一种配电网综合风险评估方法与流程

本发明涉及电力系统
技术领域：
，尤其涉及一种配电网综合风险评估方法。
背景技术：
：配电网的故障是影响电能质量和供电可靠性的重要因素，只有保证了配电网的安全稳定运行，才能够保证整个电网的安全可靠运行。因此，非常有必要开展更多的配电网安全防御领域的工作，对配电网的风险评估方法进行研究，通过对配电网进行风险评估，能够及时、全面地找到配电网的脆弱点和薄弱区域，进而提出防御和改进措施，有效地抑制事故的发生和扩大。虽然国内外在电力系统风险评估上仍处于起步阶段，尤其对于实时的故障概率预测仍然没有一个统一而有效的方案，但经过近几年科研及实践工作者的努力，总结出了配电网的风险评估主要分为四个方面：1)建立时变的设备停运模型；2)快速的风险评估方法；3)便于调度决策的在线风险指标；4)基于风险的预防控制决策。目前配电网风险评估主要通过建立元件的停运模型并计算相应的系统状态概率，结合统计的历史负荷特性(如年负荷水平)，利用风险概率与风险后果相乘的方法来计算风险，其存在的主要问题如下：1)由于风险评估结果已将事故发生概率和事故严重程度相乘，因此调度人员无法根据风险指标了解它们的具体构成，即无法得知事故发生的概率和事故的严重程度，这在一定程度上影响了系统调度人员的判断，并有可能导致错误的调度选择；2)由于通过统计的负荷数据来对建立的配电网模型进行分析，因此风险评估的结果往往是一段时期之内的计算结果，无法反映特定时刻的配电网风险水平，且使用的负荷数据是过去的负荷数据，需要借助负荷预测等手段来对未来的风险水平进行估计；3)通常只能采用离线分析的形式来进行风险评估，不能及时反映配电网出现的各类风险情况，容易导致更大规模的事故的发生，无法做到及时的事故预警。近些年来出现了一些配电网风险评估的新思路，主要围绕实时风险展开，通过对风险后果和风险发生概率进行定级来计算最终风险，但是这仅仅考虑了当前状态下的风险，而并没有考虑由于网架结构存在的不足所带来的潜在风险。鉴于当前配电网风险评估存在的上述问题，找出一种能够对配电网的风险水平进行全面有效评估的方法成为了亟待解决的问题。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于，提供一种配电网综合风险评估方法，既考虑配电网实时运行的风险水平，又考虑由于配电网本身网架结构缺陷所带来的潜在风险，全面反映出配电网的综合风险水平，同时引入风险定级对计算出来的综合风险进行等级划分，为配电网风险的优化提供参考和依据。为了解决上述技术问题，本发明提供一种配电网综合风险评估方法，包括：步骤S1，选取用于构建配电网风险评估指标体系的运行风险指标和网架风险指标；步骤S2，分别选取合理的指标值区间对每一个运行风险指标和网架风险指标进行风险等级划分，并设定对应的风险量化值区间；步骤S3，根据所述步骤S2确定的指标风险等级区间以及风险量化值区间计算每一个运行风险指标的风险等级和风险量化值；步骤S4，根据所述步骤S3计算得到的每一个运行风险指标的风险量化值，计算配电网运行风险等级及量化值；步骤S5，计算线路的故障概率，并计算单条线路故障引起的事故概率，对事故发生概率进行概率定级并确定事故发生概率量化值；步骤S6，对所述步骤S5中每一个事故发生后的后果进行分析，根据所述步骤S2确定的指标风险等级区间以及风险量化指标区间计算每一个事故发生后网架风险指标的风险等级和风险量化值；步骤S7，根据所述步骤S5得到的每一个事故的发生概率量化值和所述步骤S6得到的事故发生后网架风险指标的风险量化值，计算事故风险后果量化值，并计算配电网网架风险等级及量化值；步骤S8，根据所述步骤S4得到的配电网运行风险量化值和所述步骤S7得到的配电网网架风险量化值，计算配电网综合风险量化值，并确定配电网综合风险等级。其中，所述步骤S1中所述运行风险指标包括负荷损失风险、用户停电风险、重要用户停电风险、线路最高负载率、重载过载线路数目、变压器最高负载率和重载过载变压器数目共7个指标，所述网架风险指标包括故障后能量损失率、故障后用户时户数损失率和故障后重要用户损失共3个指标。其中，所述步骤S2具体包括：设定不同的风险等级，并根据风险程度对风险等级进行排序；对于每一个指标，设定对应于每一个风险等级的指标值区间；对于每一个风险等级，设定对应的风险量化值。