一种电力系统雷击闪络风险评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及评估方法领域，尤其涉及一种电力系统雷击闪络风险评估方法。
【背景技术】
[0002] 电网是现代社会的重要基础设施，电网的安全运行已越来越成为现代文明社会 政治经济生活高效运作的有效保证。但是电网瓦解和大停电事故却一直伴随着电网及社会 的发展而存在。近年来，全世界范围内发生了多次电力系统大停电事故，给社会经济带来了 巨大损失。大停电事故的频频发生，引起了科学界和工程界的高度重视，分析大规模停电 事故的内在原因并寻找有效预防途径成为热点课题。
[0003] 按照电网N-1安全可靠性设计标准，当系统出现一个故障，由保护设备切除后，系 统应该维持在安全可靠运行状态。但国内外电网实际运行情况，尤其近年来连锁故障引起 的电网大面积停电表明，发生了大停电的电网肯定存在着脆弱环节，或者说存在着脆弱区 域。当故障发生在脆弱域内，就造成了意想不到的情况，如连锁故障的出现。分析电网脆弱 域的存在原因是很复杂的，但其主要因素可能包括电网物理结构本身存在的缺陷、各种自 动控制设备不合适的动作（如误动或拒动等）以及电网监控系统存在的问题等原因。如： 当某条处于脆弱域的线路或者某条薄弱线路遭受雷击跳闸时，由于自动重合闸装置重合闸 不成功导致线路负荷丢失改变了电网潮流的平衡并引起负荷在其它线路上的重新分配，将 多余的负荷转移加载到其它线路或元件上；如果这些原来正常工作的元件不能处理多余的 负荷就会引起新一次的负荷重新分配，从而引发连锁的过负荷故障，并最终导致网络的大 面积瘫痪和大规模停电事故的发生即为雷击跳闸造成的大面积停电事故。
[0004] 近些年来，各供电单位在输电线网防雷新措施和新技术应用方面做了大量工作， 积累了丰富的经验，但在现有的防雷措施下，某些架空送电线路仍存在一定的雷击跳闸率 和事故率，部分地区还相当高。虽然通过线路型避雷器的推广应用，会降低雷电活动强地 区的雷击事故概率，但是，雷电随机性大，雷击线路又属于小概率事件，受投资的限制， 很难花费巨资防止小概率事件的发生。目前对区域电网的雷击闪络风险大多都建立在评估 区域电网中线路和各站点的重要性、输电线路的耐雷水平计算方面，且计算方法和评估模 型都是建立在一定的假设和模拟实验上，与实际情况有一定的区别。因此，如何准确找到 区域输电网中的薄弱线路及线路中的薄弱点或"易击段"是十分必要的。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种电力系统雷击闪络风险评估方法，以解决现有雷击闪络风险评估 方法准确性不高的问题。
[0006] -种电力系统雷击闪络风险评估方法，所述电力系统雷击闪络风险评估方法包 括：获取线路跳闸率η;获取线路在同级电网中的重要程度k1;获取线路遭雷击跳闸重合闸 不成功的概率k2;根据所述线路跳闸率n、所述线路在同级电网中的重要程度h以及所述线 路遭雷击跳闸重合闸不成功的概率k2建立区域电网雷击闪络风险模型RinXkiXh，并获 取输电网雷击闪络风险R。
[0007] 优选的，所述获取线路在同级电网中的重要程度4包括：根据最短路径长度获取 网络效率；根据所述网络效率获取连锁故障所导致的网络效率的损失值D;根据所述损失 值D获取线路在同级电网中的重要程度h。
[0008] 优选的，所述根据所述损失值D获取线路在同级电网中的重要程度h的计算公式 为
[0009] 优选的，所述获取线路跳闸率η包括：获取雷击杆塔塔顶时的跳闸率n1;获取雷绕 击导线时的跳闸率n2;根据所述雷击杆塔塔顶时的跳闸率ni与雷绕击导线时的跳闸率112之 和获取所述线路跳闸率η。
[0010] 优选的，所述获取线路遭雷击跳闸重合闸不成功的概率匕包括：获 取重合闸装置故障率；获取断路器故障率；获取保护装置故障率；根据公式
计算得出线路 遭雷击跳闸重合闸不成功的概率k2。
[0011] 本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0012] 本发明提供一种电力系统雷击闪络风险评估方法，所述电力系统雷击闪络风险评 估方法包括：获取线路跳闸率η;根据边的介数获取线路在同级电网中的重要程度k1;获取 线路遭雷击跳闸重合闸不成功的概率k2;根据所述线路跳闸率n、所述线路在同级电网中的 重要程度h以及所述线路遭雷击跳闸重合闸不成功的概率k2建立区域电网雷击闪络风险 模型R=ηXhXk2，并获取输电网雷击闪络风险R。本方案通过综合考虑线路跳闸率n、线 路在同级电网中的重要程度h以及线路遭雷击跳闸重合闸不成功的概率k2三重因素的影 响，建立区域电网雷击闪络风险模型R=ηXhXk2，获取输电网雷击闪络风险R。本方案不 同于现有技术中通过节点度数作为衡量节点重要程度的标准，本方案基于边的介数衡量各 边对网络性能的影响，进而分析出影响输电电网性能的脆弱域，从而因地制宜地设计线路 的防雷保护方案，适当加强脆弱线路的保护，提高供电的可靠性与稳定性，同时，结合线路 跳闸率η和线路遭雷击跳闸重合闸不成功的概率匕综合评价，更加准确的评估电力系统雷 击闪络风险，对降低电网因重要线路发生故障而产生巨大损失有着重要的意义。
