CN115456410A - 一种电网风险的评估方法及评估系统 - Google Patents

一种电网风险的评估方法及评估系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于电网风险评估领域，尤其涉及一种电网风险的评估方法及评估系统，该方法包括步骤1、采集电网相关风险信息数据，筛选多余数据并将相关数据整合，生产相应可能出现的风险场景，确定相应风险场景模型；步骤2、基于风险场景模型，采用蒙特卡罗方法对各个风险因素和其构建的风险场景进行模拟仿真分析，评估风险场景出现的概率；步骤3、分别对每类风险场景中的确定性电网风险进行分析评估；步骤4、基于评估结果，结合事先设定好的风险预警等级标准，根据用户的选择和需要，最终发布电网风险等级；本发明打破了配电网各种数据源系统壁垒，对多种信息源提供的数据进行有效融合，充分利用了已有调度信息系统的基础和电力企业风险定级标准。

Description

一种电网风险的评估方法及评估系统
技术领域
本发明属于电网风险评估领域，尤其涉及一种电网风险的评估方法及评估系统。
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。
电网运行时时刻刻都存在着风险，越来越多的电力设备被投入到电网系统中，这使得电网的结构越来越庞大和复杂，同时，各种不确定风险正在影响电网的安全稳定运行，因此，必须全面了解电网运行的风险因素，完善相应的相应的运行风险评估系统。风险评估是对可能对电网运行安全产生影响的事件或状态发生的可能性以及后果进行组合、量化、并确定风险等级，传统的电网风险评估理论及技术侧重于从宏观层面建立风险评估及预警体系，采用的数据来源单一，数据量少，建立的风险评估模型与数据的关联性不强，给出的风险评估指标单一、片面；因此，需要充分利用现有调度系统的基础条件，研究搭建电网风险评估系统，给出精准风险预警结果，为电网运行人员提供的决策依据提供可靠的技术支撑。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种电网风险的评估方法及评估系统。
为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种电网风险的评估方法，包括以下步骤：
步骤1、基于各种智能化、自动化信息系统，采集电网相关风险信息数据，筛选多余数据并将相关数据整合，生产相应可能出现的风险场景，确定相应风险场景模型；
步骤2、基于风险场景模型，采用蒙特卡罗方法对各个风险因素和其构建的风险场景进行模拟仿真分析，评估风险场景出现的概率；
步骤3、分别对每类风险场景中的确定性电网风险进行分析评估，从电网设备，运行方式，检修，一次能源以及薄弱环节方面对电网运行进行综合评估；
步骤4、基于评估结果，结合事先设定好的风险预警等级标准，根据用户的选择和需要，最终发布电网风险等级。
进一步的，所述风险场景包括：根据电网拓扑信息、检修计划数据、发电计划数据、负荷预测数据获取预测的电网运行风险场景；
根据设备状态评价数据获取单一设备的预想故障风险场景；
根据电网检修计划数据获取电网检修风险场景；
根据煤情、水情数据获取电网一次能源供应风险场景。
进一步的，在所述概率评估中，基于设备状态评价以及气象信息系统获取的基础数据，确定设备的停运概率和等级；
进一步的，所述的蒙特卡罗方法为：
对于有n个元件的场景，场景的一个维数为n的状态矢量行矩阵，通过将每个元件的失效停运概率与计算机产生的[0,1]之间的随机数进行对比，来判断元件是否处于失效状态，若随机数小于元件失效概率，则判断元件处于失效状态；
在满足元件抽样次数后，通过下式计算该场景的失效概率：
Figure BDA0003847480500000021
其中，M为总的抽样次数，m(s)是在抽样中场景状态出现的次数；
所述的设备状态评价包括：从PMS系统中读取变压器、输电线路、电缆、母线、开关风险因素的状态评估结果；
进一步的，确定性风险评估包括：对电网运行状态和预想事故状态下进行电网的安全分析与评估，从主变/线路重载、电压越线、频率越线、备用不足、水情/煤情不足方面对电网的安全问题和隐患进行综合分析。
