电网事故风险预警方法及装置与流程

本发明涉及智能电网技术领域，尤其是涉及一种电网事故风险预警方法及装置。

背景技术：

随着经济的不断发展和电力需求的日益增加，电网规模和设备数量也在日益增加，使得电力系统的基础建设、技术改造和电网设备检修的任务增多，电网的运行方式也越来越复杂，一方面提高了电力系统的运行效率，另一方面也增大了电力系统运行的不确定性。现有技术中已经针对电力系统的发展需求制定了配合电网检修、改造和优化的电网调度工作，然而，由于电网调度行为本身会受到不确定因素影响，电网调度决策部门往往会由于对事故风险等级的不明确而做出与实际事故风险不符合的调度操作，不仅不利于排除电网事故，也会给电网安全运行带来一定的风险，给电网安全稳定运行带来了严重的威胁，也给调度工作带来了巨大的挑战。

针对由于对事故风险等级的不明确而做出与实际事故风险不符合的调度操作，给电网安全运行带来一定的风险，导致电网安全稳定运行受到严重威胁的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供电网事故风险预警方法及装置，以缓解了由于对事故风险等级的不明确而做出与实际事故风险不符合的调度操作而给电网安全运行带来一定风险的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种电网事故风险预警方法，包括：获取模拟电网中各个线路的线路信息，从线路信息中选取目标线路；其中，模拟电网以预想故障对应的方式模拟运行，目标线路为预想故障所在的线路；提取目标线路的配置数据，在配置数据中查找目标线路的关键设备和与目标线路关联的节点信息；以选取的目标线路以及目标线路的关键设备为中心进行搜索，建立事故集，其中，该事故集包括与目标线路以及目标线路的关键设备有相同节点的线路和节点；计算事故集中每个线路的潮流过载风险指数，以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数；将每个线路的潮流过载风险指数以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数分别与对应的风险设定范围进行比较；将超出对应的风险设定范围的比较结果发送给电网监控人员。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，计算事故集中每个线路的潮流过载风险指数，以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数包括：当预想故障发生时，计算事故集中每个线路的潮流过载系数和所述每个节点的电压越限系数；其中，每个线路的潮流过载系数表示为：

i指事故集的第i条线路，c为预想故障事故，S_ci为第i条线路的视在功率，S_iN是第i条线路的额定功率；每个节点的电压越限系数表示为：

j是事故集中与第i条线路关联的第j个节点，U_cj是第j个节点的电压幅值，U_inf,j和U_sup,j是第j个节点允许的电压的上限值和下限值；根据每个线路的潮流过载系数和每个节点的电压越限系数计算线路过载后果I_S，ci和节点电压越限后果I_V，cj，其中，线路过载后果和节点电压越限后果分别表示为：

计算第i条线路的潮流过载风险指数R_S，ci和第j个节点的电压越限风险指数R_V，cj，其中，R_S，ci和所述R_V，cj表示为：

R_S,ci＝P_c·I_S,ci

R_V,ci＝P_c·I_V,cj

P_c为所述预想故障事故发生的概率。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：当预想故障的数量为多个时，计算多个预想故障下第i条线路的潮流过载风险指数R_S，i和第j个节点的电压越限风险指数R_V，j，表示为：

其中，n_c为事故集包含的预想故障的数量；对事故集包含的每个线路的潮流过载风险指数进行排序，得出排序结果，从排序结果中选择潮流过载风险指数最高的线路，对潮流过载风险指数最高的线路进行风险控制；和/或，对事故集包含的每个节点的电压越限风险指数进行排序，得出排序结果，从排序结果中选择电压越限风险指数最高的节点，对电压越限风险指数最高的节点进行风险控制。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：计算每个预想故障引起的潮流过载风险指数和由预想故障引起的节点的电压越限风险指数，其中，每个预想故障引起的潮流过载风险指数用R_S，c表示，预想故障引起的节点的电压越限风险指数用R_V，c表示：

