综合设备和电网运行风险的关键设备识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及综合设备和电网 运行风险的关键设备识别方法。
【背景技术】
[0002] 输变电设备状态监测技术取得长足发展，通过评估设备状态分析确定设备平均故 障率的技术日趋成熟，因而状态检修可在一定程度替代定期检修。目前，基于风险的输变电 设备检修计划研究还处于起步阶段，只计及设备故障引起的设备资产损失情况。在电网运 行安全风险方面，有关自然灾害引发设备故障的概率评估和防御自然灾害对电网安全稳定 运行的影响，在理论研究和工程应用方面都取得了很多成果。
[0003] 设备突发故障不仅对其自身造成损失，而且也是危害电网安全稳定运行的重要因 素之一。综合考虑设备故障对设备自身和电网安全稳定运行的影响，识别关键设备，合理安 排检修，能够有效防止设备缺陷演化为设备故障，从而最大程度减小设备运行问题导致的 不良影响。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是：统筹考虑设备故障对其自身资产损失风险和电网安全稳定运 行风险的影响评估设备的重要程度，提供一种综合设备和电网运行风险的关键设备识别方 法。
[0005] 具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：
[0006] 1)针对要识别的候选设备和时段ΔΤ，获取电网设备实际状态信息及其年度故障 概率、预测运行环境信息和设备资产现值信息，获取电网运行计划工况信息和进行安全稳 定分析需要的模型与参数；
[0007] 2)对每个需要识别的设备i，计算在时段△ T内计及运行环境影响的平均故障概 率λ i〇
[0008] 所述λ 计算分为两步：
[0009] 第一步是，基于其年度故障概率λ Y1，按下式计算时段△ T内设备i的平均故障概 率 λΤ1〇
[0011] 其中NT为时段ΔΤ的日历天数。
[0012] 第二步是，结合预测的运行环境信息，按下式计算在时段ΔΤ内计及运行环境影 响的平均故障概率λ 1;
[0013] λ 土= λ T j α 土
[0014] 其中a 设备故障运行环境相关因子，根据运行环境对设备故障影响程度取值， 通常正常环境取值为1. 0,异常环境取值为1. 2,极端环境取值为2. 0。
[0015] 3)对每个需要识别的设备i，根据时段Δ T内设备i的平均故障概率X1、设备资 产现值A1和故障引起的设备资产损失率F i，按下式计算设备i在时段△ T内的资产损失风 险值RE1;
[0017] 4)对每个需要识别的设备i，分析其故障对电网拓扑结构的影响情况，如果其故 障将不会导致电网中任何线路、主变和无功补偿设备停运，则确定其故障对电网拓扑结构 没有影响，并将设备i在时段AT内故障引起的电网运行安全风险值RP1置为0,再转步骤 6);如果其故障将导致电网中任一线路、主变或无功补偿设备停运，则确定其故障对电网拓 扑结构有影响，后续执行步骤5);
[0018] 5)对故障影响电网拓扑结构的设备i，计算其故障导致的电网运行安全风险值 RP10
[0019] 所述RP1的计算方法描述如下：
[0020] 结合时段ΛΤ内电网运行计划工况信息，形成每天计划的典型运行方式；结合设 备故障对电网拓扑结构的影响，形成设备i故障后每天的典型运行方式；基于安全稳定分 析计算，得到设备i故障后典型方式下满足《电力系统安全稳定导则》一级安全稳定标准 (以下简称导则一级标准）要求的预防控制代价；根据时段A T内设备i的平均故障概率 A1，计算设备i在时段Δ T内故障引起的电网运行安全风险值RP1;
[0021] 6)对每个需要识别的设备i，根据设备i在时段ΔΤ内的设备运行风险值1?1与 其故障引起的电网运行安全风险值RP1，按下式计算计及设备运行风险和电网运行风险的 综合风险值RT1;
[0022] RTi= RE i+RP；