其中，所述步骤S3具体包括：计算每一个运行风险指标的指标值；根据计算得到的运行风险指标的指标值确定运行风险指标的风险等级，并根据对应的风险量化值区间计算运行风险指标的风险量化值。其中，所述步骤S4具体包括：根据计算得到的每个运行风险指标的风险量化值，计算运行平均风险值和运行最高风险值；根据运行平均风险值和运行最高风险值，计算运行风险量化值，并确定运行风险等级。其中，所述步骤S5具体包括：计算线路的故障概率，并计算单条线路故障引起的事故概率；根据计算得到的事故发生概率，确定事故发生概率等级并计算事故发生概率量化值。其中，所述步骤S6具体包括：对每一个事故发生后的后果进行分析，计算网架风险指标的指标值；根据计算得到的网架风险指标的指标值确定网架风险指标的风险等级和风险量化值。其中，所述步骤S7具体包括：根据每一起事故发生后计算得到的网架风险指标的风险量化值，计算该事故发生后的事故风险后果量化值；根据事故发生的概率量化值，结合事故风险后果量化值计算该事故的事故风险值；对配电网所有可能发生的事故进行分析，计算得到每起事故发生后对应的事故风险值，并计算网架风险值；根据计算得到的网架风险值，确定网架风险等级和网架风险量化值。其中，所述步骤S8具体包括：根据计算得到的配电网运行风险量化值和配电网网架风险量化值，计算配电网综合风险量化值；根据计算得到的配电网综合风险量化值，确定配电网综合风险等级。其中，所述配电网综合风险量化值越大，配电网综合风险等级越低，则配电网综合风险评估越小。本发明实施例的有益效果在于：本发明提出了一种配电网综合风险评估方法，该方法既考虑了配电网实时运行的风险水平，又考虑了由于配电网本身网架结构缺陷所带来的潜在风险，全面反映出配电网的综合风险水平；风险指标的定义更加全面，涵盖了配电网风险的各个方面，既体现了线路和变压器的风险，又体现了事故发生后可能带来的风险损失，使得运行风险和网架风险的变化能够立即在综合风险上体现出来；在配电网综合风险的计算过程中，同时使用风险量化值和风险等级来体现风险水平，从定量和定性两个方面给人以直观认识，使调度运行人员对配电网的风险水平有更深入的认识，并且能够迅速找出应对风险的方案。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明实施例一种配电网综合风险评估方法的流程示意图。图2是本发明实施例中配电网综合风险评估指标体系示意图。图3是本发明实施例应用的3馈线14节点配电网示意图。具体实施方式以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。请参照图1所示，本发明实施例一提供一种配电网综合风险评估方法，包括：步骤S1，选取用于构建配电网风险评估指标体系的运行风险指标和网架风险指标；步骤S2，分别选取合理的指标值区间对每一个运行风险指标和网架风险指标进行风险等级划分，并设定对应的风险量化值区间；步骤S3，根据所述步骤S2确定的指标风险等级区间以及风险量化值区间计算每一个运行风险指标的风险等级和风险量化值；步骤S4，根据所述步骤S3计算得到的每一个运行风险指标的风险量化值，计算配电网运行风险等级及量化值；步骤S5，计算线路的故障概率，并计算单条线路故障引起的事故概率，对事故发生概率进行概率定级并确定事故发生概率量化值；步骤S6，对所述步骤S5中每一个事故发生后的后果进行分析，根据所述步骤S2确定的指标风险等级区间以及风险量化指标区间计算每一个事故发生后网架风险指标的风险等级和风险量化值；步骤S7，根据所述步骤S5得到的每一个事故的发生概率量化值和所述步骤S6得到的事故发生后网架风险指标的风险量化值，计算事故风险后果量化值，并计算配电网网架风险等级及量化值；步骤S8，根据所述步骤S4得到的配电网运行风险量化值和所述步骤S7得到的配电网网架风险量化值，计算配电网综合风险量化值，并确定配电网综合风险等级。以下对各步骤进行详细说明。如图2所示，步骤S1中，配电网运行风险评估指标体系具体包括运行风险指标和网架风险指标，其中运行风险指标包括负荷损失风险、用户停电风险、重要用户停电风险、线路最高负载率、重载过载线路数目、变压器最高负载率和重载过载变压器数目共7个指标，网架风险指标包括故障后能量损失率、故障后用户时户数损失率和故障后重要用户损失共3个指标。