一种配电网安全运行管控方法与流程

所属技术领域

本发明涉及输配电领域，具体涉及一种配电网安全运行管控方法。

背景技术：

智能配电网是电网的重要组成部分，随着近年来用户对电能质量的要求日益提高，配电网整体性能的提高己经成为电力行业可持续和健康发展的重要内容。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。

随着新能源并网容量的迅速增大，出力的不确定性对电力系统的影响也越来越大。为此，有必要考虑新能源出力不确定性，对电网运行进行风险评估，提前掌握电网运行存在的风险，及时采取措施抵御风险，以保证电网运行安全。

光伏发电作为新能源中最具有经济发展前景的一种发电形式，逐渐受到各国的重视并得到广泛的开发和利用。然而随着大规模光伏接入电网，其随机性、间歇性和扰动性等特性给电力系统安全运行带来很大挑战，常常引起线路过载、电压越限等事故的发生。对线路过载等进行风险控制可以达到减小系统风险的目的，对电力系统安全稳定与运行具有非常重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明提供一种配电网安全运行管控方法，该方法通过获取配电网设备的当前运行数据以及健康运行过程中历史运行数据，构建故障概率模型，可快速确定配电网运行风险；当配电网存在运行风险时，该方法可将运行状态和样本库中的样本进行快速比对，若样本库中存在与目标状态相同或相似的样本，借鉴样本的控制策略快速生成目标状态的控制策略；本发明与现有技术相比，具有复杂性低、评估效率高，控制策略准确，执行快速等优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种配电网安全运行管控方法，该方法包括如下步骤：

s1.采集配电网设备的运行数据；

s2.对所述运行数据进行处理；

s3.根据处理后的运行数据对配电网的运行状态进行评估；

s4.根据评估结果，确定配单网的运行策略；

s5.实施上述运行策略，确保配电网安全运行。

优选的，所述运行数据包括配电网设备运行参数和环境参数，在所述步骤s1中，包括如下子步骤：

s11.获取所述配电网设备的运行参数和环境参数的历史变化范围；

s12获取所述配电网设备的当前运行参数和环境参数。

优选的，在所述步骤s11中，在获取所述配电网设备的运行参数和环境参数的历史变化范围之前，获取所述设备的运行参数和环境参数的历史数据。

优选的，在所述步骤s2中，包括如下步骤：对所述历史数据进行筛选，以获取正常工作状态下的设备的运行参数和环境参数的历史数据；根据筛选后的历史数据，获取所述设备的运行参数和环境参数的历史变化范围。

优选的，在所述步骤s3中，根据配电网的运行数据对配电网进行运行状态和风险评估，若评估结果表明配电网现处于非优状态或风险状态。

优选的，在所述步骤s4中，包括如下步骤：

将接收到的评估结果与样本库内已有样本进行比对，分析样本库内是否存在相同或相似评估结果，得到分析结果；

根据所述分析结果，生成相应的控制策略，并对控制策略进行可行性校验。

优选的，在所述步骤s5中，根据所述校验后的控制策略，把相应的控制指令下发给相关设备，完成控制策略的实施，所述相关设备包括有载调压变压器、无功补偿设备、有源滤波设备和连络开关。

优选的，所述配电网设备运行参数包括电源容量、负荷变化、有功无功变化、谐波含量，所述环境参数包括气象数据。

优选的，在所述步骤s3中，根据所述运行参数和环境参数确定故障概率，具体包括如下步骤：

用于根据所述的运行参数和环境参数建立故障概率模型，所述的故障概率模型包括比例参数以及曲率参数；

根据所述运行参数和环境参数的历史数据求解所述的比例参数以及曲率参数；

将所述的比例参数以及曲率参数带入所述的故障概率模型，得到故障概率。

优选的，从所述历史数据中确定出各个状态的实际持续时间；根据所述的实际持续时间确定各个状态在标准时间轴上的期望状态持续时间；根据所述的实际持续时间、期望状态持续时间确定曲率参数；根据所述的曲率参数确定比例参数。

优选的，所述的故障概率模型为：

λ(s,t)＝k(t)e^-c(t)s

其中，λ为故障概率，s为根据环境参数确定的环境指数，t为设备役龄，k(t)为比例参数，c(t)为曲率参数。

优选的，根据所述的运行参数和环境参数的历史数据求解所述的比例参数以及曲率参数。

本发明的技术方案具有如下优点：(1)通过获取配电网设备的当前运行数据以及健康运行过程中历史运行数据，构建故障概率模型，可快速确定配电网运行风险；(2)当配电网存在运行风险时，可将运行状态和样本库中的样本进行快速比对，若样本库中存在与目标状态相同或相似的样本，借鉴样本的控制策略快速生成目标状态的控制策略；(3)本发明与现有技术相比，具有复杂性低、评估效率高，控制策略准确，执行快速等优点。