进一步的，对运行方式风险场景进行潮流分析，计算获得线路潮流越线信息和母线电压偏离信息；对一次能源供应风险场景进行充裕性分析，获得煤情、水情供应不足信息，对检修风险场景进行统计分析，获得检修风险信息，对单一设备预想故障场景进行电网拓扑分析，获得电网场站薄弱环节信息。
进一步的，所述的数据来源包括但不限于EMS系统、DMIS系统、PMS系统、IDP系统。
进一步的，所述电网风险等级包括：一级事件、二级事件、三级事件、四级事件、五级事件和无风险。
本发明第二方面提供了一种电网风险的评估系统，包括，
数据获取模块，被配置为：整合各个系统的数据资源，获取建立风险场景模型所需的数据，确定相应风险场景模型；
风险场景的概率评估模块，被配置为：基于风险场景模型，采用蒙特卡罗方法对各个风险因素和其构建的风险场景进行模拟仿真分析，评估风险场景出现的概率；
确定性电网风险评估模块，被配置为：分别对每类风险场景中的确定性电网风险进行分析评估，从电网设备，运行方式，检修，一次能源以及薄弱环节方面对电网运行风险进行综合评估；
电网风险等级评估模块，被配置为：基于评估结果，结合事先设定好的风险预警等级标准，根据用户的选择和需要，最终发布电网风险等级。
本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种电网风险的评估方法中的步骤。
本发明第四方面提供了电子设备，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程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的一种电网风险的评估方法中的步骤。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本发明打破了配电网各种数据源系统壁垒，对多种信息源提供的数据进行有效融合，充分利用了已有调度信息系统的基础和电力企业风险定级标准，为准确进行配电网风险辨识提供数据支撑。
本发明考虑到经济损失、环境影响、社会影响、设备、生产活动、控制方法等多重因素，制定了包含风险全过程的闭环管理系统。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
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为第一个实施例的方法流程图；
图2为第二个实施例的系统组成图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，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。
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，一种电网风险的评估方法，包括以下步骤：
步骤1、基于各种智能化、自动化信息系统，采集电网相关风险信息数据，筛选多余数据并将相关数据整合，生成相应可能出现的风险场景，确定相应风险场景模型；
步骤2、基于风险场景模型，采用蒙特卡罗方法对各个风险因素和其构建的风险场景进行模拟仿真分析，评估风险场景出现的概率，根据该概率分析风险发生的后果以及严重程度；
步骤3、分别对每类风险场景中的确定性电网风险进行分析评估，从电网设备，运行方式，检修，一次能源以及薄弱环节方面对电网运行进行综合评估；
步骤4、基于评估结果，结合事先设定好的风险预警等级标准，根据用户的选择和需要，最终发布电网风险等级；
在步骤1中，所述数据的来源包括但不限于从调度自动化系统、配电自动化系统、配电营销系统、设备状态检修系统、地理信息系统、气象信息系统、95598系统、用电信息采集系统、EMS系统、DMIS系统、IDP系统、PMS系统、故障录波系统、污秽信息系统、雷电监测系统等各种信息化、自动化、智能化系统中获取的电网运行的实时数据、历史数据和预测数据，网络及设备的参数属性数据，地理信息的空间数据，天气预报信息，音频/视频数据、电网煤情、水情数据等。
所述风险场景包括：根据电网拓扑信息、检修计划数据、发电计划数据、负荷预测数据获取预测的电网运行风险场景；
根据设备状态评价数据获取单一设备的预想故障风险场景；
