一种电网运行风险主动分析系统及方法与流程

1.本发明属于电力系统及其自动化领域，涉及一种电网运行风险主动分析系统及方法。


背景技术：

2.为实现新一代调度控制系统事故预想、预判、预警，提升电网在运行不确定性运行环境下的风险防控能力，需要融合外部环境信息和设备运行信息，分析故障发生概率和严重程度，实现故障智能筛选，准确开展事故预想，来提升大电网调度控制系统事故预想预判能力。分析外部电网环境因素、调控操作和故障扰动对本区域电网运行态势的影响，采用确定性分析和不确定性分析相结合的模式，给出电网运行潜在风险及未来运行趋势风险，提升各级调度的全局运行风险态势分析感知能力。建立科学、全面、智能、分层、高效的电网风险评估体系，整合电网运行的多维信息(设备、外部环境、运行信息等)，对当前及未来时段主网开展一体化风险评估，评估可能存在的断面潮流、电压、频率等越限或机组、负荷等损失风险。


技术实现要素：

3.针对现有的电网运行不确定性风险增加，控制系统事故预想预判和风险防控能力不强的不足，本发明提供了一种电网运行风险主动分析系统，具体包括：获取模块、选择输入模块、分析模块和评估模块；
4.所述获取模块，用于基于电网内外部信息，确定电网运行的多个不确定性因素风险；
5.所述选择输入模块，用于从所述多个不确定性因素风险中选择一个或几个作为输入信息；
6.所述分析模块，用于对所述选择输入模块选择的输入信息进行概率潮流计算，并基于所述概率潮流计算的结果和用户需求确定相关断面信息和风险分析结果信息；
7.所述评估模块，基于电网安全预警量化分级技术对所述分析模块得到的相关断面信息和风险分析结果信息进行运行风险评估，并基于评估结果进行风险预警量化分级。
8.优选的，所述不确定性因素风险，包括：输入新能源机组出力、负荷波动信息、检修计划数据、故障风险源数据。
9.优选的，所述分析模块，包括：模型构建子模块和分析子模块；
10.所述模型构建子模块，基于用户需求、各类新能源出力机组的不确定性、负荷波动的不确定性、检修计划的不确定性、故障风险不确定性因素以及计算方法分别构建相关断面的不确定性概率模型和概率潮流计算环节概率模型；
11.所述分析子模块，基于所述模型构建子模块构建的相关断面的不确定性概率模型和概率潮流计算环节概率模型得到的电网潮流的概率分布进行典型大小方式和大概率方式选择，并基于所述概率分布和用户需求调用网络分析计算程序对所述选择输入模块选择
的输入信息进行短路分析、故障分析、静态安全分析。
12.优选的，所述评估模块，包括：评估结果子模块和定位分级子模块；
13.所述评估结果子模块，用于基于所述选择输入模块选择的输入信息的潮流计算分析、短路分析、故障分析、静态安全分析，进行运行风险评估得到评估结果；
14.所述定位分级子模块，用于基于电网安全预警量化分级技术，对所述评估结果子模块得到的评估结果进行风险定位和量化评估，得到电网风险定位结果、关联区域风险态势分析结果和安全预警量化分级结果；
15.其中，所述运行风险评估，包括：短路电流水平评估、失负荷风险评估、电压风险评估、多馈入有效短路比、频率风险评估、“n-1”通过率评估、网络结构评估和负载均衡度评估。
16.优选的，所述定位分级子模块，包括：定位单元和分级单元；
17.所述定位单元，基于所述评估结果子模块得到的评估结果，进行转移系数计算、故障影响域生成和源网荷关联互动分析，得到风险定位结果和关联区域风险态势分析结果；
18.所述分级单元，基于所述评估结果子模块得到的评估结果，进行风险定级、判断风险因素的矩阵的构建以及量化分级计算，得到安全预警量化分级结果。
19.优选的，所述电网内外部信息，包括：外部环境信息、电网运行数据信息、设备调控操作信息和设备故障扰动信息。
20.基于同一构思，本发明提供了一种电网运行风险主动分析方法，包括：
21.分析模块对选择输入模块从获取模块中基于电网内外部信息获取的电网运行的多个不确定性因素风险中选择一个或几个进行概率潮流计算，并基于所述概率潮流计算的结果和用户需求给出相关断面信息和风险分析结果信息；
22.分析模块得到的所述相关断面信息和风险分析结果信息被评估模块根据电网安全预警量化分级技术进行运行风险评估，得到的评估结果，并对所述评估结果进行风险预警量化分级。
