CN104538962A - 一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法 - Google Patents

Abstract

一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法，涉及配电网安全风险评估方法。本发明为了解决经典的方法无法给出全网的不确定性因素的量化指标，从而导致其与电网的实际运行风险存在较大差距的问题。本发明则主要从不确定性角度出发，将故障类型因数、设备类型因数和设备故障历史统计因数计算出设备风险概率值；计算出每类设备的风险等级概率值和电网风险概率值，根据变电站运行方式将发生电网故障所产生的影响分进行等级划分，并对社会影响进行时期供电划分，计算出不同变电站运行方式下电网安全风险后果平均值，并计算出配电网安全风险平均期望值，对配电网基础网架结构的运行情况进行评估。本发明适用于配电网安全风险评估。

Description

一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法

技术领域

本发明涉及配电网安全风险评估方法。

背景技术

配电网是电力***的组成部分，配电网运作是否良好取决于配电网的规划与建设是否科学，是否经济合理，对于固定资产额巨大的供电企业而言，配电网规划工作在供电企业的生存与发展中始终起着决定性的作用，是电网发展的重要依托，其水平和质量直接影响到电网供电的安全性、可靠性和经济性水平。但现有配电网风险评估中多为各个指标分类如按线路、变压器风险评估进行，不能进行综合分析考虑。

现有的配电网风险评估主要针对基础网架合理性及发生失电后的电压等级进行量化评估，其中多数主要从网架结构的合理性方向上进行考虑。对于不同的设备类型，不同的地区故障类型及不同地区设备运行过程中的故障率等缺乏综合的统计。少数将确定预想事故集时最有可能发生的预想事故考虑进来，按经验来考虑事故发生的可能性，并未进行量化分析，但是实际上电力***运行中存在着很多不确定因素，采用确定性模型并不能严格描述电力***。经典的EMS基于全局性分析，但无法给出全网的不确定性因素的量化指标。

发明内容

本发明为了解决经典的方法无法给出全网的不确定性因素的量化指标，从而导致其与电网的实际运行风险存在较大差距的问题。

一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法，包括以下步骤：

步骤1、根据《电力***安全稳定导则》将不同故障进行分类，并定义不同故障类型因数；

步骤2、在不同故障类型下，定义不同设备的设备类型因数值；

步骤3、以变电站为统计单位，根据历史值计算出设备故障历史统计因数，如式(1)

设备故障历史统计因数计算公式中同类设备每年平均发生故障的次数是指相同类型的设备每年平均发生故障的次数，如当前计算电网中所有变电压年发生故障次数；而同类设备总数则表示所有相同类型的设备总数，如当前计算电网中所有变压器的总数；计算时将对应类型的设备年平均故障次数与总数进行相除即可；

步骤4、根据步骤1、步骤2和步骤3的结果计算出每类设备的风险等级概率值，如式

设备风险概率值＝故障类型因数*对应故障类型的设备因数*设备故障历史数据统计因数

                                                        (2)

根据公式(2)求出电网的风险概率值，电网的风险概率值为各类设备的设备风险概率值的总和；

风险概率值＝主变风险概率值+母线风险概率值+各类线路风险概率值+发电机风险概率值

                                                        (3)

步骤5、根据变电站运行方式将发生电网故障所产生的影响分进行等级划分，并定义不同损失级别的变电站故障损失值；

步骤6、根据在不同时期下供电对社会的重要程度对社会影响进行时期供电划分，并定义不同时期供电的社会影响因数值；

步骤7、根据步骤5和步骤6的结果计算出不同变电站运行方式下电网安全风险后果平均值，如式(4)

电网安全风险后果值＝(一般时期供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+特殊时期保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+二级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+一级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+特级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值)/5                       (4)

步骤8、将公式(3)和公式(4)带入公式(5)计算出电网安全风险值：

电网安全风险值＝电网安全风险后果值*风险概率值              (5)

步骤9、配电网安全风险值的平均期望值依赖变电站运行方式和设备风险概率值，整个配电网中不同变电站运行方式不同，电网安全风险值不同，采用求平均期望值的方式求得配电网安全风险平均期望值，如公式(6)

