专利名称：电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法
技术领域：
本发明属于电力系统继电保护及电力系统可靠性领域，特别涉及电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法。
背景技术：
目前世界各国电力系统规模庞大、结构复杂，巨大的电力需求和资产经济运行已使电网的稳定裕度越来越小，作为保障电网安全的第一道防线，继电保护系统的拒动和误动已成为触发或加速系统扰动的因素之一，继电保护可靠性及失效风险不容乐观。截至目前，在电力系统运行风险评估中，对于保护系统可靠性模型的考虑还较为粗糙。为提高电力系统风险评估的准确程度，应该突破一次系统的范畴，建立涵盖一、二次系统的评估模型。另一方面，系统安全度和充裕度概念也应合理延伸至保护系统可靠性研究领域。目前在保护可靠性和风险研究中，诸如正确动作率、误动率和拒动率等指标均是从保护动作失效后果统计的层面来反映继电保护整体的长期可靠性，类似于考虑继电保护系统的“充裕度”。而对于继电保护系统短期的动态可靠性和风险即“安全度”考虑不够，评估过程难以有效反映电网因为继电保护运行中可靠性变化所面临的实际风险，或因为没有计及继电保护实际运行环境对其的影响，难以有效反映系统方式变化时继电保护的实际运行风险。有文献阐述了距离保护、特殊保护系统(Special Protection System, SPS)的风险计算方法，但更注重保护失效概率的计算，风险评估的流程尚需改进。继电保护可靠性和风险评估还需在多方面进一步深入研究，如1)保护风险评估的数学模型应尽可能准确地反映保护特性和实际的运行风险。2)在评估流程上，应考虑继电保护动作的时序特性，涵盖不同保护、同一保护不同阶段可能发生拒动和误动情况，以及继电保护动作后潮流转移弓I起的连锁跳闸等。
发明内容
本发明结合电力系统阶段式保护的主要功能和工作特点，重点研究定量分析其运行风险的评估方法，主要工作如下1)对保护可靠性及风险评估，从充裕度和安全度两个方面进行分析，提出了保护元件的失效概率模型；2)确定了保护系统的运行风险指标；3) 制定了距离保护等阶段式保护的运行风险评估流程；4)利用所提方法对某实际电网中距离保护的运行风险进行了分析。电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法，其特征在于，它包括以下步骤1)根据电网拓扑结构，确定待评估保护系统及误动源集合；2)进行待评估保护系统失效分类分析根据当前测量值，由保护元件瞬时失效概率模型计算保护元件的瞬时误动概率，切除故障线路，进行N-I潮流计算；3)在新的电网结构及潮流状态下计算误动源集合中的保护元件的瞬时误动概率；
4)如果误动源集合中的保护系统误动亦将其所在线路切除，进行N-2潮流计算， 即可得到对应当前故障线路的负荷损失；5)计算误动源集合中的保护元件的瞬时不启动概率及远后备动作造成的负荷损失；6)遍历误动源集合中的所有保护元件，根据保护元件的瞬时误动概率和瞬时不启动概率以及对应的负荷损失，分别计算待评估保护系统的风险指标、总瞬时误动概率和总瞬时不启动概率；7)遍历待评估保护系统集合，重复风险指标计算过程，即可得全网阶段式保护系统的绝对风险指标和相对风险指标，判断电网中最薄弱的保护环节。所述误动源集合为与待评估保护系统相配合的保护元件。所述当前测量值为待评估保护系统的电压、电流值及电网拓扑信息。所述保护元件的的瞬时不启动概率分为欠量动作的元件的瞬时不启动概率和过量动作的元件的瞬时不启动概率；欠量动作的元件的瞬时不启动概率的计算方法如下首先选取该保护对应的特征量，结合保护特性，确定以下边界、点或点集合1)动作特性边界；2)保护的不启动概率最大的点或点集合；3)不启动概率最小的点或点集合。得到以上下边界、点和点集合以后，以它们为已知量，构造不启动概率的计算函数，从而计算得出欠量动作的元件的瞬时不启动概率；过量动作的元件的瞬时不启动概率的计算方法如下首先选取该保护对应的特征量，结合保护特性，确定以下边界点或点集合1)动作特性边界；2)保护不启动概率最大的点；3)不启动概率最小的点；得到以上边界和点以后，以它们为已知量，构造不启动概率的计算函数，从而计算得出过量动作的元件的瞬时不启动概率；所述保护元件的瞬时误动概率是指区内无故障时产生保护动作的概率，或相邻设备/线路发生故障且其保护元件未拒动时本电力设备/线路产生保护动作的概率；其计算公式如下
m
Σ [^w O) X Anext O')]
权利要求
