，线路参数相差无几，本类型合环控制相对简单安全。这种类型的合环操作相对来说是最简单也是最安全的一种合环情况。
2)同一分区同一变电站下不同10kV母线的馈线合环，如联络开关K5参与的合环控制属于本类型。由于变压器类型相同或相似，仅变压器变比和馈线负荷分布存在差异，在实际电网中这种差异比较小，且故障时由母联开关完成合环控制可保障安全，本类型合环情况相对安全。
3)同一分区不同变电站的馈线之间的合环，如联络开关K3处的合环，其合环点两侧的馈线虽同属一个220kV分区，但是却分别属于不同的变电站A和B，变压器短路阻抗、变压器变比以及联络开关两侧馈线阻抗会影响联络开关两侧的电压差。
4)不同分区不同变电站的馈线之间的合环，如联络开关K4处的合环，其合环点两侧的馈线不仅不在同一220kV分区，而且分别属于不同的变电站B和C。这类合环操作是相对来说比较复杂而且也是存在很大风险的一种合环情况，联络开关两侧的电压差还受到主变电站的主变容量和上级电网运行方式差异的影响，高压侧网络和负荷也大不相同，在合环网络中会产生较大环流。
2.存在问题
合环操作在实现不停电转供的同时，也使得10kV配电网由开环运行转变为闭环运行状态。由于合环操作前合环点两侧存在电压差(包括电压幅值差及相角差)，且两侧馈线负荷及线路阻抗参数可能分布不均匀，故会在合环支路(合环联络开关所在支路)产生合环环流及合环冲击电流，并分布到合环网络中的其他支路。过大的合环稳态电流会产生线路过载问题，过大的合环冲击电流会产生线路电流保护误动作问题，是合环操作失败的主要原因。因此为了防止合环操作引起线路过载或保护跳闸，在合环前需要对合环操作进行风险评估。
3.风险评估方法
本实施例提供一种基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，通过建立层次分析结构模型，判断不同合环操作方案下的风险等级，建立后的层次分析结构模型从上到下依次包括目标层、准则层和方案层。
目标层用于给出合环操作风险评估等级。
准则层用于对影响合环操作风险的各个指标排序和和根据实际情况进行划分，影响合环操作风险的各个指标分别为：电网运行指标、负荷情况、操作区域、社会因素，其中，影响电网运行的指标又细分为合环点两侧电压差、合环电流、合环点两侧相角差，而合环电流又分为合环冲击电流和合环稳态环流，影响负荷情况的因素细分为一般负荷、民用及重要工业负荷、医疗、政府等保供电负荷、重要大用户负荷；操作区域根据负荷分布标准划分为ABCD四种区域，其划分标准按照《中低压配电网能效评估导则》(GBT31367-2015)执行，根据国内不同区域经济发展的实际情况及中低压配电网客观差异，能效评估指标基准值按照A、B、C、D四类区域选取，发达城网(A类区域)指经济发达、人口集中地区的城网，负荷密度每平方公里大于10MW。城网(B类区域)指城市的建成区或规划区，远郊区(或由县改区的)仅包括区政府所在地，经济开发区，工业园区范围；负荷密度在每平方公里5-10MW之间。城镇乡中心区(C类区域)指县(县级市、旗)的城区及工业、人口相对集中的乡、镇地区，负荷密度在每平方公里1-5MW之间。农网(D类区域)指以农业产业为主的地区，负荷密度每平方公里小于1MW；社会因素主要考虑工作日、节假日及重要日程保供电三种情况，每种情况对应不同的电网运行安全稳定及电能质量要求。
方案层为典型的配电网带电合环倒负荷合环方案。
3.1具体步骤
步骤一：建立层次分析结构模型，获取需要进行配电网带电合环倒负荷地区的网架拓扑结构及相关设备参数，包括获取合环点两侧的运行方式、负荷大小、变压器档位及无功补偿投入情况，以上涉及的参数应为计划合环操作时间段的实际状态，同时，合环点两侧系统的架空线路、电缆、变压器、互感器、开关设备、无功补偿等设备应使用实测参数，若无实测参数来源，应参考同型号设备的实测数据或典型参数，根据规定判断合环操作地点所属负荷类型区域及合环操作点相关的社会因素。分析各拓扑结构的特点，梳理出影响合环倒负荷操作风险的相关因素，包括电网运行因素、负荷分布情况、操作区域划分及社会因素，确定影响各因素的子因素及其之间的因果关系，建立多级阶梯结构模型；
步骤二：构造权重判别矩阵，根据步骤一建立的多级阶梯结构模型，对同一中间层次的要素进行两两比较，按照从绝对重要到同等重要共计9个梯度递减权重，给出其对上一层的重要性判别矩阵，建立判断矩阵；同理，对每一层都进行上述操作；
步骤三：根据步骤二确定的判断矩阵计算矩阵特征根，即为该矩阵所代表的该层要素对上一层要素的重要程度的权重；
步骤四：通过计算来检验排序的一致性；
步骤五：根据综合权重大小，对所有的合环方案进行从大到小排序，从而给出不同合环方案的风险等级，权重最大的风险等级最小，以此类推，从而为运维人员提供不同合环倒负荷方案风险判别的科学依据。
3.2建模过程
3.2.1建立层次结构模型