步骤S2中对每一个指标进行风险等级划分，并设定对应的风险量化值区间，具体过程如下：a)设定不同的风险等级，并根据风险程度对风险等级进行排序；b)对于每一个指标，设定对应于每一个风险等级的指标值区间；步骤S1所述的10个指标的风险等级划分情况及对应的指标值见表1所示，其中风险严重程度排序为(按照风险程度最高到最低的顺序)：一级以上风险>一级风险>二级风险>三级风险>三级以下风险。表1风险指标等级划分及对应指标值c)对于每一个风险等级，设定对应的风险量化值。上述10个指标的风险等级对应的风险量化值见表2所示，特别地，对于重要用户停电风险指标Rsys3和故障后重要用户损失指标CFU，各风险等级对应的风险量化值分别为100、80、70、60，且表1中的所有指标风险量化值下限为60。表2风险指标等级对应的风险量化值风险指标等级风险等级对应风险量化值三级以下风险90-100三级风险80-90二级风险70-80一级风险60-70一级以下风险60上述步骤S3计算每一个运行风险指标的风险等级和风险量化值，具体过程如下：a)各个运行风险指标的指标值的计算方法如下：负荷损失风险指标Rsys1：该指标反映负荷损失的程度，可以按照负荷损失占总负荷的百分比来衡量，也可以按照负荷损失的绝对值来衡量。用户停电风险指标Rsys2：该指标反映用户停电的情况，可以按照停电户数来衡量，也可以按照停电户数所占总户数的百分比来衡量。重要用户停电风险指标Rsys3：该指标反映重要用户停电的情况，按照重要用户的停电情况来衡量。线路最高负载率指标Rsys4：该指标反映重载或过载最严重的线路情况，按照所有线路中负载率最高的值来衡量。重载过载线路数目指标Rsys5：该指标反映系统中线路发生重载和过载情况的程度，可以按照处于重载过载状态的线路数目占总线路数目的比例来衡量，也可以直接按照处于重载过载状态的线路的数目来衡量，此处将负载率大于等于80％的线路视为重载过载线路。变压器最高负载率指标Rsys6：该指标反映重载或过载最严重的变压器情况，按照所有变压器中负载率最高的值来衡量。重载过载变压器数目指标Rsys7：该指标反映系统中变压器发生重载和过载情况的程度，可以按照处于重载过载状态的变压器数目占总变压器数目的比例来衡量，也可以直接按照处于重载过载状态的变压器的数目来衡量，此处中将负载率大于等于80％的变压器视为重载过载变压器。b)计算每一个运行风险指标的风险等级和风险量化值：根据收集到的配电网数据计算每一个指标的值，根据计算出来的指标值在表1中找出对应的风险指标等级，并结合表2计算出该指标的风险量化值，区间内的数值采用线性插值方法计算。上述步骤S4计算配电网运行风险等级及量化值，具体过程如下：a)首先分别计算风险指标Rsys1-Rsys7的风险量化值，记为A1-A7，利用下式计算运行平均风险值：RSYSA=Σi=17αiAi---(1)]]>式中：RSYSA为运行平均风险值；αi为风险指标Rsysi的权重，且满足可以利用层次分析法确定，也可以直接指定大小；Ai为风险指标Rsysi的风险量化值。b)然后利用下式计算运行最高风险值(即运行风险指标中风险最大的指标对应的风险量化值)：RSYSM=mini=1,2,3,4,5,6,7(Rsysi)---(2)]]>式中：RSYSM为运行最高风险值。c)利用下式计算运行风险量化值：RSYS＝γ1RSYSA+γ2RSYSM(3)式中：RSYS为运行风险量化值；γ1为运行平均风险值的权重，γ2为运行最高风险值的权重，且满足γ1+γ2＝1，可以利用层次分析法确定，也可以直接指定大小。d)根据计算出来的配电网运行风险量化值，结合表3确定配电网运行风险等级。表3运行风险等级及量化值上述步骤S5计算线路的故障概率，并计算单条线路故障引起的事故概率，对事故发生概率进行概率定级并确定事故发生概率量化值，具体过程如下：a)利用下式计算线路的故障概率：PF=σλλ+μ---(4)]]>式中：PF为线路的故障概率；λ为线路的故障率；μ为线路的修复率；σ为故障概率修正因子，取值见表4所示。表4故障概率修正因子取值表负载率0％-20％20％-40％40％-60％60％-80％80％-100％>100％σ0.950.9811.021.051.1b)假设某起事故是由配电网中第i条线路发生故障所引起的，则该起事故发生的概率PE为：PE=PFiΠj≠i(1-PFj)---(5)]]>同样地，根据计算得到的事故发生概率结合表5确定事故发生概率等级并计算事故发生概率量化值，将事故发生概率量化值记为LP，结果见表5所示。