其中，n_l和n_b分别表示事故集中的线路数量和节点数量。对每个预想故障引起的潮流过载风险指数进行排序，得出排序结果，从排序结果中选择所述潮流过载风险指数最高的预想故障，对潮流过载风险指数最高的预想故障进行风险控制；和/或，对预想故障引起的节点的电压越限风险指数进行排序，得出排序结果，从排序结果中选择电压越限风险指数最高的预想故障，对电压越限风险指数最高的预想故障进行风险控制。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：计算模拟电网的电压越限风险指数，判断电压越限风险指数是否超过预先设定的风险阈值，如果是，将超出风险阈值的信息发送给电网监控人员；其中，模拟电网的电压越限风险指数表示为：

n_b表示事故集中的节点数量；n_c为事故集包含的预想故障的数量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：计算模拟电网发生故障时的负荷削减风险后果，并将负荷削减风险后果发送给电网监控人员，以指导电网监控人员的调度操作，其中，负荷削减风险后果为在继电保护或者人为控制下切除模拟电网的指定负荷后的风险指数，表示为：

其中，v为出现负荷削减的节点数目，L_j为第j个负荷削减节点的负荷削减量，a_j为第j个负荷削减节点的负荷的重要性系数，其中，负荷的重要性系数由负荷等级确定。

第二方面，本发明实施例还提供一种电网事故风险预警装置，包括：目标线路选取模块，用于获取模拟电网中各个线路的线路信息，从线路信息中选取目标线路；其中，模拟电网以预想故障对应的方式模拟运行，目标线路为预想故障所在的线路；信息查找模块，用于提取目标线路的配置数据，在配置数据中查找目标线路的关键设备和与目标线路关联的节点信息；事故集建立模块，用于以选取的目标线路以及目标线路的关键设备为中心进行搜索，建立事故集，其中，事故集包括与目标线路以及目标线路的关键设备有相同节点的线路和节点；指数计算模块，用于计算事故集中每个线路的潮流过载风险指数，以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数；指数比较模块，将每个线路的潮流过载风险指数以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数分别与对应的风险设定范围进行比较；结果发送模块，用于将超出对应的风险设定范围的比较结果发送给电网监控人员。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述指数计算模块包括：第一计算单元，用于当预想故障发生时，计算事故集中每个线路的潮流过载系数和每个节点的电压越限系数；其中，每个线路的潮流过载系数表示为：

i指事故集的第i条线路，c为预想故障事故，S_ci为第i条线路的视在功率，S_iN是第i条线路的额定功率；每个节点的电压越限系数表示为：

j是事故集中与第i条线路关联的第j个节点，U_cj是第j个节点的电压幅值，U_inf,j和U_sup,j是第j个节点允许的电压的上限值和下限值；第二计算单元，用于根据每个线路的潮流过载系数和每个节点的电压越限系数计算线路过载后果I_S，ci和节点电压越限后果I_V，cj，其中，线路过载后果和节点电压越限后果分别表示为：

指数输出单元，用于计算第i条线路的潮流过载风险指数R_S，ci和第j个节点的电压越限风险指数R_V，cj，其中，R_S，ci和R_V，cj表示为：

R_S,ci＝P_c·I_S,ci

R_V,cj＝P_c·I_V,cj

P_c为预想故障事故发生的概率。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述装置还包括：电压越限风险计算模块，用于计算模拟电网的电压越限风险，判断电压越限风险是否超过预先设定的风险阈值，如果是，将超出所述风险阈值的信息发送给电网监控人员；其中，所述模拟电网的电压越限风险表示为：

n_b表示事故集中的节点数量；n_c为事故集包含的预想故障的数量。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，上述装置还包括：负荷削减风险后果计算模块，用于计算模拟电网发生故障时的负荷削减风险后果，并将负荷削减风险后果发送给电网监控人员，以指导电网监控人员的调度操作，其中，负荷削减风险后果为在继电保护或者人为控制下切除模拟电网的指定负荷后的风险指数，表示为：