23.优选的，所述不确定性因素风险，包括：输入新能源机组出力、负荷波动信息、检修计划数据、故障风险源数据。
24.优选的，所述分析模块对选择输入模块从获取模块中基于电网内外部信息获取的电网运行的多个不确定性因素风险中选择一个或几个进行概率潮流计算，并基于所述概率潮流计算的结果和用户需求给出相关断面信息和风险分析结果信息，包括：
25.基于用户需求、各类新能源出力机组的不确定性、负荷波动的不确定性、检修计划的不确定性、故障风险不确定性因素以及计算方法分别构建相关断面的不确定性概率模型和概率潮流计算环节概率模型；
26.基于所述模型构建子模块构建的相关断面的不确定性概率模型和概率潮流计算环节概率模型得到的电网潮流的概率分布进行典型大小方式和大概率方式选择，并基于所述概率分布和用户需求调用网络分析计算程序对所述选择输入模块选择的输入信息进行短路分析、故障分析、静态安全分析。
27.优选的，所述分析模块得到的所述相关断面信息和风险分析结果信息被评估模块根据电网安全预警量化分级技术进行运行风险评估，得到的评估结果，并对所述评估结果进行风险预警量化分级，包括：
28.评估结果子模块基于所述选择输入模块选择的输入信息的潮流计算分析、短路分析、故障分析、静态安全分析，进行运行风险评估得到评估结果；
29.评估结果子模块得到的评估结果被定位分级子模块基于电网安全预警量化分级技术进行风险定位和量化评估，得到电网风险定位结果、关联区域风险态势分析结果和安全预警量化分级结果；
30.其中，所述运行风险评估，包括：短路电流水平评估、失负荷风险评估、电压风险评估、多馈入有效短路比、频率风险评估、“n-1”通过率评估、网络结构评估和负载均衡度评估。
31.优选的，所述评估结果子模块得到的评估结果被定位分级子模块基于电网安全预警量化分级技术进行风险定位和量化评估，得到电网风险定位结果、关联区域风险态势分析结果和安全预警量化分级结果，包括：
32.定位单元基于所述评估结果子模块得到的评估结果，进行转移系数计算、故障影响域生成和源网荷关联互动分析，得到风险定位结果和关联区域风险态势分析结果；
33.分级单元基于所述评估结果子模块得到的评估结果，进行风险定级、判断风险因素的矩阵的构建以及量化分级计算，得到安全预警量化分级结果。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
35.1、本发明提供了一种电网运行风险主动分析系统，包括：获取模块、选择输入模块、分析模块和评估模块；所述获取模块，用于基于电网内外部信息，确定电网运行的多个不确定性因素风险；所述选择输入模块，用于从所述多个不确定性因素风险中选择一个或几个作为输入信息；所述分析模块，用于对所述选择输入模块选择的输入信息进行概率潮流计算，并基于所述概率潮流计算的结果和用户需求确定相关断面信息和风险分析结果信息；所述评估模块，基于电网安全预警量化分级技术对所述分析模块得到的相关断面信息和风险分析结果信息进行运行风险评估，并基于评估结果进行风险预警量化分级；实现了计及新能源发电、负荷波动、设备故障、运行方式等电网运行不确定性因素的电网运行风险在线感知功能，实现了电网安全风险分析和预警量化分级功能，精确量化电网安全风险水平；
36.2、一种电网运行风险主动分析系统及方法，对于可能导致连锁性故障的风险进行主动分析，进行预警，实现故障阻断，提升电网调度风险防控能力。
附图说明
37.图1为本发明的提供的一种电网运行风险主动分析系统的系统结构图；
38.图2为本发明实施例提供的电网运行风险主动分析总体功能模块图；
39.图3为本发明实施例提供的计及不确定因素的电网运行风险在线感知功能流程图；
40.图4为本发明实施例提供的计及不确定因素的电网风险定位和态势分析功能流程图；
41.图5为本发明实施例提供的基于主导因素的电网安全预警量化分级功能流程图。
具体实施方式
42.结合附图对本发明实施例作进一步说明。
43.实施例1：
44.本发明提出一种电网运行风险主动分析系统，包括：融合外部环境和设备运行状态等输入数据(信息)；计及新能源发电、负荷波动、运行方式等不确定性因素的电网运行风险在线感知技术；计及不确定性因素的电网风险定位和关联区域风险态势分析技术；基于主导风险因素的电网安全预警量化分级技术；分析结果输出数据，系统结构如图1所示，具体包括：