表5事故发生概率等级及量化值事故发生概率PE事故发生概率等级事故发生概率量化值LP<10-5三级80-10010-5-10-4二级70-80>10-4一级60-70上述步骤S6计算每一个事故发生后网架风险指标的风险等级和风险量化值，具体过程如下：a)对于步骤S5中每一个事故发生后的后果进行分析，分别计算步骤S1中3个网架风险指标的指标值，计算方法如下：故障后能量损失率CFE：该指标反映发生故障后整个配电网的能量损失情况，利用式(6)计算。CFE=Σi=1NFC(SFLiγFLi)Σj=1NSC(SSLjγSLj)TFL---(6)]]>式中：ρFE为故障后负荷损失率；SFL为负荷损失容量；SSL为系统总容量；NFC为故障后所有损失的用户数；NSC为系统总用户数；为第i个损失用户的容量；为系统第j个用户的容量；为第i个被切除用户的等级因子；为系统第j个用户的等级因子，等级因子均在0到1之间，且用户越重要则等级因子越大；TFL为故障修复时间。故障后用户时户数损失率CFC：该指标反映发生故障后整个配电网中的用户损失情况，利用式(7)计算。CFC=Σi=1NFCγFLiΣj=1NSCγSLjTFL---(7)]]>故障后重要用户损失CFU：对配电网的风险评估而言，由于重要用户的影响与普通用户相比通常是不同的，因此故障是否会造成重要用户的停电往往是一个重点关注的方面，所以将重要用户的损失作为一个单独的指标，按照故障后重要用户的停电情况来衡量。b)根据上述3个网架风险指标的计算结果，结合步骤S2中表1和表2确定每一个网架风险指标风险等级和风险量化值。上述步骤S7计算事故风险后果量化值，并计算配电网网架风险等级及量化值，具体过程如下：a)设某一个事故发生后，根据步骤S5计算得到的各个网架风险指标值为CFE、CFC和CFU，结合表1和表2得到相应的网架风险指标风险量化值为LFE、LFC和LFU，则利用下式计算该事故发生后的事故风险后果量化值：LF＝β1LFE+β2LFC+β3LFU(8)式中：LF为事故风险后果量化值；LFE、LFC和LFU分别为指标CFE、CFC和CFU对应的风险量化值；β1、β2和β3为对应权重，且满足β1+β2+β3＝1，可以利用层次分析法确定，也可以直接指定大小。b)根据步骤S5计算该事故发生的概率量化值LP，并结合计算得到的该事故发生后的事故风险后果量化值LF，利用下式计算该事故的事故风险值：LR＝ω1LP+ω2LF(9)式中：LR为事故风险值；LP为事故发生概率量化值；LF为事故风险后果量化值；ω1和ω2为对应的权重，且满足ω1+ω2＝1，可以利用层次分析法确定，也可以直接指定大小。c)对配电网所有可能发生的线路故障事故(不考虑多重故障)进行分析，计算得到每起事故发生后对应的事故风险值，利用下式计算网架风险值：LG=Σi=1NB[Σj=1NSiLRi(j)]Σi=1NB[ϵiLRi(j)‾]---(10)]]>式中：LG为网架风险值；NB为配电网线路数目；NSi为第i条线路故障后对应的转供方案数目，取值为0、1、2、3，在超过3种转供方案的情况下，计算时只取数值最大的3种方案；为第i条线路故障后对应的第j个转供方案的事故风险值，当NSi＝0时的值取为第i条线路故障后失负荷情况下的事故风险值；当NSi≠0时当NSi＝0时εi为第i条线路故障的网架风险惩罚因子，为了使惩罚因子能适应电网规模，不同分值内的惩罚因子的取值不同，取值情况见表6所示。表6网架风险惩罚因子表d)根据计算得到的网架风险值，结合表7确定网架风险等级和网架风险量化值，将网架风险等级量化值记为RGRI。表7网架风险等级及量化值上述步骤S8计算配电网综合风险量化值，并确定配电网综合风险等级，具体过程如下：根据步骤S4计算得到的配电网运行风险量化值以及步骤S7计算得到的配电网网架风险量化值，利用下式计算配电网综合风险量化值：RCOM＝θ1RSYS+θ2RGRI(11)式中：RCOM为综合风险量化值；RSYS为运行风险量化值；RGRI为网架风险量化值；θ1和θ2为对应权重，且满足θ1+θ2＝1，可以利用层次分析法确定，也可以直接指定大小。最终计算出来的综合风险量化值越大则配电网风险越小，并根据表8确定综合风险等级。表8配电网综合风险等级表综合风险等级综合风险量化值三级以下风险90-100三级风险80-90二级风险70-80一级风险60-70一级以上风险60为了表明本发明实施例的配电网综合风险评估方法能够准确地反应出配电网的综合风险情况，本实施例对如图3所示的3馈线14节点的配电网进行综合风险评估。