其中，v为出现负荷削减的节点数目，L_j为第j个负荷削减节点的负荷削减量，a_j为第j个负荷削减节点的负荷的重要性系数，其中，负荷的重要性系数由负荷等级确定。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的电网事故风险预警方法及装置，通过建立事故集，并计算事故集中每个线路的潮流过载风险指数，以及与所述每个线路关联的节点的电压越限风险指数，并与对应的风险设定范围进行比较，能够将超出风险设定范围的线路以及与该线路关联的节点发送给电网监控人员，使电网监控人员明确电网事故的风险等级，有助于调度决策部门根据比较结果合理安排具有不同层次调度经验的操作人员进行调度操作，在优化人员配置的同时，也提高了调度操作的效率，为电网安全稳定运行提供保证。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种电网事故风险预警方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的电网事故风险预警方法中指数计算具体方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种电网事故风险预警装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电网事故风险预警装置中指数计算模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前由于电网调度行为本身会收到不确定因素的影响，导致电网决策部门对事故风险等级不明确，往往会做出与实际事故不符的调度操作，基于此，本发明实施例提供的一种电网事故风险预警方法及装置，以缓解由于对事故风险等级的不明确而做出与实际事故风险不符的调度操作而给电网安全运行带来风险的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电网事故风险预警方法进行详细介绍。

实施例一：

图1示出了本发明实施例提供的一种电网事故风险预警方法的流程图。该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取模拟电网中各个线路的线路信息，从线路信息中选取目标线路；

其中，上述模拟电网以预想故障对应的方式模拟运行，且目标线路为预想故障所在的线路。

步骤S104，提取目标线路的配置数据，在配置数据中查找目标线路的关键设备和与目标线路关联的节点信息；

步骤S106，以选取的目标线路以及目标线路的关键设备为中心进行搜索，建立事故集；

其中，该事故集包括与目标线路以及目标线路的关键设备有相同节点的线路和节点。具体实现时，可以以目标线路以及关键设备为中心进行广度优先搜索，例如，假设搜索深度为N，将搜得线路作为事故集C₀，当N＝1时，把所有与目标线路以及关键设备有相同节点的线路加入事故集C₀；N＝2时，把所有与N＝1时搜索到的线路有相同节点的线路加入事故集C₀；N＝3，4…时，以此类推。使用广度优先搜索是由于预想故障线路越远，则其发送事故对该操作的影响越小，因此，还可以通过调高N的值来提高计算精度，基于此，上述事故集分析方法的优势在于能够覆盖受操作影响的支路及节点，保证风险评估的准确性，同时也能保证风险评估的结算效率，满足在线应用的实时性要求。

步骤S108，计算事故集中每个线路的潮流过载风险指数，以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数；

步骤S110，将每个线路的潮流过载风险指数以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数分别与对应的风险设定范围进行比较；

步骤S112，将超出对应的风险设定范围的比较结果发送给电网监控人员。

本发明实施例提供的电网事故风险预警方法，通过建立事故集，并计算事故集中每个线路的潮流过载风险指数，以及与所述每个线路关联的节点的电压越限风险指数，并与对应的风险设定范围进行比较，能够将超出风险设定范围的线路以及与该线路关联的节点发送给电网监控人员，使电网监控人员明确电网事故的风险等级，有助于调度决策部门根据比较结果合理安排具有不同层次调度经验的操作人员进行调度操作，在优化人员配置的同时，也提高了调度操作的效率，为电网安全稳定运行提供保证。