45.获取模块基于电网内外部信息，确定电网运行的多个不确定性因素风险；
46.选择输入模块选从所述多个不确定性因素风险中选择一种或几种作为输入信息；
47.分析模块对所述选择输入模块选择的输入信息进行概率潮流计算，并基于所述概率潮流计算的结果和用户需求确定相关断面信息和风险分析结果信息；
48.评估模块基于电网安全预警量化分级技术对所述分析模块得到的相关断面信息和风险分析结果信息进行运行风险评估，并基于评估结果进行风险预警量化分级；
49.其中，获取模块基于电网内外部信息，确定电网运行的多个不确定性因素风险，具体包括：
50.结合图2的电网运行风险主动分析总体功能模块图进行介绍，计算流程是计及不确定性因素的电网运行风险在线感知功能是电网运行风险感知和主动分析软件中用于进行风险在线感知的功能模块。电网运行风险在线感知功能流程如图3所示，整体计算流程包括从外部获取源荷侧数据、系统检修计划数据、故障数据断面等包含不确定性因素的数据，建立各类不确定性因素的概率模型，分析计算考虑以上因素的系统概率潮流分布，并根据预设和用户需求选择性给出相关断面信息和风险分析结果信息。用户需求：用户对不同运行方式的选择，不同时段系统负荷或机组出力的调整，系统潮流分布的动态平衡等各种情况。
51.相关断面信息：预设需求确定的相关断面信息。可能是根据某一个运行方式的要求，得到在某方式下，符合各类断面限值、安全约束等条件的一组潮流计算结果信息。
52.风险分析结果信息：预设需求确定的相关断面的风险分析结果。风险分析结果举例可以是在某方式下，满足某些系统运行约束条件，限值，等情况下，进行静态安全分析给出的结果信息。
53.该部分主要包括不确定性因素选择、计及不确定因素的风险在线感知、运行风险评估等三个环节。
54.选择输入模块选从所述多个不确定性因素风险中选择一种或几种作为输入信息，具体包括：
55.不确定性因素选择环节分别针对新能源机组出力波动信息、负荷波动、检修变化计划、故障风险源数据进行不确定性因素选择，有针对性的为后续概率模型的构建提供数据基础。
56.分析模块对所述选择输入模块选择的输入信息进行概率潮流计算，并基于所述概率潮流计算的结果和用户需求确定相关断面信息和风险分析结果信息，具体包括：
57.概率潮流计算环节概率模型构建环节在考虑自然灾害、设备运行状态监测信息，
评估单一设备故障概率，同时针对各类新能源出力机组的不确定性及负荷波动的不确定性进行概率建模，获得相应的概率分布，利用概率潮流计算方法，进行概率潮流计算，获得系统潮流的概率分布。在此基础上，针对调度检修计划、发电计划及操作票信息等分析系统运行方式的不确定性，构建基于不确定性的预想故障集，为后续风险评估与在线感知做准备。结合不确定性概率模型建模结果，按需定制系统不确定性因素，在相应的不确定性模型基础上，结合蒙特卡洛抽样法对潮流进行计算，获得潮流的概率分布结果。该环节使用简化后的蒙特卡洛抽样计算方法，结合高性能计算方法，采用多线程计算方法对概率潮流进行快速运算，提高计算效率并保持相应准确率，快速获得概率潮流计算结果。之后进行典型大小方式、大概率方式的选择后调用网络分析计算程序进行计算，为后续运行风险评估环节提供数据准备。潮流计算分析、短路分析、状态故障分析、静态分析。
58.计及不确定性的运行风险评估环节在不确定性概率建模与概率潮流计算结果基础上，计算结合概率分布的风险评估结果，包括“n-1”通过率评估、短路电流水平评估、失负荷风险评估、电压风险评估、频率风险评估及多馈入有效短路比评估等多方面风险评估指标的概率风险评估指标结果，并将相应的指标类别与严重程度推送至前端画面展示，以供调度员掌握风险在线感知结果。
59.计算流程是通过电网内外部数据融合，动态生成预想故障集，为电网趋势风险预判和预控环节提供事故预想与风险定位功能，同时结合态势分析获得相应关联区域风险态势分析结果。利用故障影响域分析方法，在n-1计算结果基础上进行转移系数计算，根据转移系数计算结果，确定某个预想开断的故障影响域，进而进行基于故障影响域的n-2预想故障集筛选，在计及自然灾害、设备运行状态监测信息、新能源机组出力状况、负荷波动及运行方式情况下，评估设备故障概率，进而生成多重、群发故障集，判断风险设备，进行风险定位与关联区域风险态势分析，流程如图4所示。