图3中节点1、节点2和节点3为馈入节点，其余节点为负荷节点，初始运行状态下线路5-11、线路10-14和线路7-16上的联络开关均处于打开状态。为了模拟实际系统，各个负荷节点的用户等级在0-1之间随机取得，用户数在1-10之间随机取得，并假设同一节点的所有用户的等级因子都相同。风险评估周期设定为1年，各条支路故障属性见表9所示。表9支路故障属性表首先对原配电系统在初始运行状态下的风险值进行计算，然后去掉配电系统中的5-11的联络开关再次对风险值进行计算，最后对上述2种情况下的综合风险值进行对比。计算结果见表10和表11所示，表10中转供方案事故风险值一列下带括号的数字表示失负荷的情况，初始运行状态下所有的联络开关均打开，计算过程中各个权重的取值情况为：α1＝…＝α7＝1/7，γ1＝0.2,γ2＝0.8，β1＝0.3,β2＝0.3,β3＝0.4，ω1＝0.4,ω2＝0.6，θ1＝0.5,θ2＝0.5。表10事故风险值分析表11风险评估结果对比以表10中原配电系统中故障支路1-4和9-12的计算结果为例进行事故风险值的计算说明。支路1-4故障后，转供方案有以下两个：1)合5-11支路的开关；2)合7-16支路的开关。对于方案1)而言，其事故后果量化值为100，事故概率量化值为82，因此其事故风险值为96.4；对于方案2)而言，其事故后果量化值为100，事故概率量化值为82，因此其事故风险值为96.4。支路9-12故障后，由于没有对应的转供方案，因此只能对负荷节点12进行切负荷操作，其事故后果量化值为92.05，事故概率量化值为90，因此其事故风险值为91.64。以表11中原配电系统为例进行计算说明。在运行风险方面，除了线路最高负载率指标的风险量化值为94.33以外，其余指标的风险量化值均为100，因此可得运行平均风险值为99.19，运行最高风险值为94.33，计算得到运行风险量化值为95.31，并根据表3得到运行风险等级为三级以下风险。在网架风险方面，根据表10中的转供方案数目和转供方案事故风险值，结合式(10)和表6可以计算得到网架风险值为1.23，因此根据表7计算得到网架风险量化值为91.16，以及网架风险等级为三级以下风险。在综合风险方面，根据计算得到的运行风险量化值和网架风险量化值，可以计算得到综合风险量化值为91.57，并根据表8得到综合风险等级为三级以下风险。由表10中数据可以看出，去掉一个联络开关后，线路发生故障后的转供方案明显减少(如支路1-4，6-7，2-8，8-9等)，转供方案的事故风险值也有所减小(即事故风险变大)，这在表11中也得到了相应的体现，整个配电系统的综合风险量化值明显下降，综合风险等级提高。造成上述结果的主要原因是，联络开关的减少导致配电网发生事故后可转供的线路变少，因此在不得已的情况下只能采取切负荷的措施，而切负荷带来的损失要大于负荷转供的损失，即便是那些不需要切负荷的事故，其转供方案的数目变少也会导致风险水平的提升，最终会在综合风险上体现出来。上述算例中网架风险值由1.23变为0.3，对应的网架风险量化值也由91.16变为80.55，综合风险量化值由91.57变为82.02，网架风险等级和综合风险等级由三级以下风险变为三级风险，可以看出去掉5-11联络开关后配电网的风险水平明显提高，这准确地反映出了系统风险水平的变化。通过上述说明可知，实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明提出了一种配电网综合风险评估方法，该方法既考虑了配电网实时运行的风险水平，又考虑了由于配电网本身网架结构缺陷所带来的潜在风险，全面反映出配电网的综合风险水平；风险指标的定义更加全面，涵盖了配电网风险的各个方面，既体现了线路和变压器的风险，又体现了事故发生后可能带来的风险损失，使得运行风险和网架风险的变化能够立即在综合风险上体现出来；在配电网综合风险的计算过程中，同时使用风险量化值和风险等级来体现风险水平，从定量和定性两个方面给人以直观认识，使调度运行人员对配电网的风险水平有更深入的认识，并且能够迅速找出应对风险的方案。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。当前第1页1 2 3