附图说明

图1示出了本发明的一种配电网运行风险控制系统的框图；

图2示出了一种配电网安全运行管控方法。

具体实施方式

图1是示出了本发明的一种配电网运行风险控制系统10，该控制系统包括：

识别模块12，用于采集配电网20的运行数据；

处理模块13，用于处理所述识别模块12采集的配电网运行数据；

评估模块14，用于根据所述配电网运行数据，对配电网的运行情况进行评估；

控制策略生成模块15，用于根据所述评估模块14得出的评估结果，确定配电网的控制策略；

实施模块16，用于对配电网的设备实时所述控制策略；

中控模块17，用于协调所述控制系统中各模块工作；

通信总线11，用于所述控制系统各个模块的通信联络。

所述运行数据包括配电网设备运行参数和环境参数，所述识别模块12包括：

第一获取单元，用于获取所述配电网设备的运行参数和环境参数的历史变化范围；

第二获取单元，用于获取所述配电网设备的当前运行参数和环境参数。

所述处理模块13，用于在获取所述配电网设备的运行参数和环境参数的历史变化范围之前，获取所述设备的运行参数和环境参数的历史数据；对所述历史数据进行筛选，以获取正常工作状态下的设备的运行参数和环境参数的历史数据；根据筛选后的历史数据，获取所述设备的运行参数和环境参数的历史变化范围。

所述评估模块14根据配电网的运行数据对配电网进行运行状态和风险评估，若评估结果表明配电网现处于非优状态或风险状态，则将评估结果传递给控制策略生成模块。

所述控制策略生成模块包括对比单元和控制策略生成单元；

所述对比单元将接收到的评估结果与样本库内已有样本进行比对，分析样本库内是否存在相同或相似评估结果，然后将分析结果传递给控制策略生成单元；

所述控制策略生成单元根据分析结果，生成相应的控制策略，并对控制策略进行可行性校验后传递给实施模块。

所述实施模块16接收到所述控制策略后，把相应的控制指令下发给相关设备，完成控制策略的实施。所述相关设备包括有载调压变压器、无功补偿设备、有源滤波设备和连络开关等。

优选的，所述配电网设备运行参数包括电源容量、负荷变化、有功无功变化、谐波含量，所述环境参数包括气象数据。

所述评估模块14还包括故障概率确定单元，用于根据所述的运行参数和环境参数确定故障概率。所述故障概率确定单元包括：

故障概率模型确定子单元，用于根据所述的运行参数和环境参数建立故障概率模型，所述的故障概率模型包括比例参数以及曲率参数；参数确定子单元，用于根据所述运行参数和环境参数的历史数据求解所述的比例参数以及曲率参数；故障概率确定子单元，用于将所述的比例参数以及曲率参数带入所述的故障概率模型，得到故障概率。

所述的参数确定子单元包括：实际持续时间确定分单元，用于从所述的历史数据中确定出各个状态的实际持续时间；期望状态持续时间确定分单元，用于根据所述的实际持续时间确定各个状态在标准时间轴上的期望状态持续时间；曲率参数确定单元，用于根据所述的实际持续时间、期望状态持续时间确定曲率参数；比例参数确定分单元，用于根据所述的曲率参数确定比例参数。

附图2示出了本发明的一种配电网安全运行管控方法，该方法包括如下步骤：

s1.采集配电网设备的运行数据；

s2.对所述运行数据进行处理；

s3.根据处理后的运行数据对配电网的运行状态进行评估；

s4.根据评估结果，确定配单网的运行策略；

s5.实施上述运行策略，确保配电网安全运行。

优选的，所述运行数据包括配电网设备运行参数和环境参数，在所述步骤s1中，包括如下子步骤：

s11.获取所述配电网设备的运行参数和环境参数的历史变化范围；

s12.获取所述配电网设备的当前运行参数和环境参数。

优选的，在所述步骤s11中，在获取所述配电网设备的运行参数和环境参数的历史变化范围之前，获取所述设备的运行参数和环境参数的历史数据。

优选的，在所述步骤s2中，包括如下步骤：对所述历史数据进行筛选，以获取正常工作状态下的设备的运行参数和环境参数的历史数据；根据筛选后的历史数据，获取所述设备的运行参数和环境参数的历史变化范围。

优选的，在所述步骤s3中，根据配电网的运行数据对配电网进行运行状态和风险评估，若评估结果表明配电网现处于非优状态或风险状态。

优选的，在所述步骤s4中，包括如下步骤：

将接收到的评估结果与样本库内已有样本进行比对，分析样本库内是否存在相同或相似评估结果，得到分析结果；

根据所述分析结果，生成相应的控制策略，并对控制策略进行可行性校验。

优选的，在所述步骤s5中，根据所述校验后的控制策略，把相应的控制指令下发给相关设备，完成控制策略的实施，所述相关设备包括有载调压变压器、无功补偿设备、有源滤波设备和连络开关。

