一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法
【专利摘要】一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法，涉及一种电网停电风险与可靠性分析方法。当全网拓扑发生变化后，风险评估结果不准确。本发明包括以下步骤：获得输电网和配电网的模型和量测数据；判断数据的计算对象为实时数据或研究数据；获取修改信息，对模型和量测进行修改；确定出概率值；进行静态安全分析，给出越限设备和停电设备；对于越限设备根据灵敏度转换为切负荷量；进行停电风险计算和可靠性指标计算；当计算的数据为研究数据时，与最近的实时数据计算结果比对，当研究计算结果风险大于实时计算结果时告警。本技术方案增加研究数据的计算，在检修信息、负荷信息、运行状态发生变化时，比对停运风险，提高评估准确性和决策正确性。
【专利说明】-种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电网停电风险与可靠性分析方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统是由大量元件组成的。系统发生故障的根本原因是这些元件的停运，对 电力系统进行风险评估的前提是确定元件的停运模型。引起元件停运的原因较多，现有的 技术主要基于某种停运要素对元件停运模型进行构建；当全网拓扑发生变化，系统不能及 时调整，对于一些元气件的停运造成误判，从而导致风险评估结果不准确，影响决策的正确 性。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进， 提供一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法，以达到提高评估准确性和决策正确 性的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
[0004] 一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法，其特征在于包括以下步骤：
[0005] 1)获得输电网和配电网的模型和量测数据；
[0006] 2)判断数据的计算对象为实时数据或研究数据；当为实时数据时，进入步骤4); 当为研究数据时，进入步骤3);
[0007] 3)获取修改信息，根据获取的修改信息对模型和量测进行修改；修改信息为检修 信息、负荷信息、运行状态信息中的一种或多种；
[0008] 4)根据获取的数据，对元件进行概率计算，确定出概率值；
[0009] 5)根据获取的数据，进行静态安全分析，给出越限设备和停电设备；
[0010] 6)对于越限设备根据灵敏度转换为切负荷量；
[0011] 7)进行停电风险计算和可靠性指标计算，计算包括：负荷削减概率、电力不足期 望值、电量不足期望值、电压越限风险和元件过载风险；
[0012] 8)当计算的数据为研究数据时，比对研究数据计算结果和最近的实时数据计算结 果，当研究计算结果风险大于实时计算结果时告警。
[0013] 作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
[0014] 负荷削减概率为在评估期间发生削减负荷的可能性；电力不足期望值为在评估期 间削减的平均负荷值；电量不足期望值为评估期间由于切负荷损失的电量值；元件过载风 险为评估期间发生元件或系统过载的风险。
[0015] 在进行静态安全分析时，
[0016] a)将地调、县调、用户的电网模型结合，进行一体化的风险评估；
[0017] b)主网和配网的结合点是IOkV和20kV的出线开关，将主网和配网的网架进行自 动无缝的拼接；
[0018] C)拼接好后，区域以外的地调系统中扫描220kV线路、主变和母线；当220KV线路 不存在检修情况，则不扫描；
[0019] d)扫描地区电网，自动生成地区电网的自动装置结构，并允许用户二次编辑；
[0020] e)扫描地区电网，开断每一条线路、变压器、母线，仿真可能的备自投动作，寻找失 电的IOkV负荷母线；对于每个失电的IOkV母线，寻找其在配网模型中供电的用户，判断该 用户是否会失电或者降级；
[0021] f)扫描配网电网，开断每一条馈线段，寻找受影响的用户，判断该用户是否会失电 或者降级。
[0022] 在对于越限设备根据灵敏度转换为切负荷量时，越限转换为负荷损失采用灵敏度 分析进行线路与负荷的相关性分析，即支路有功潮流对节点功率注入的灵敏度的方式，将 越限的有功潮流根据灵敏度分配到各个负荷节点中；
[0023] 支路有功潮流对节点功率注入的灵敏度为：当系统内节点n有功功率注入增加 1 个单位时，指定支路ij上的有功潮流变化量；其计算公式为
【权利要求】
1. 一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 获得输电网和配电网的模型和量测数据； 2) 判断数据的计算对象为实时数据或研究数据；当为实时数据时，进入步骤4);当为 研究数据时，进入步骤3); 3) 获取修改信息，根据获取的修改信息对模型和量测进行修改；修改信息为检修信 息、负荷信息、运行状态信息中的一种或多种； 4) 根据获取的数据，对元件进行概率计算，确定出概率值； 5) 根据获取的数据，进行静态安全分析，给出越限设备和停电设备； 6) 对于越限设备根据灵敏度转换为切负荷量； 7) 进行停电风险计算和可靠性指标计算，计算包括：负荷削减概率、电力不足期望值、 电量不足期望值、电压越限风险和元件过载风险； 8) 当计算的数据为研究数据时，比对研究数据计算结果和最近的实时数据计算结果， 当研究计算结果风险大于实时计算结果时告警。