图2示出了上述步骤S108的具体计算过程，如图2所示，该具体计算过程包括以下步骤：

步骤S202，当预想故障发生时，计算事故集中每个线路的潮流过载系数和每个节点的电压越限系数；

其中，每个线路的潮流过载系数表示为：

i指所述事故集的第i条线路，c为预想故障事故，S_ci为第i条线路的视在功率，S_iN是第i条线路的额定功率；

每个节点的电压越限系数表示为：

j是事故集中与第i条线路关联的第j个节点，U_cj是第j个节点的电压幅值，U_inf,j和U_sup,j是第j个节点允许的电压的上限值和下限值。

步骤S204，根据每个线路的潮流过载系数和每个节点的电压越限系数计算线路过载后果和节点电压越限后果；

其中，线路过载后果I_S，ci和节点电压越限后果I_V，cj，可以表示为：

步骤S206，利用步骤S204的计算结果计算第i条线路的潮流过载风险指数和第j个节点的电压越限风险指数。

其中，潮流过载风险指数R_S，ci和电压越限风险指数R_V，cj表示为：

R_S,ci＝P_c·I_S,ci

R_V,cj＝P_c·I_V,cj

P_c为预想故障事故发生的概率。

一方面，根据上述图2步骤的计算结果，上述方法还包括：当预想故障的数量为多个时，计算多个预想故障下第i条线路的潮流过载风险指数R_S，i和第j个节点的电压越限风险指数R_V，j，表示为：

其中，n_c为事故集包含的预想故障的数量；即，对每一个预想故障的潮流过载风险指数和电压越限风险指数进行求和计算，得出多个预想故障下，每条线路的潮流过载风险指数和电压越限风险指数。

进一步，对事故集包含的每个线路的潮流过载风险指数进行排序，得出排序结果，从排序结果中选择潮流过载风险指数最高的线路，对潮流过载风险指数最高的线路进行风险控制；和/或，对事故集包含的每个节点的电压越限风险指数进行排序，得出排序结果，从排序结果中选择电压越限风险指数最高的节点，对电压越限风险指数最高的节点进行风险控制。

另一方面，根据上述图2步骤的计算结果，上述方法还包括：

计算每个预想故障引起的潮流过载风险指数和由预想故障引起的节点的电压越限风险指数，其中，每个预想故障引起的潮流过载风险指数用R_S，c表示，电压越限风险指数用R_V，c表示：

即，对预想故障涉及的线路数量和节点数量进行求和，以得出每个预想故障的影响指数，以得出引起风险最大的事故。其中，n_l和n_b分别表示事故集中的线路数量和节点数量。

进一步，对每个预想故障引起的潮流过载风险指数进行排序，得出排序结果，从排序结果中选择潮流过载风险指数最高的预想故障，对潮流过载风险指数最高的预想故障进行风险控制；和/或，对预想故障引起的节点的电压越限风险指数进行排序，得出排序结果，从排序结果中选择电压越限风险指数最高的预想故障，对电压越限风险指数最高的预想故障进行风险控制。

除上述对预想故障数量和对预想故障涉及的线路数量和节点数量分别进行求和，上述方法还包括计算模拟电网的电压越限风险指数，判断电压越限风险指数是否超过预先设定的风险阈值，如果是，将超出风险阈值的信息发送给电网监控人员；其中，模拟电网的电压越限风险指数表示为：

n_b表示事故集中的节点数量；n_c为事故集包含的预想故障的数量。

上述计算的R_V表示的是模拟电网的线路中总的电压越限风险指数，利用该电压越限风险指数，电网监控人员可以知道电力系统的线路风险是否超出可接受的范围，从而可以决定是否执行调度操作，或者安排哪一个层次调度经验的操作人员进行调度操作。

进一步，上述方法还包括：计算模拟电网发生故障时的负荷削减风险后果，并将负荷削减风险后果发送给所述电网监控人员，以指导电网监控人员的调度操作，其中，负荷削减风险后果为在继电保护或者人为控制下切除模拟电网的指定负荷后的风险指数，表示为：

其中，v为出现负荷削减的节点数目，L_j为第j个负荷削减节点的负荷削减量，a_j为第j个负荷削减节点的负荷的重要性系数，其中，负荷的重要性系数由负荷等级确定。具体实现时，对于负荷削减风险指标，只有在操作失败的极端情况下造成母线失压，才会导致负荷削减，因此，负荷削减只来源于操作失败，以减少操作失败带来的损失。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种电网事故风险预警装置，如图3所示，该装置包括：

