一种电网安全综合指标确定方法
【专利摘要】本发明涉及一种电网安全综合指标确定方法，该方法包括：根据实际电网调研结果选取15项电网安全基础指标，结合指标结构性、指标适应性和量纲一致性确定计算公式；采用层次分析法对15项基础指标在综合指标下的初始权重进行计算；利用变权重惩罚函数对步骤2)得到的权重进行修正；采用最终权重对电网安全综合指标进行计算；电网运行状态安全等级划分及展示；电网安全指标运行轨迹图绘制。本发明从工程实用化角度筛选电网安全基础指标并设计计算公式，在层次分析法计算得到各权重的基础上引入变权重惩罚函数对重载或越限指标权重进行修正，并确定电网当前及未来态势，以电网安全指标运行轨迹图来为调度人员提供直观的电网态势监视手段。
【专利说明】一种电网安全综合指标确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力【技术领域】的确定方法，具体涉及一种电网安全综合指标确定 方法。
【背景技术】
[0002] 特高压智能电网建设，特高压电网、交直流混联和新能源的发展，互联电网的复杂 程度越来越高，电网运行状态量和信息量成几何级数增长，虽然用常规分类指标逐一表述 电网状态，可以翔实反映电网安全情况，却无法直观感知电网安全整体情况。当系统当前突 然遭遇事故或者未来即将发生危险时，调度员面对海量数据和各种分类指标，往往无法及 时准确感知，这给电网的安全带来了极大隐患。因此，需要从庞大的电网运行信息中提炼、 综合，建立起高度概括而又能准确反映电网整体安全水平的指标。
[0003] 本发明人对现有技术的大量研究，尤其对于基础指标的选取计算已有较多文献和 专利等已有技术进行研究发现这些技术停留在理论研究阶段，难于解决实际电网中的中存 在的技术问题。各研究采用的指标计算方法千姿百态，应用在对量纲统一，意义一致要求较 高的综合指标计算中存在困难，需要后期处理。在确定指标权重方面，国内外的研究也很 多，有用基于主观经验的层次分析法、专家法、模糊评价法等，有用基于客观历史数据的熵 权法、变异系数法、主成分分析法等。这些权重计算方法，在得到指标权重后，直接用于聚合 综合指标，会带来关键信息湮没的问题，即某些指标的重载和越限因为聚合无法体现在综 合指标的表征上，会给调度员的监视和控制带来困难。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电网安全综合指标确定方法，本 发明从工程实用化角度筛选电网安全基础指标并设计了计算公式，在层次分析法计算得到 的各权重基础上引入变权重惩罚函数对重载或越限指标权重进行修正，根据设计的电网运 行状态安全等级划分原则确定电网当前及未来态势，以包含历史、当前和未来电网态势的 电网安全指标运行轨迹图来为调度人员提供直观的电网态势监视手段。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] 本发明提供一种电网安全综合指标确定方法，其改进之处在于，所述方法包括下 述步骤：
[0007] 1)选取15项电网安全基础指标，结合指标结构性、指标适应性和量纲一致性设计 计算公式；
[0008] 2)用层次分析法计算15项基础指标在电网安全综合指标下的权重；
[0009] 3)利用变权重惩罚函数确定最终权重；
[0010] 4)用最终权重计算电网安全综合指标；
[0011] 5)划分及展示电网运行状态安全等级；
[0012] 6)绘制电网安全综合指标运行轨迹图。
[0013] 进一步地，所述步骤1)中，15项电网安全基础指标包括线路负载率指标、变压器 负载率指标、断面潮流指标、频率指标、电压指标、有功备用指标、电压稳定指标、短路电流 指标、静态稳定指标、静态安全分析指标、暂态稳定指标、动态稳定阻尼比指标、失负荷率指 标、断线率指标和负荷变化指标；各指标的计算表达式如下：
[0014] (1)线路负载率指标：
[0015]
【权利要求】
1. 一种电网安全综合指标确定方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤： 1) 选取15项电网安全基础指标，结合指标结构性、指标适应性和量纲一致性设计计算 公式； 2) 用层次分析法计算15项基础指标在电网安全综合指标下的权重； 3) 利用变权重惩罚函数确定最终权重； 4) 用最终权重计算电网安全综合指标； 5) 划分及展示电网运行状态安全等级； 6) 绘制电网安全综合指标运行轨迹图。
2. 如权利要求1所述的电网安全综合指标确定方法，其特征在于，所述步骤1)中，15 项电网安全基础指标为分别按式（1)?（15)表示的指标： (1) 线路负载率指标：