[0023] 7)对设备综合风险值RT1，按从大至小进行排序，设备综合风险值最大的N e个设备 为时段AT内的关键设备。
[0024] 进一步，所述设备故障导致的电网运行安全风险值RP1按下式计算
[0026] 所述C1,是时段Δ T内第j天、设备i故障后为满足导则一级标准要求的电网安全 稳定运行预防控制代价。
[0027] 进一步，所述预防控制代价Cu的计算考虑限负荷代价、调增发电出力代价和调减 发电出力代价，按下式计算
[0028] Cl j= CPL ^EPL1 j+CPAG ^EPAG1 j+CPDG ^EPDGl j
[0029] 所述CPLj为调控限负荷电价，EPL ^是时段Δ T内第j天、设备i故障后为满足导 则一级标准要求的电网安全稳定运行调控限负荷电量（以下简称限负荷电量）；CPAG,为调 增发电出力电价，EPAG1,是时段△ T内第j天、设备i故障后为满足导则一级标准要求的电 网安全稳定运行调增发电出力电量（以下简称增发电出力电量）；CPDG,为调减发电出力电 价，EPDGu是时段Δ T内第j天、设备i故障后为满足导则一级标准要求的电网安全稳定运 行调减发电出力电量（以下简称减发电出力电量）。
[0030] 进一步，所述时段ΔΤ内第j天、设备i故障后的限负荷电量EPLu、增发电出力电 量EPAG1,和减发电出力电量EPDG u的计算，以日高峰和低谷两种典型运行方式下预防控制 限负荷、增发电出力和减发电出力情况为基础，将24小时电网运行情况等价折算为高峰运 行方式时段小时数和低谷运行方式时段小时数，按下式计算
[0032] 其中PMLyPMGAdP PMGD ^分别为时段Δ T内第j天、设备i故障后在高峰方 式下满足导则一级标准要求的电网安全稳定运行预防控制限负荷功率（以下简称高峰限 负荷功率）、增发电出力功率（以下简称高峰增发电功率）和减发电出力功率（以下简称高 峰减发电功率）TMILlj JMIGA1^P PMIOT 分别为时段Δ T内第j天、设备i故障后在低谷 方式下满足导则一级标准要求的电网安全稳定运行预防控制限负荷功率（以下简称低谷 限负荷功率）、增发电出力功率（以下简称低谷增发电功率）和减发电出力功率（以下简称 低谷减发电功率）JM jP TMI j为时段△ T内第j天24小时电网运行情况等价折算为高峰 方式运行时段的小时数和低谷方式运行时段的小时数。
[0033] 进一步，所述时段△ T内第j天、设备i故障后在高峰（低谷）运行方式下高峰 (低谷）限负荷功率PMLl j (PMILl j)、高峰（低谷）增发电功率PMGA1 JPMIGAl j)和高峰（低 谷）减发电功率PMGDl j (PMIOTl j)的计算方法描述如下：
[0034] 基于时段ΔΤ内第j天计划的高峰（低谷）运行方式，计及设备i故障对电网拓 扑结构的影响，形成新高峰（新低谷）运行方式；按导则一级标准要求，对新高峰（低谷） 运行方式分别进行安全稳定评估，如果新高峰（新低谷）方式下安全稳定水平满足要求，则 将高峰（低谷）限负荷功率、高峰（低谷）增发电功率和高峰（低谷）减发电功率置为〇 ; 如果新高峰（新低谷）方式下安全稳定水平不能满足要求，则进行预防控制措施计算，得到 高峰（低谷）限负荷功率、高峰（低谷）增发电功率和高峰（低谷）减发电功率。
[0035] 本发明的有益效果如下：
[0036] 本发明根据输变电设备状态和电网计划运行工况信息，结合预测运行环境信息， 分析评估未来指定时段内输变电设备故障引起的设备资产损失风险和电网运行安全的预 防控制代价风险，计算得到综合设备自身和电网运行安全的风险，评估设备的重要程度，从 而识别该时段内的关键设备。本发明能够综合考虑输变电设备故障对设备自身和电网运行 安全的风险，适应全面综合评估设备重要性的要求，为优化协调输变电设备检修和电网运 行方式奠定技术基础，从而能够有效防止设备缺陷演化为设备故障，最大程度减小设备运 行问题导致的不良影响，提高输变电设备自身和