60.系统风险预评估环节通过不确定风险因素的选取，结合相应概率潮流计算的分析结果，获得相应不确定性下的潮流概率分布与设备故障概率风险，之后通过利用逐一预想开断的方法，在进行n-1故障开断扫描时附带进行转移系数计算，进而生成故障影响域的范围。利用基于网络自动搜索的断面搜索方法，对电网薄弱环节进行自动搜索，依据搜索结果进行预想故障的生成和筛选，进而获得对电网当前或未来指定时段运行状态的可能变化进行风险定位分析，当电网运行方式改变后，快速识别电网新增薄弱断面，在线滚动计算电网静态安全稳定风险，获得风险定位结果与关联区域风险态势分析结果。
61.评估模块基于电网安全预警量化分级技术对所述分析模块得到的相关断面信息和风险分析结果信息进行运行风险评估，并基于评估结果进行风险预警量化分级，具体包括：
62.计算流程是：利用基于风险评估结果，针对不同的不确定场景及综合场景下，采用层次分析法，从多指标角度评价标准进行综合量化分析。针对不同的量化指标评估结果，面向电网安全预警的目标构建评价权重矩阵，指标选取方法以及专家经验等多方面因素，最终形成电网安全预警量化分级计算结果，并于人机交互界面进行展示，构成安全预警量化分析评估结果，基于主导因素的电网安全预警量化分级功能流程如图5所示。
63.风险定级与分值设定环节利用专家经验以及结合可能性概率指标与严重度指标的综合计算，获得相应的风险评估结果。判断矩阵构建环节结合各指标对安全风险的影响
程度分析，建立层次结构模型，构造两两判断矩阵，并检验判断矩阵一致性，形成判断矩阵。最后，量化分级计算环节结合向量规范法实现评价指标无量纲化，最终形成基于主导因素的电网安全预警量化分级结果。
64.实施例2：
65.本发明提出一种电网运行风险主动分析方法，融合外部环境等信息的严重故障动态预想方法，实现计及新能源发电、负荷波动、设备故障、运行方式等电网运行不确定性因素的电网运行风险在线感知功能，实现电网安全风险分析和预警量化分级功能，精确量化电网安全风险水平，具体步骤如下：
66.步骤1：分析模块对选择输入模块从获取模块中基于电网内外部信息获取的电网运行的多个不确定性因素风险中选择一个或几个进行概率潮流计算，并基于所述概率潮流计算的结果和用户需求给出相关断面信息和风险分析结果信息；
67.步骤2：分析模块得到的所述相关断面信息和风险分析结果信息被评估模块根据电网安全预警量化分级技术进行运行风险评估，得到的评估结果，并对所述评估结果进行风险预警量化分级；
68.其中，步骤1：分析模块对选择输入模块从获取模块中基于电网内外部信息获取的电网运行的多个不确定性因素风险中选择一个或几个进行概率潮流计算，并基于所述概率潮流计算的结果和用户需求给出相关断面信息和风险分析结果信息，具体包括：
69.计算流程包括从外部获取源荷侧数据、系统检修计划数据、故障数据断面等包含不确定性因素的数据，建立各类不确定性因素的概率模型，分析计算考虑以上因素的系统概率潮流分布，并根据预设和用户需求选择性给出相关断面信息和风险分析结果信息。在电网输电设备周围环境灾害精细化监测的基础上，结合电网运行状态，评估出可能发生的概率较高的严重故障，以便及时发现多重故障给电网带来的安全风险。
70.步骤2：分析模块得到的所述相关断面信息和风险分析结果信息被评估模块根据电网安全预警量化分级技术进行运行风险评估，得到的评估结果，并对所述评估结果进行风险预警量化分级，具体包括：
71.基于风险评估结果，针对不同的不确定场景及综合场景下，采用层次分析法，从多指标角度评价标准进行综合量化分析，电网安全预警量化分级计算结果，并于人机交互界面进行展示，构成安全预警量化分析评估结果，基于主导因素的电网安全预警量化分级功能流程如图5所示。
72.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
73.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
74.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
75.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
76.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。