式中：IH为线路电流值为线路热稳限值；NL为线路总个数；a i为修正因子， 750kV以上电压等级的设备，取1. 2, 500kV电压等级的设备，取1. 1，220kV电压等级的设备， 取1.0，110kV电压等级设备，取0.9,35kV电压等级设备，取0.8 ; (2) 变压器负载率指标：
(越限或重载） <2>； 式中：Sti为变压器视在功率；Stuim为变压器额定容量；NT为变压器总个数；(3) 断面潮流指标：
(越限或重载） <3>； 式中：Psi为断面传输功率；Psuim为断面传输限值；NS为断面个数； (4) 频率指标：
式中：f为当前系统频率；fN为额定频率；Λ 为安全频率偏差值，取0. 2Hz ; (5) 电压指标：
(_厕 式中％为母线电压；Vi _和Vi _分别为母线电压的上限值和下限值；NBUS为母线条 数； (6) 有功备用指标：
式中：PSK为有功旋转备用容量；PSIUim为有功旋转备用容量的最低限值，取系统最大负 荷的10% ;SR表示系统备用； (7) 电压稳定指标：
式中：Pd〇为当前系统负荷功率；pd_max为连续潮流算出的系统静态稳定最大负荷值； (8) 短路电流指标：
式中：ISh〇rt表示短路电流；Imax表示短路电流限额； (9) 静态安全分析指标
(10) 静态稳定指标：
式中：匕为某一运行情况下的输送功率；PM为极限功率； (11) 暂态稳定指标：
式中：Δ 5">?为最大功角差；Δ SSm为功角差最大限值，取180° ; (12) 动态稳定阻尼比指标：
式中：η为预想故障集下系统最小阻尼比；nmin为故障后的特殊运行方式下系统最小 允许阻尼比，取0.01 ; (13) 断线率指标：
式中：NUut为支路切除数；NLMti().max为系统允许最大断线率，取0. 2 ; (14) 失负荷率指标：
式中：pd^为失负荷功率量；ro为总负荷量；PDMti().max为系统允许最大失负荷率，取 0. 15 ； (15) 负荷变化指标：
式中：Pdpeak为负荷峰值；vHse/drop为负荷上升或下降速率，nlim为负荷异常变化率因 子，取 0.005。
3. 如权利要求1所述的电网安全综合指标确定方法，其特征在于，所述步骤3)中，当电 网安全基础指标到达惩罚门槛的时候，利用下式（16)表达的变权重惩罚函数修正电网安 全基础指标权重：
式中：w(0)为各基础指标初始权重；xthrashaLd为重载惩罚门滥；X为基础指标值。
4. 如权利要求1所述的电网安全综合指标确定方法，其特征在于，所述步骤5)中，电网 运行状态安全等级划分为安全区、预警区和危险区； 在区域划分中，分别设置了五个刻度点："〇"、历史最好值xhis.best、历史平均值x his.ave、 惩罚门槛值 Xthreshold 矛口 1 ; " 1"作为安全限值，是电网运行状态安全等级的关键刻度点；指标超过" 1"认为电网进 入危险区，需要采取措施，超过"1"的门槛越大，电网越危险； 当到达惩罚门槛值Xthresh()ld指标水平时，电网进入预警区，调度员需要密切留意关注电 网态势； 历史平均值xhis.ave和历史最好值xhis.best，分别反映历史上指标的平均水平和最好水 平，起到当前和历史水平的参考对照作用； "〇"是指标的最低限值，表达指标的最安全状态，在〇-xthMsh()ld区间以内是指标的安全 区。 结合可视化展示，分别将处于安全区、预警区和危险区的指标以绿色、橙色和红色表 示，便于调度员捕捉到系统异常指标；该电网运行状态安全等级划分方法既用于基础指标 安全等级划分，也用于综合指标安全等级划分。
5.如权利要求1所述的电网安全综合指标确定方法，其特征在于，所述步骤6)中，电网 安全运行轨迹图为一段时间内电网安全指标的时序图，描绘历史、当前和未来时段构成的 连续时间段内电网安全变化过程； 指标曲线图包含：电网安全指标历史轨迹曲线，反映电网安全历史指标情况；电网安 全当前指标点，反映电网安全指标当前值；电网安全未来轨迹曲线，反映电网安全未来一段 时间电网指标情况； 每进行一次电网安全综合指标计算会在时间轴上新增当前电网运行轨迹点并重新描 绘未来轨迹曲线。
【文档编号】G06Q50/06GK104252686SQ201410403673
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】徐鹏, 李峰, 杨胜春, 姚建国, 杨争林, 於益军, 冯树海, 王勇, 汤必强, 石飞, 王礼文, 潘玲玲, 李烽, 刘俊, 郭晓蕊 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司南通供电公司