根据电网检修计划数据获取电网检修风险场景；
根据煤情、水情数据获取电网一次能源供应风险场景。
所述评估风险场景出现的概率包括：对变压器、输电线路、电缆、母线、开关风险因素的状态进行评估。
在步骤2中，蒙特卡罗(Monte Carlo)方法，又称随机抽样或统计试验方法，属于计算数学的一个分支，它是在上世纪四十年代中期为了适应当时原子能事业的发展而发展起来的。传统的经验方法由于不能逼近真实的物理过程，很难得到满意的结果，而蒙特卡罗方法由于能够真实地模拟实际物理过程，故解决问题与实际非常符合，可以得到很圆满的结果。
蒙特卡罗方法的基本思想：当所要求解的问题是某种事件出现的概率，或者是个随机变量的期望值时，它们可以通过某种“试验”的方法，得到这种事件出现的频率，或者这个随机变数的平均值，并用它们作为问题的解。在这里蒙特卡罗通过试验模拟仿真电网风险出现的概率，根据该概率分析风险发生的后果以及严重程度。
在所述概率评估中，基于设备状态评价以及气象信息系统获取的基础数据，确定设备的停运概率和等级；
所述的设备状态评价包括：从PMS系统中读取变压器、输电线路、电缆、母线、开关风险因素的状态评估结果；
所述的蒙特卡罗方法为：
对于有n个元件的场景，场景的一个维数为n的状态矢量行矩阵，通过将每个元件的失效停运概率与计算机产生的[0,1]之间的随机数进行对比，来判断元件是否处于失效状态，若随机数小于元件失效概率，则判断元件处于失效状态；
在满足元件抽样次数后，通过下式计算该场景的失效概率：
Figure BDA0003847480500000061
其中，M为总的抽样次数，m(s)是在抽样中场景状态出现的次数。
在步骤3中，确定性电网风险评估包括：对电网运行状态和预想事故状态下进行电网的安全分析与评估，从主变/线路重载、电压越线、频率越线、备用不足、水情/煤情不足方面对电网的安全问题和隐患进行综合分析。
具体的，对运行方式风险场景进行潮流分析，计算获得线路潮流越线信息和母线电压偏离信息；对一次能源供应风险场景进行充裕性分析，获得煤情、水情供应不足信息，对检修风险场景进行统计分析，获得检修风险信息，对单一设备预想故障场景进行电网拓扑分析，获得电网场站薄弱环节信息。
在步骤4中，确定性风险评估更直观且方便理解，而概率性风险评估更为全面更具有合理性，从保守评估和精确评估两方面为电网运行人员提供跟更全面的支持。
概率评估与安全分析评估的结果能够在设备级上从不同的方面表征电网的运行风险水平，但是不同的指标量纲各异难以让用户充分理解含义，因此，为了更直观的表示电网运行风险，基于评估结果，结合事先设定好的风险预警等级标准，根据用户的选择和需要，最终发布电网风险等级；
所述电网风险等级包括：一级事件、二级事件、三级事件、四级事件、五级事件和无风险。
实施例二
本实施例公开了一种电网风险的评估系统，包括，
数据获取模块，被配置为：整合各个系统的数据资源，获取建立风险场景模型所需的数据，确定相应风险场景模型；
风险场景的概率评估模块，被配置为：基于风险场景模型，采用概率与数理统计方法对各个风险因素和其构建的风险场景进行分析，评估风险场景出现的概率；
确定性电网风险评估模块，被配置为：分别对每类风险场景中的确定性电网风险进行分析评估，从电网设备，运行方式，检修，一次能源以及薄弱环节方面对电网运行进行综合评估；
电网风险等级评估模块，被配置为：基于评估结果，结合事先设定好的风险预警等级标准，根据用户的选择和需要，最终发布电网风险等级。
实施例三
本实施例的目的是提供计算机可读存储介质。
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本公开实施例1所述的一种电网风险的评估方法中的步骤。
实施例四
本实施例的目的是提供电子设备。
电子设备，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程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的一种电网风险的评估方法中的步骤。
以上实施例二、三和四的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本发明中的任一方法。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