如图3所示，将影响合环倒负荷操作风险的有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次，最上一层为目标层，最后一层为合环方案层，中间部分为准则层，同一层的各个因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响，同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用。
3.2.2构造成对比较矩阵
通过对同一层的元素进行比较和一系列判断，在层次结构的元素之间建立优先级矩阵。
(1)估算各因素的重要性，在本模型中，将目标层至方案层自上而下分别分设为A、B、C、D、E层，以B层为例，设本层有n个元素Bb1...Bbn，将它们两两比较，根据下表1的标度用数字1～9中的某一个表示Bbi对目标A的相对重要性，从而形成比较矩阵UB，以此类推，分别形成比较矩阵UC、UD、UE，即形成准则层对目标层、方案层对准则层的比较矩阵。
表1标度及其含义
| 标度 | 含义 |
| 1 | 表示两个因素相比，具有同样重要性 |
| 3 | 表示两个因素相比，一个因素比另一个因素稍微重要 |
| 4 | 表示两个因素相比，一个因素比另一个因素明显重要 |
| 7 | 表示两个因素相比，一个因素比另一个因素强烈重要 |
| 9 | 表示两个因素相比，一个因素比另一个因素极端重要 |
| 2,4,6,8 | 上述两相邻判断的中值 |
其中，相互比较的两个元素i对j的标度与j对i的标度互为倒数。
(2)求以上比价矩阵的最大特征根λmax，即Uω＝λmaxω，其中，ω就是n个元素的权重向量。
(3)一致性检验，为保证判断矩阵的一致性，降低λmax及ω的偏差，需进行矩阵的一致性检验，由于n阶正互反阵的最大特征根λmax≥n，当λmax＝n时，即为一致阵。
定义一致性指标：
并定义一致性比率：
其中，RI按下表取值：
表2RI取值参照表
| 阶数 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| RI | 0.52 | 0.89 | 1.12 | 1.26 | 1.36 | 1.41 | 1.46 | 1.49 | 1.52 | 1.54 | 1.56 | 1.58 | 1.59 |
当CR<0.1时，认为矩阵的一致性是可以接受的；当CR≥0.1时，应当对比较矩阵进行适当的修正，然后再进行一致性检验，直至通过一致性检验为止。
(4)计算组合权向量
用第二层元素的比较矩阵的最大特征根λmax对应的特征向量作为第二层元素的权向量ω(2)，同样的办法得到第三层对第二层各元素的权向量
则第三层的权向量矩阵为
因此，第三层对于目标层的组合权向量为ω(3)＝W(3)·ω(2)，依次类推，若推至第h层，最终组合权向量的为：
ω(h)＝W(h)·W(h-1)·W(h-2)…W(3)·ω(2) (2)
其中，W(j)就是第j层对于第j-1层的权向量组成的权向量矩阵。计算出的组合权向量的大小即可以作为决策合环方案风险评估的定量依据，且权重越大，风险越高。
(5)权重修正
对于影响合环点风险的准则层电网运行元素，由于其受电压、电流、相角的影响，而电流又受合环冲击电流和合环稳态环流的影响，但合环冲击电流和合环稳态环流在不同合环方案下的值是不一致的，其对电流元素的影响效果也是不一致的，不同合环方案下，稳态环流和合环冲击电流对电网运行的影响需要经过计算量化后才能确定；电压和相角对合环操作时电网运行的影响可以根据现场测量值量化后得到，而负荷、操作区域、社会因素三个元素在确定了方案后即可随之确定，无需对计算权重进行修正，因此，为了避免对不同元素间重要性比较的判断过于主观，本文采用计算量化分析的方法对相关准则层权重进行修正。具体修正方法如下：
在执行合环操作时，要考虑合环瞬间产生的冲击电流的影响，过大的合环冲击电流，不仅可能造成电流速断保护动作，造成不必要的停电，更有可能造成开关爆炸等事故。合环瞬间馈线首端的冲击电流也是合环前的馈线电流与合环时附加环网的冲击环流叠加而成。按如图4所示模型对合环点全电流表达式进行推导。
合环过程中不考虑故障状态和非正常状态，即在正常情况下系统是三相对称运行的，因此可简化对其中一项进行分析。不计配电网中线路电纳，利用戴维南定理，从合环端口向网络看，合环暂态冲击环流模型如图4所示。上图中，R+jX表示合环后等值阻抗，U为合环时合环开关两端的电压向量差的有效值，δ表示合环时开关两端电压相角差。
合环后，图4所示的电路非其次微分方程为：
此微分方程的解就是合环冲击电流的全电流，它由两部分组成，第一部分是此方程的特解，它代表冲击电流的周期分量ic，即为合环稳态环流，第二部分称为自由分量或者称为非周期分量，记为iap可以解得：
式中，
为稳态环流有效值，
为合环等效模型的阻抗角。对于
解得：
iap＝Cexp(-t/T) (5)
式中T＝L/R为非周期分量衰减时间常数，
ω＝2πf。
整理可得合环冲击电流的全电流表达式为：
可由此式求得合环点合环冲击电流，即合环时i的最大值imax。
合环后无论是馈线首端的稳态电流还是冲击电流均与合环稳态环流有关。合环前联络开关两端电压向量图关系如图5所示，图5中δ为合环前联络开关两端电压的相角差，Ua、Ub，分别为合环前联络开关两侧的线电压向量值，则由余弦定理可知：