目标线路选取模块30，用于获取模拟电网中各个线路的线路信息，从线路信息中选取目标线路；其中，模拟电网以预想故障对应的方式模拟运行，目标线路为所述预想故障所在的线路；

信息查找模块31，用于提取目标线路的配置数据，在配置数据中查找目标线路的关键设备和与目标线路关联的节点信息；

事故集建立模块32，用于以选取的目标线路以及目标线路的关键设备为中心进行搜索，建立事故集，其中，事故集包括与目标线路以及目标线路的关键设备有相同节点的线路和节点；

指数计算模块33，用于计算事故集中每个线路的潮流过载风险指数，以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数；

指数比较模块34，将每个线路的潮流过载风险指数以及与每个线路关联的节点的电压越限风险指数分别与对应的风险设定范围进行比较；

结果发送模块35，用于将超出对应的风险设定范围的比较结果发送给电网监控人员。

本发明实施例提供的电网事故风险预警装置，通过建立事故集，并计算事故集中每个线路的潮流过载风险指数，以及与所述每个线路关联的节点的电压越限风险指数，并与对应的风险设定范围进行比较，能够将超出风险设定范围的线路以及与该线路关联的节点发送给电网监控人员，使电网监控人员明确电网事故的风险等级，有助于调度决策部门根据比较结果合理安排具有不同层次调度经验的操作人员进行调度操作，在优化人员配置的同时，也提高了调度操作的效率，为电网安全稳定运行提供保证。

图4示出了本发明实施例提供的电网事故风险预警装置中，指数计算模块的具体结构示意图，该模块包括：

第一计算单元331，用于当预想故障发生时，计算事故集中每个线路的潮流过载系数和每个节点的电压越限系数；其中，每个线路的潮流过载系数表示为：

i指事故集的第i条线路，c为预想故障事故，S_ci为第i条线路的视在功率，S_iN是第i条线路的额定功率；

每个节点的电压越限系数表示为：

j是事故集中与第i条线路关联的第j个节点，U_cj是第j个节点的电压幅值，U_inf,j和U_sup,j是第j个节点允许的电压的上限值和下限值；

第二计算单元332，用于根据每个线路的潮流过载系数和每个节点的电压越限系数计算线路过载后果I_S，ci和节点电压越限后果I_V，cj，其中，线路过载后果和节点电压越限后果分别表示为：

指数输出单元333，用于计算第i条线路的潮流过载风险指数R_S，ci和第j个节点的电压越限风险指数R_V，cj，其中，所述R_S，ci和所述R_V，cj表示为：

R_S,ci＝P_c·I_S,ci

R_V,cj＝P_c·I_V,cj

P_c为预想故障事故发生的概率。

进一步，上述装置还包括：电压越限风险计算模块(图3中未示出)，用于计算模拟电网的电压越限风险，判断电压越限风险是否超过预先设定的风险阈值，如果是，将超出风险阈值的信息发送给电网监控人员；其中，模拟电网的电压越限风险表示为：

n_b表示事故集中的节点数量；n_c为事故集包含的预想故障的数量。

进一步，上述装置还包括：负荷削减风险后果计算模块(图3中未示出)，用于计算模拟电网发生故障时的负荷削减风险后果，并将负荷削减风险后果发送给电网监控人员，以指导电网监控人员的调度操作，其中，负荷削减风险后果为在继电保护或者人为控制下切除模拟电网的指定负荷后的风险指数，表示为：

其中，v为出现负荷削减的节点数目，L_j为第j个负荷削减节点的负荷削减量，a_j为第j个负荷削减节点的负荷的重要性系数，其中，负荷的重要性系数由负荷等级确定。

本发明实施例提供的电网事故风险预警装置，与上述实施例提供的电网事故风险预警方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。