优选的，所述配电网设备运行参数包括电源容量、负荷变化、有功无功变化、谐波含量，所述环境参数包括气象数据。

优选的，在所述步骤s3中，根据所述运行参数和环境参数确定故障概率，具体包括如下步骤：

用于根据所述的运行参数和环境参数建立故障概率模型，所述的故障概率模型包括比例参数以及曲率参数；

根据所述运行参数和环境参数的历史数据求解所述的比例参数以及曲率参数；

将所述的比例参数以及曲率参数带入所述的故障概率模型，得到故障概率。

优选的，从所述历史数据中确定出各个状态的实际持续时间；根据所述的实际持续时间确定各个状态在标准时间轴上的期望状态持续时间；根据所述的实际持续时间、期望状态持续时间确定曲率参数；根据所述的曲率参数确定比例参数。

优选的，所述的故障概率模型为：

λ(s,t)＝k(t)e^-c(t)s

其中，λ为故障概率，s为根据环境参数确定的环境指数，t为设备役龄，k(t)为比例参数，c(t)为曲率参数。

优选的，根据所述的运行参数和环境参数的历史数据求解所述的比例参数以及曲率参数。

优选的，从所述的历史数据中确定出各个状态的实际持续时间。在具体的实施方式中，对配电网设备经历的一个完整健康过程中状态变化的历史数据可以得到过程中各状态实际持续的时间tp1,tp2,....,tpn。

优选的，获取配电网设备对应的时间标准轴，配电网设备对应的时间标准轴为t0。

根据所述的实际持续时间、所述的时间标准轴确定曲率参数，由下述的公式可以确定出曲率参数c(t)：

根据所述的曲率参数确定比例参数，由下述的公式k(t)e^-c(t)*100＝λ0确定出比例参数k(t)，其中，λ0为偶然故障率，此处的偶然故障率已知，可直接获取到。

提出时间标准轴t0，它指配电网设备在环境参数确定的环境指数状态评分为满分100分时的设备期望健康寿命,即假设设备不发生状态变化一直维持满分状态运行直至偶然性故障发生所经历的时间,满足

因此,时间标准轴t0的大小由偶然性故障率决定。

设定设备在状态si时的期望状态寿命t(si)。它是指假设设备以状态si,投运并保持该状态运行直至发生故障停运期望的时间,中间不经历任何别的状态,期望状态寿命t(si)满足下式

与t0不同的是,t(si)既受到了偶然性故障因素的影响也会受到与状态si相关的必然性故障因素的影响。

提出基于时间标准轴的折算系数m(si)。它是指设备状态为100分时的期望健康寿命t0与状态为si时的期望状态寿命t(si)的比值,即

由于式中役龄t是确定的,所以基于时间标准轴的折算系数m(si)只与状态si有关,仅随状态si变化。引入基于时间标准轴的折算系数的目的是将包含必然性故障因素的期望状态寿命折算为只有偶然性故障因素影响的期望状态寿命。

设定设备实际维持状态si的时间tpi。在设备实际运行过程中,设备状态总是发生着连续微小或阶段性的变化,而不是维持状态si直至故障。当设备从状态si变化至状态si+1时,状态si持续的时间为tpi,tpi为已知量,可直接从现场历史数据得到，即状态si的实际持续时间。

设定设备实际维持状态si在标准时间轴上的期望状态持续时间tp0i。它是将状态si的实际持续时间经时间标准轴的折算得到的时间标准轴上的期望状态持续时间。其值为：

tp0i＝tpi*m(si)

提出把完整健康过程中所经历的各状态实际持续时间都进行基于时间标准轴的折算,就能得到标准时间轴上各状态对应的只受“偶然性故障因素”影响的期望状态持续时间。一个完整健康过程对应的所有只考虑“偶然性故障因素”影响的期望状态持续时间累加起来的过程寿命应该等于由偶然性故障率决定的时间标准轴t0,公式表示为：

其中，n为状态个数。

配电网设备经历的一个完整健康过程中状态变化的历史数据可以得到过程中各状态实际持续的时间tp1,tp2,....,tpn，即确定出的各个状态的实际持续时间，则有

其中，t为整个完整健康过程的提取时间。

由于tpi都是已知量,时间标准轴t0也为已知量，将和tp0i＝tpi*m(si)式代入式得到

可以解出该设备在役龄t时的模型曲率系数c(t),再将结果代入k(t)e^-c(t)*100＝λ0,便可解得该设备在役龄t时的模型比例系数k(t)。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。