由于我们关心的是联络开关两侧电压有效值之差对于合环操作的影响，所以令合环前联络开关两侧电压有效值之差为△U，所以有：
在配电网中，电压的允许偏差值范围为±7％，取额定电压为10V，
的取值范围均在9.3kV～10.7kV之间，所以△U的取值范围在0kV～1.4kV之间。由于合环时需要考虑最严重的情况，因此可以将
取值10.7kV代入式(8)便可以得到此时可能出现的最大电压差如式(9)所示：
在合环操作中，结合可以求得已知的电压有效值之差与电压相角差下合环稳态环流可以近似表示为：
以互感器的额定电流ir值对合环点合环冲击电流及合环稳态环流进行标幺化，即：
定义合环点合环冲击电流及合环稳态环流对电流因素的影响权重分别为：
4.算例
以图3所示层次结构，对图2中K1、K3、K5三个合环点合环方案进行风险评估，得到不同层的元素权重如下：
表3不同层元素权重
得到不容方案组合权重如下：
表4方案层中要素对决策目标的排序权重
由此可见，在在不同点合环的风险大小为：K3>K5>K1。
实施例二
本实施例提供了一种基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估系统，包括：
层次分析结构模型构建模块，被配置为获取配电网带电合环倒负荷合环方案、需要进行配电网带电合环倒负荷地区的网架拓扑结构及设备参数，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型；
层次判断矩阵计算模块，被配置为基于层次分析结构模型，分别对每一中间层次中的因素进行两两比较，建立多个层次判断矩阵；
矩阵特征根计算模块，被配置为根据所述层次判断矩阵计算矩阵特征根，得到该层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重；
一致性检验模块，被配置为对所有的层次判断矩阵进行一致性检验；
风险等级评估模块，被配置为根据层次判断矩阵的综合权重大小，对所有的合环方案进行排序，得到不同合环方案的风险等级。
上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。
所提出的系统，可以通过其他的方式实现。例如以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时，可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另外一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，其特征在于，包括：
获取配电网带电合环倒负荷合环方案、需要进行配电网带电合环倒负荷地区的网架拓扑结构及设备参数，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型；
基于层次分析结构模型，分别对每一中间层中的因素进行两两比较，建立多个中间层次判断矩阵；
根据所述中间层次判断矩阵计算矩阵特征根，得到该中间层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重；
对所有的中间层次判断矩阵进行一致性检验；
根据中间层次判断矩阵的综合权重大小，对所有的合环方案进行排序，得到不同合环方案的风险等级。
2.如权利要求1所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，其特征在于，所述设备参数包括计划合环操作时间段内合环点两侧的运行方式、负荷大小、变压器档位及无功补偿投入情况，合环点两侧系统的架空线路、电缆、变压器、互感器、开关设备、无功补偿设的运行参数，以及合环操作地点所属的负荷类型区域和不同日期的保供电情况。
3.如权利要求1所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，其特征在于，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型，包括：
分析各网架拓扑结构的特点，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素；
确定影响各因素的子因素及其之间的因果关系，建立层次分析结构模型；
其中，相关因素包括电网运行因素、负荷分布情况、操作区域划分及社会因素，所述社会因素包括工作日、节假日及重要日程保供电三种情况，每种情况对应不同的电网运行安全稳定及电能质量要求。
4.如权利要求1所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，其特征在于，所述层次分析结构模型从上到下依次为目标层、中间层和合环方案层；其中，最上一层为目标层，最下一层为合环方案层，中间层包括多层准则层；