配电网安全风险平均期望值＝(电网安全风险值1+……+电网安全风险值n)/n    (6)根据配电网安全风险平均期望值判定配电网风险评估的风险级别。

本发明从故障率的角度出发，将不同设备故障率的离散型随机变量结合故障类型因数、设备类型因数和设备故障历史统计因数得出的平均期望值来表示配电网风险评估的结果，基于平均期望值，对电网运行过程中设备可能的缺陷情况进行分析，并给出量化的指标，从而发现不确定性的隐患，解决了以往评估过程中没有考虑不确定性因素的问题，在实际应用中，本发明与电网的实际运行风险准确度达到85％以上。并且本发明运行风险指标包含扰动发生的影响度和其影响后果的严重性，因而更加科学合理。

附图说明

图1为一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法，包括以下步骤：

步骤1、根据《电力***安全稳定导则》将不同故障进行分类，并定义不同故障类型因数；

步骤2、在不同故障类型下，定义不同设备的设备类型因数值；

步骤3、以变电站为统计单位，根据历史值计算出设备故障历史统计因数，如式(1)

设备故障历史统计因数计算公式中同类设备每年平均发生故障的次数是指相同类型的设备每年平均发生故障的次数，如当前计算电网中所有变电压年发生故障次数；而同类设备总数则表示所有相同类型的设备总数，如当前计算电网中所有变压器的总数；计算时将对应类型的设备年平均故障次数与总数进行相除即可；

步骤4、根据步骤1、步骤2和步骤3的结果计算出每类设备的风险等级概率值，如式

设备风险概率值＝故障类型因数*对应故障类型的设备因数*设备故障历史数据统计因数

                                                        (2)

根据公式(2)求出电网的风险概率值，电网的风险概率值为各类设备的设备风险概率值的总和；

风险概率值＝主变风险概率值+母线风险概率值+各类线路风险概率值+发电机风险概率值

                                                        (3)

步骤5、根据变电站运行方式将发生电网故障所产生的影响分进行等级划分，并定义不同损失级别的变电站故障损失值；

步骤6、根据在不同时期下供电对社会的重要程度对社会影响进行时期供电划分，并定义不同时期供电的社会影响因数值；

步骤7、根据步骤5和步骤6的结果计算出不同变电站运行方式下电网安全风险后果平均值，如式(4)

电网安全风险后果值＝(一般时期供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+特殊时期保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+二级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+一级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+特级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值)/5                         (4)

步骤8、将公式(3)和公式(4)带入公式(5)计算出电网安全风险值：

电网安全风险值＝电网安全风险后果值*风险概率值               (5)

步骤9、配电网安全风险值的平均期望值依赖变电站运行方式和设备风险概率值，整个配电网中不同变电站运行方式不同，电网安全风险值不同，采用求平均期望值的方式求得配电网安全风险平均期望值，如公式(6)

配电网安全风险平均期望值＝(电网安全风险值1+……+电网安全风险值n)/n    (6)根据配电网安全风险平均期望值判定配电网风险评估的风险级别。

具体实施方式二：本实施方式所述的步骤1的实现过程为：

根据《电力***安全稳定导则》将故障类型分为三类：第一类故障、第二类故障和第三类故障；第一类故障类型因数为0.6，第二类故障类型因数为0.4，第三类故障类型因数为0.2。

正常运行方式下的电力***受到下述单一元件故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，必须保持电力***稳定运行和电网的正常供电，其它元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸；包括下列情况之一的划分为第一类故障：

任何线路单相瞬时接地故障重合成功；同级电压的双回或多回线和环网，任一回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合；同级电压的双回或多回线和环网，任一回线三相故障断开不重合；任一发电机跳闸或失磁；受端***任一台变压器故障退出运行；任一大负荷突然变化；任一回交流联络线故障或无故障断开不重合；直流输电线路单极故障；

正常运行方式下的电力***受到下述较严重的故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，应能保持稳定运行，必要时允许采取切机和切负荷等稳定控制措施；包括下列情况之一的划分为第二类故障：

单回线单相永久性故障重合不成功及无故障三相断开不重合；任一段母线故障；同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接地故障重合不成功，双回线三相同时跳开；直流输电线路双极故障；

电力***因下列情况导致稳定破坏时，必须采取措施，防止***崩溃，避免造成长时间大面积停电和对最重要用户(包括厂用电)的灾害性停电，使负荷损失尽可能减少到最小，电力***应尽快恢复正常运行；包括下列情况之一的划分为第三类故障：