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)

1.一种电网风险的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采集电网相关风险信息数据，筛选多余数据并将相关数据整合，生产相应可能出现的风险场景，确定相应风险场景模型；
步骤2、基于风险场景模型，采用蒙特卡罗方法对各个风险因素和其构建的风险场景进行模拟仿真分析，评估风险场景出现的概率；
步骤3、分别对每类风险场景中的确定性电网风险进行分析评估，从电网设备，运行方式，检修，一次能源以及薄弱环节方面对电网运行风险进行综合评估；
步骤4、基于评估结果，结合事先设定好的风险预警等级标准，根据用户的选择和需要，最终发布电网风险等级。
2.如权利要求1所述的一种电网风险的评估方法，其特征在于，所述风险场景包括：根据电网拓扑信息、检修计划数据、发电计划数据、负荷预测数据获取预测的电网运行风险场景；
根据设备状态评价数据获取单一设备的预想故障风险场景；
根据电网检修计划数据获取电网检修风险场景；
根据煤情、水情数据获取电网一次能源供应风险场景。
3.如权利要求1所述的一种电网风险的评估方法，其特征在于，
在所述概率评估中，基于设备状态评价以及气象信息系统获取的基础数据，确定设备的停运概率和等级；
所述的设备状态评价包括：从PMS系统中读取变压器、输电线路、电缆、母线、开关风险因素的状态评估结果；
所述的蒙特卡罗方法为：
对于有n个元件的场景，场景的一个维数为n的状态矢量行矩阵，通过将每个元件的失效停运概率与计算机产生的[0,1]之间的随机数进行对比，来判断元件是否处于失效状态，若随机数小于元件失效概率，则判断元件处于失效状态；
在满足元件抽样次数后，通过下式计算该场景的失效概率：
Figure FDA0003847480490000021
其中，M为总的抽样次数，m(s)是在抽样中场景状态出现的次数。
4.如权利要求1所述的一种电网风险的评估方法，其特征在于，确定性风险评估包括：对电网运行状态和预想事故状态下进行电网的安全分析与评估，从主变/线路重载、电压越线、频率越线、备用不足、水情/煤情不足方面对电网的安全问题和隐患进行综合分析。
5.如权利要求4所述的一种电网风险的评估方法，其特征在于，对运行方式风险场景进行潮流分析，计算获得线路潮流越线信息和母线电压偏离信息；对一次能源供应风险场景进行充裕性分析，获得煤情、水情供应不足信息，对检修风险场景进行统计分析，获得检修风险信息，对单一设备预想故障场景进行电网拓扑分析，获得电网场站薄弱环节信息。
6.如权利要求1所述的一种电网风险的评估方法，其特征在于，所述的数据来源包括但不限于EMS系统、DMIS系统、PMS系统、IDP系统。
7.如权利要求1所述的一种电网风险的评估方法，其特征在于，所述电网风险等级包括：一级事件、二级事件、三级事件、四级事件、五级事件和无风险。
8.一种电网风险的评估系统，其特征在于：包括，
数据获取模块，被配置为：整合各个系统的数据资源，获取建立风险场景模型所需的数据，确定相应风险场景模型；
风险场景的概率评估模块，被配置为：基于风险场景模型，采用蒙特卡罗方法对各个风险因素和其构建的风险场景进行模拟仿真分析，评估风险场景出现的概率；
确定性电网风险评估模块，被配置为：分别对每类风险场景中的确定性电网风险进行分析评估，从电网设备，运行方式，检修，一次能源以及薄弱环节方面对电网运行风险进行综合评估；
电网风险等级评估模块，被配置为：基于评估结果，结合事先设定好的风险预警等级标准，根据用户的选择和需要，最终发布电网风险等级。
9.计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的一种电网风险的评估方法中的步骤。
10.电子设备，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任一项所述的一种电网风险的评估方法中的步骤。
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