所述目标层用于给出合环操作风险评估等级，所述准则层用于对影响合环操作风险的各个指标排序和和根据实际情况进行划分；所述合环方案层包括典型的配电网带电合环倒负荷合环方案；
其中，影响合环操作风险的各个指标分别为：电网运行指标、负荷情况、操作区域、社会因素；
影响电网运行的指标分为合环点两侧电压差、合环电流、合环点两侧相角差；负荷情况的因素分为一般负荷、民用及重要工业负荷、医疗、政府保供电负荷以及重要大用户负荷；操作区域根据负荷分布标准划分为ABCD四种区域，其划分标准根据不同区域经济发展的实际情况及中低压配电网客观差异，能效评估指标基准值按照A、B、C、D四类区域选取；社会因素主要考虑工作日、节假日及重要日程保供电三种情况以及每种情况对应不同的电网运行安全稳定及电能质量要求。
5.如权利要求1所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，其特征在于，所述综合权重的计算，包括：
用第二层元素的比较矩阵的最大特征根λmax对应的特征向量作为第二层元素的权向量ω(2)；
同理，得到第三层对第二层各元素的权向量
则第三层的权向量矩阵为
因此，第三层对于目标层的组合权向量为ω(3)＝W(3)·ω(2)；
依次类推，若推至第h层，最终综合权重的为：
ω(h)＝W(h)·W(h-1)·W(h-2)…W(3)·ω(2)
其中，W(j)就是第j层对于第j-1层的权向量组成的权向量矩阵，计算出的综合权重的大小作为决策合环操作方案风险评估的定量依据，且权重越大，风险越高。
6.如权利要求1所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，其特征在于，采用计算量化分析的方法对每一层中间层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重进行修正，包括：
考虑不同合环方案中合环电流不同，对每一层中间层次判断矩阵中合环冲击电流和合环稳态环流对于电网运行中合环电流的影响权重进行修正；
利用合环前的馈线电流与合环时附加环网的冲击环流，确定合环后的合环冲击电流的全电流的表达式并进行求解，得到合环冲击电流；
利用合环前联络开环两侧电压有效值之差与电压相角差，确定合环后的合环稳态电流；
以互感器的额定电流值对合环点合环冲击电流及合环稳态环流进行标幺化；
得到合环点合环冲击电流及合环稳态环流对电流因素的影响权重。
7.如权利要求6所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法，其特征在于，所述合环冲击电流的全电流表达式为：
由此式求得合环点合环冲击电流，即合环时i的最大值imax；δ表示合环时开关两端电压相角差；Ic为稳态环流有效值，φ为合环等效模型的阻抗角；T＝L/R为非周期分量衰减时间常数，
ω＝2πf；
合环稳态环流表示为：
其中，U为合环时合环开关两端的电压向量差的有效值，合环前联络开关两侧电压有效值之差为△U，|Z|表示环路阻抗的模值。
8.基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估系统，其特征在于，包括：
层次分析结构模型构建模块，被配置为获取配电网带电合环倒负荷合环方案、需要进行配电网带电合环倒负荷地区的网架拓扑结构及设备参数，确定影响合环倒负荷操作风险的相关因素之间的因果关系，构建层次分析结构模型；
层次判断矩阵计算模块，被配置为基于层次分析结构模型，分别对每一中间层次中的因素进行两两比较，建立多个层次判断矩阵；
矩阵特征根计算模块，被配置为根据所述层次判断矩阵计算矩阵特征根，得到该层次判断矩阵对应的因素对上一层中因素的重要程度的权重；
一致性检验模块，被配置为对所有的层次判断矩阵进行一致性检验；
风险等级评估模块，被配置为根据层次判断矩阵的综合权重大小，对所有的合环方案进行排序，得到不同合环方案的风险等级。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于层次分析法的合环倒负荷操作风险评估方法中的步骤。
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|---|---|---|---|---|
| CN115357601A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种变电工作实时数据获取方法和系统 |
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| CN115357601B (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-24 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种变电工作实时数据获取方法和系统 |
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