1.电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法，其特征在于，它包括以下步骤1)根据电网拓扑结构，确定待评估保护系统及误动源集合；2)进行待评估保护系统失效分类分析根据当前测量值，由保护元件瞬时失效概率模型计算保护元件的瞬时误动概率，切除故障线路，进行N-I潮流计算；3)在新的电网结构及潮流状态下计算误动源集合中的保护元件的瞬时误动概率；4)如果误动源集合中的保护系统误动亦将其所在线路切除，进行N-2潮流计算，即可得到对应当前故障线路的负荷损失；5)计算误动源集合中的保护元件的瞬时不启动概率及远后备动作造成的负荷损失；6)遍历误动源集合中的所有保护元件，根据保护元件的瞬时误动概率和瞬时不启动概率以及对应的负荷损失，分别计算待评估保护系统的风险指标、总瞬时误动概率和总瞬时不启动概率；7)遍历待评估保护系统集合，重复风险指标计算过程，即可得全网阶段式保护系统的绝对风险指标和相对风险指标，判断电网中最薄弱的保护环节。
2.根据权利要求1所述的电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法，其特征在于，所述误动源集合为与待评估保护系统相配合的保护元件。
3.根据权利要求1所述的电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法，其特征在于，所述当前测量值为待评估保护系统的电压、电流值及电网拓扑信息。
4.根据权利要求1所述的电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法，其特征在于，所述保护元件的的瞬时不启动概率分为欠量动作的元件的瞬时不启动概率和过量动作的元件的瞬时不启动概率；欠量动作的元件的瞬时不启动概率的计算方法如下首先选取该保护对应的特征量， 结合保护特性，确定以下边界、点或点集合1)动作特性边界；2)保护的不启动概率最大的点或点集合；3)不启动概率最小的点或点集合；得到以上下边界、点和点集合以后，以它们为已知量，构造不启动概率的计算函数，从而计算得出欠量动作的元件的瞬时不启动概率；过量动作的元件的瞬时不启动概率的计算方法如下首先选取该保护对应的特征量， 结合保护特性，确定以下边界点或点集合1)动作特性边界；2)保护不启动概率最大的点； 3)不启动概率最小的点；得到以上边界和点以后，以它们为已知量，构造不启动概率的计算函数，从而计算得出过量动作的元件的瞬时不启动概率；所述保护元件的瞬时误动概率是指区内无故障时产生保护动作的概率，或相邻设备/ 线路发生故障且其保护元件未拒动时本电力设备/线路产生保护动作的概率；其计算公式如下
5.根据权利要求1所述的电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法，其特征在于，所述对应当前故障线路的保护误动负荷损失、远后备动作造成的负荷损失、保护元件的瞬时误动概率对应的负荷损失和保护元件的瞬时不启动概率对应的负荷损失均为以下四类负荷损失的一种或几种由于保护动作使得所有进线开断导致被孤立的负荷、由于所有出线开断导致被孤立的电源、在系统解列时为了电气岛有功平衡而切除的负荷和当系统潮流计算不收敛时需要切除的负荷；后两类负荷损失通过最优潮流方法计算，目标函数为 D = min Σ (Puq-Pu) 其中，D为切负荷量；等式约束条件P = B θ其中，P为节点有功注入向量，B为电纳矩阵，θ为母线电压相角向量；不等约束条件\0 ^ P&i ^ Pcimax\0 ^ Qci ^ Qcimax\0 ^ Pli ^ PLimax-F. < F-H < F-L imax \ lNew 、L imax其中，PGi, Qei分别为发电机调整后节点注入有功功率和无功功率；Peimax，Wimax分别为发电机节点极限注入有功功率和无功功率；P…PLi0分别为第i个负荷节点调整前、后输送功率值；FiNCT为第i条线路调整后输送功率值；PUmax为第i个负荷节点输送功率的极限值； Fifflax指第i条线路输送功率的极限值。
6.根据权利要求1所述的电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法，其特征在于，所述待评估保护系统的风险指标包括绝对风险指标和相对风险指标，绝对风险指标Ra 的计算公式如下
全文摘要
本发明公开了属于电力系统继电保护及电力系统可靠性领域的电力系统阶段式保护运行风险的概率评估方法。它包括以下步骤确定待评估保护系统及误动源集合；进行待评估保护系统失效分类分析；在新电网结构及潮流状态下计算误动源集合中的保护元件的瞬时误动概率；如果误动源集合中的保护系统误动亦将其所在线路切除，进行N-2潮流计算，得到对应当前故障线路的负荷损失；计算误动源集合中的保护元件的瞬时不启动概率及远后备动作造成的负荷损失；计算待评估保护系统风险指标、总瞬时误动概率和总瞬时不启动概率；判断电网中最薄弱的保护环节。本发明的有益效果为体现了保护的原理特性，可定量计算保护的拒动概率、误动概率及对应的运行风险。
文档编号G06Q10/00GK102521667SQ20111044194
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者戴志辉, 焦彦军, 陈曦 申请人:华北电力大学(保定)