2. 根据权利要求1所述的一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法，其特征在 于：在进行静态安全分析时， a) 将地调、县调、用户的电网模型结合，进行一体化的风险评估； b) 主网和配网的结合点是IOkV和20kV的出线开关，将主网和配网的网架进行自动无 缝的拼接； c) 拼接好后，区域以外的地调系统中扫描220kV线路、主变和母线；当220KV线路不存 在检修情况，则不扫描； d) 扫描地区电网，自动生成地区电网的自动装置结构，并允许用户二次编辑； e) 扫描地区电网，开断每一条线路、变压器、母线，仿真可能的备自投动作，寻找失电的 IOkV负荷母线；对于每个失电的IOkV母线，寻找其在配网模型中供电的用户，判断该用户 是否会失电或者降级； f) 扫描配网电网，开断每一条馈线段，寻找受影响的用户，判断该用户是否会失电或者 降级。
3. 根据权利要求1所述的一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法，其特征在 于：负荷削减概率为在评估期间发生削减负荷的可能性；电力不足期望值为在评估期间削 减的平均负荷值；电量不足期望值为评估期间由于切负荷损失的电量值；元件过载风险为 评估期间发生元件或系统过载的风险。
4. 根据权利要求1所述的一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法，其特征在 于：在对于越限设备根据灵敏度转换为切负荷量时，越限转换为负荷损失采用灵敏度分析 进行线路与负荷的相关性分析，即支路有功潮流对节点功率注入的灵敏度的方式，将越限 的有功潮流根据灵敏度分配到各个负荷节点中； 支路有功潮流对节点功率注入的灵敏度为：当系统内节点η有功功率注入增加1个单 位时，指定支路ij上的有功潮流变化量；其计算公式为
式中：Pu为线路ij始端有功潮流；Θ为母线电压相角差；V为母线电压幅值；Λ p、AQ 为潮流方程的残差向量（2n_2)。
5.根据权利要求1所述的一种基于全网拓朴的停电风险与可靠性分析方法，其特征在 于：停电风险计算和可靠性指标计算，还包括基础停运率计算、故障停运率计算、模型组合 与拓扑分析、风险评估计算； 1) 基础停运率计算根据不同的配电网元件，设置不同的计算模型，增加强迫停运、共同 模式故障停运、环境相依停运、老化失效停运、半强迫停运中的一种或多种停运方式，计算 总的基础停运概率；配电网元件包括：发电机、线路、变压器、断路器、电容电抗器、隔离开 关和母线； 2) 故障停运率计算包括雷击停运率、大风停运率、外力停运率、鸟害停运率、设备本身 停运率； a) 雷击停运率计算公式：λ thuderi 一 ^ AEEAI *Laeeai5IiM 式中：M为天气因子，雷雨天气为1，否则为0, λΑΚΕΑΙ为雷电统计区域的线路雷击故障 率，单位为次Al〇〇km*l雷电日），Lakeai为处在该区域内的线路长度，单位km ; b) 大风停运计算公式：
L为线路在该气候区内的长度，Abase为正常天气情况下的失效率，风速，Corai为临界风 速；CP为尺度参数； c) 外力停运率计算公式： 入 fraxei =入 force^LforCe 式中Lf^为线路处于外力破坏区域的长度，若线路不在外力破坏区域取值为0, λ 为外力引发的线路故障 d) 鸟害停运公式： X Mrdi ^ bird^^bird 式中Ltod为线路处于鸟害地区的长度，若线路不在鸟害区域取值为0。λ btel为鸟害引 发的线路故障率，单位为次AlOOkm*日），其值根据月份变化而变化，可由下式计算得到。 e) 设备本身停运率公式： 入 devicei 入 device^^device^^device LdeviM为线路的长度，Xdevira为设备引发的线路故障率，单位为次AlOOkm*日），可由 下式计算得到：
3) 模型组合与拓扑分析 a) 扫描地区电网，自动生成地区电网的自动装置结构，并允许用户二次编辑。 b) 扫描地区电网，开断每一条线路、变压器、母线，仿真可能的设备自投动作，寻找失电 的IOkV负荷母线，对于每个失电的IOkV母线，寻找其在配网模型中供电的用户，判断该用 户是否会失电或者降级。 c) 扫描配网电网，开断每一条馈线段，寻找受影响的用户，判断该用户是否会失电； 4) 风险评估计算 采用状态枚举法计算风险；并按照事故性质和可能造成的损害程度分为若干级，级别 越尚，风险越大。
【文档编号】G06F19/00GK104392083SQ201410344965
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】王康元, 吴 琳, 周炜, 谭勇桂, 何安宏, 吴雪琼, 王成现, 承轶青, 王纪军, 程伟华, 陈志刚, 庄岭, 谭晶, 黄高攀 申请人:国家电网公司, 浙江大学, 国电南瑞科技股份有限公司, 江苏省电力公司