一种基于贝叶斯网络的电网风险预警评估模型的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统调度自动化技术领域，特别是涉及一种基于贝叶斯网络建模 的方法对电网运行风险进行评估的评估模型。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的快速发展、用电量的增加，电网安全运行变得越来越重要。全国性 紧密联系的网络、效率高的大容量机组(群）、超高电压等级的采用，提高了电能的质量和效 率。但也给电网安全运行带来了严峻的挑战。为了保证电网安全运行，制定合适的风险评价 指标，进行量化评价日益成为国内外研究的焦点。
[0003] 近几年电网建设加快，风电、光伏装机容量增长迅速，电网潮流电压控制难度大， 配合基建、用户、电源工程建设陪停设备多，电网过渡方式、特殊方式多，运行风险较大。为 了对新建电网风险进行预警评估，本专利考虑影响电网安全运行的各种因素，结合负荷转 移过程中的节点电压和线路电流约束等容量约束条件，提出了采用贝叶斯网络建模的方法 对电网运行风险进行了评估，并进行实证分析，结果显示贝叶斯网络模型独有的双向推理 技术，不仅能对电网运行风险进行评估，更能分析出各元件对电网运行风险的影响，得出系 统的薄弱环节，为系统的改进提供依据。
[0004] 由于贝叶斯网络既可以引入元件参数的先验信息对电网运行状况进行评估，又可 运用其特有的双向推理技术，定量地给出系统和负荷点的风险环节，处理负荷点与故障之 间的相关性问题。因此，本专利构建了基于贝叶斯网络的电网运行风险评价模型，该模型采 用贝叶斯网络建模的方法，对负荷点和电网风险指标进行定量评估，运用贝叶斯网络所独 有的双向推理方法，对电网进行风险分析，定量地给出电网风险环节，以期能为相关部门进 行电网安全运行评估，采取改造、增强电网措施提供有益的参考。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于贝叶斯网络的电网风险预警评估 模型。
[0006] 为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
[0007] -种基于贝叶斯网络的电网风险预警评估模型，包括如下步骤：
[0008] 1.基于贝叶斯公式的网络模型构建：
[0009] 贝叶斯网是用一组条件概率函数以有向无循环图(DAG)形式表示不确定性的因果 推理模型，其信息由两部分组成:一是网络结构 S，S中的每一节点表示特定域中的一个概念 或变量，在节点间的连接(有向弧)表示了可能的因果关系，体现了域知识定性方面的特征； 二是，每一节点都附有与该变量相联系的条件概率分布函数CPD，如果变量是离散的，则它 表现为给定其父母节点状态时该节点取不同值的条件概率表。
[0010]假设电网各元件状态为随机变量集合父={父1力，."，父11}上的8~办％)为节点父土的 父节点;条件概率表已知，即根节点的先验概率和各节点的条件概率PUdPaUO)已知。则 对于任意的变量Xi，就可以通过下式来计算其处于状态￥ 1的概率值：
[0011]
[0012] 其中，x\Xi表示除原件Xi外其他所有元件构成的集合，对于p(p a(Xi))，同样适用上 式，可以计算至已知的根节点的先验概率。随着根节点的先验概率的代入，上式中父节点的 数目逐步减少，直到计算出最后的结果;节点Xl在状态xf下的概率叫足=彳\这种过程就 称为变量消元法。
[0013] 当电网中有证据变量出现时，假定已知元件^(证据变量)处于<时，要求计算元 件~(假定变量)的信度|孓=彳I即已知"? X = < \需要计算假设变量~的概率，则 根据条件概率的定义有：
[0014]
(2)
[0015] 显然，分子分母的概率值可用前述的变量消元法求得。
[0016] 所以，对于电网ΒΝ中的各种先验概率、后验概率以及联合概率，都可以用变量消元 法来求得，进而为网络分析开辟道路。
[0017] 2.风险预警评价指标和模型
[0018] 电网风险预警评价指标是系统进行历史和未来的评价的基础和基本出发点，因此 电网风险预警评价指标必须能够反映系统及其设备的结构、特性、运行状况以及对用户的 影响，并能作为衡量各有关因素的尺度。
[0019] 主要指标的具体计算公式如下：
[0020] (1)负荷侧风险性指标
[0021] 1)串联系统可靠性指标:所谓串联系统，就是由两个或两个以上元件组成的系统 若其中一个元件故障，系统即发生故障。
[0022] (5)
[0023] 式中：表示负荷点的平均停运率，单位为次/年;λ」的故障率，单位次/年。Uk表示 复合垫的平均停运持续时间，单位为h/年;rj为元件的平均故障修复时间，单位为h/次;rk负 荷点的平均停运持续时间，单位为h/次。
[0024] 2)并联系统的可靠性:所谓并联系统，就是由两个或两个以上元件组成的系统，只 有当所有元件同时故障，系统才发生故障。
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 式中：\代表元件j的故障率，单位为次/年;rj、rk代表元件j、k的平均修复时间，单 位为h/次。
[0029] 本发明的有益效果在于：一种基于贝叶斯网络的电网风险预警评估模型，并且贝 叶斯网络模型独有的双向推理技术，不仅能对电网运行风险进行评估，更能分析出各元件 对电网运行风险的影响，得出系统的薄弱环节，满足实际电网业务中对风险预警评估与分 析的需求。为系统的改进提供依据。
【附图说明】
[0030] 图1:电网风险预警评价指标。
[0031 ]图2:电网运行风险评估的贝叶斯网络模型。
【具体实施方式】
[0032]以IEEE测试系统RBTS母线4中Π 和f7主馈线组成的子系统为例，对其进行贝叶斯 网络建模，评估风险水平，并找出薄弱环节，假设接线方式为馈线装隔离开关，有分支线保 护，有备用电源，变压器有备用，断路器和熔断器完全可靠。
[0033] 第一层component level(元件层）中各段线路的故障概率式（10);对于变压器元 件来说，由于有备用，所以各变压器的故障概率计算跟线路故障概率有所不同，见式（11)， 其中\表示第j个变压器的故障率，表示第j个变压器的替换时间。
[0034] P(Li=l)=LiAiri/8760
[0035] P(Tj = l)=AjrPj/8760
[0036] 式中，U表示线路i的长度;&表示线路i的故障率;^表示线路i的