[0013] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不 能限制本发明。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明实施例中提供的一种电力系统雷击闪络风险评估方法的流程图；
[0015] 图2是本发明实施例中提供的具有低度数高介数节点的电网拓扑图；
[0016] 图3是本发明实施例中提供的获取线路在同级电网中的重要程度&的流程图；
[0017] 图4是本发明实施例中提供的获取线路跳闸率η的流程图；
[0018] 图5是本发明实施例中提供的500kV电网运行方式图；
[0019] 图6是本发明实施例中提供的电网简化的电网拓扑模型图。
【具体实施方式】
[0020] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及 附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例 中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附 权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
[0021 ] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
[0022] 请参考图1，所示为本发明实施例中提供的一种电力系统雷击闪络风险评估方法 的流程图。
[0023] 由图1可知，本发明提供一种电力系统雷击闪络风险评估方法，所述电力系统雷 击闪络风险评估方法包括：获取线路跳闸率η;获取线路在同级电网中的重要程度k1;获取 线路遭雷击跳闸重合闸不成功的概率k2;根据所述线路跳闸率n、所述线路在同级电网中的 重要程度h以及所述线路遭雷击跳闸重合闸不成功的概率k2建立区域电网雷击闪络风险 模型R=nXkiXh，并获取输电网雷击闪络风险R。
[0024] 本发明所用的的网络参量有：最短路径及最短路径长度，介数，容量，耐受性参数。 网络的拓扑结构特性可以用这些参量来描述。网络可以用邻接矩阵{&1]}来描述线路间的 拓扑结构。用矩阵{1^}来描述物理距离。元素L为边ViVj的权重系数，例如电网传输线 路阻抗。在无权重网络中，1,= 1，加权网络中的最短路径Pl]是指从节点i到节点 j间的所有连通的路径中，权数之和最小的一条或几条路径。相应的最短路径长度即为节点 i，j间的最短路径Pu的长度du。最短路径长度、边与节点的介数都与网络中任意两节点间 的最短路径相关。
[0025] 容量是网络模型中的一个重要因素。容量分为节点容量和边的容量。本发明中主 要采用边的容量。考虑到容量要受成本的限制，我们采用类似节点容量的定义方法，将边的 容量定义为通过该边的最大介数，其函数表达式为：
[0026] Ce= (0. 5+a)Len
[0027] 其中，(；正比于其初始介数Le;a为网络的耐受性参数，且a彡〇,表示边处理增 加的负荷从而抵抗干扰的能力。
[0028] 当边的初始负荷为0时，给这些边的容量赋一个初值，其函数表达式为：
[0029] Ce= (0. 5+a)Len
[0030] 其中1^为初始介数的最大值。
[0031] 当然，本发明对上述参量的定义与实际电力系统存在着很大区别。本发明的节点 或边的介数对应于实际电力系统中节点或线路负荷，边的容量对应于实际电力系统中线路 的热稳定极限。
[0032] 在对网络拓扑结构的研究过程中，人们习惯以节点度数作为衡量节点重要度的标 准，认为与节点相连的边越多则该节点越重要。然而，在许多实际网络中的某些关键节点并 不一定具有较大的度数。因此，节点度不能完全描述节点的重要度。例如长程线路上的节 点，如果这些节点发生故障，则可能导致整个网络结构的破裂。为了解决这个问题，本发明 通过边的介数和节点的介数来衡量每条边的重要程度。
[0033] 请参考图2,所示为本发明实施例中提供的具有低度数高介数节点的电网拓扑图。
[0034]由图2可知，边1U2连接着两个子区域，并且这条边的两个端节点的度数都很小， 从区域1中的任何一个节点到区域2中的任何一个节点的最短路径都要通过这条边。因此 边1 1ι2和节点1，2的介数都很高。如果这条边因为其两端节点或边发生故障而被切除，则 整个网络就会解列为两个单独的子网络。边1 1ι2为重要边，且节点1，2为重要节点。因此 节点的介数和连接两端点的边的介数精确地描述了边的重要程度，即边的介数和两端节点 的介数都越高时，边往往就越重要。一般情况下，电网中介数相对较大的边所对应的两端节 点的介数也相对较高，并且两端节点的介数往往高于边的介数。
[0035] 本方案通过综合考虑线路跳闸率n、线路在同级电网中的重要程度匕以及线路遭 雷击跳闸重合闸不成功的概率匕三重因素的影响，建立区域电网雷击闪络风险模型R= nXkiXh，获取输电网雷击闪络风险R。本方案不同于现有技术中通过节点度数作为衡量 节点重要程度的标准，本方案基于边的介数衡量各边对网络性能的影响，进而分析出影响 输电电网性能的脆弱域，从而因地制宜地设计线路的防雷保护方案，适当加强脆弱线路的 保护，提高供电的可靠性与稳定性，同时，结合线路跳闸率η和线路遭雷击跳闸