故障时开关拒动；故障时继电保护；自动装置误动或拒动；自动调节装置失灵；多重故障；失去大容量发电厂；其他偶然因素。

其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式步骤2的实现过程为：

第一类故障的设备因数值时：主变为0.8、母线为0.6、大于100km的电缆为0.9、小于等于100km的电缆为0.6、大于100km的架空线为1、小于等于100km的架空线为0.5、发电机为1；

第二类故障的设备因数值时：主变为0.3、母线为0.2、大于100km的电缆为0.4、小于等于100km的电缆为0.2、大于100km的架空线为0.6、小于等于100km的架空线为0.3、发电机为0.6；

第三类故障的设备因数值时：主变为0.2、母线为0.1、大于100km的电缆为0.2、小于等于100km的电缆为0.1、大于100km的架空线为0.2、小于等于100km的架空线为0.1、发电机为0.2。

其它步骤与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式所述步骤5的实现过程为：

根据变电站运行方式将发生电网故障所产生的影响分为特大损失、重大损失、较大损失、一般损失；

下列情况之一的运行方式，将其故障后果定为特大损失，变电站故障损失值记为10：

所属站的供电电源均来自上级同一站或同一分区；

所属220kV变电站供电电源单一；

所属220kV终端站电源进行都在同一侧母线上；

所属220kV站中采用双母带分段接线，全站对外联络通道是否都在220kV分段开关侧；

下列情况的运行方式，将其故障后果定为重大损失，变电站故障损失值记为6：

在多级串供的情况下，所属66kV站中电源来自同一220kV变电站，并且66kV环进环出专供下一个66kV变电站；

下列情况的运行方式，将其故障后果定为较大损失，变电站故障损失值记为4：

所属10kV站中含3个供电电源的站，且均由同一66kV站多分段单母线供电或由同一66kV站正副母线供电；

下列情况的运行方式，将其故障后果定为一般损失，变电站故障损失值记为1：

所属站的电源侧采取环进环出单元接线供电。

其它步骤与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式所述步骤6的实现过程为：

根据在不同时期下供电对社会的重要程度将社会影响划分为一般时期供电、特殊时期保供电、二级保供电、一级保供电、特级保供电；一般时期供电、特殊时期保供电、二级保供电、一级保供电、特级保供电的社会影响因数分别对应记为1、1.2、1.4、1.6和2。

其它步骤与具体实施方式四相同。

Claims (5)

1.一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、根据《电力***安全稳定导则》将不同故障进行分类，并定义不同故障类型因数；

步骤2、在不同故障类型下，定义不同设备的设备类型因数值；

步骤3、以变电站为统计单位，根据历史值计算出设备故障历史统计因数，如式(1)

步骤4、根据步骤1、步骤2和步骤3的结果计算出每类设备的风险等级概率值，如式设备风险概率值＝故障类型因数*对应故障类型的设备因数*设备故障历史数据统计因数(2)

根据公式(2)求出电网的风险概率值，电网的风险概率值为各类设备的设备风险概率值的总和；

风险概率值＝主变风险概率值+母线风险概率值+各类线路风险概率值+发电机风险概率值

(3)

步骤5、根据变电站运行方式将发生电网故障所产生的影响分进行等级划分，并定义不同损失级别的变电站故障损失值；

步骤6、根据在不同时期下供电对社会的重要程度对社会影响进行时期供电划分，并定义不同时期供电的社会影响因数值；

步骤7、根据步骤5和步骤6的结果计算出不同变电站运行方式下电网安全风险后果平均值，如式(4)

电网安全风险后果值＝(一般时期供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+特殊时期保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+二级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+一级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值+特级保供电社会影响因数*相应的变电站故障损失值)/5                       (4)

步骤8、将公式(3)和公式(4)带入公式(5)计算出电网安全风险值：

电网安全风险值＝电网安全风险后果值*风险概率值           (5)

步骤9、配电网安全风险值的平均期望值依赖变电站运行方式和设备风险概率值，整个配电网中不同变电站运行方式不同，电网安全风险值不同，采用求平均期望值的方式求得配电网安全风险平均期望值，如公式(6)

配电网安全风险平均期望值＝(电网安全风险值1+……+电网安全风险值n)/n         (6)根据配电网安全风险平均期望值判定配电网风险评估的风险级别。

2.根据权利要求1所述的一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法，其特征在于步骤1的实现过程为：

根据《电力***安全稳定导则》将故障类型分为三类：第一类故障、第二类故障和第三类故障；第一类故障类型因数为0.6，第二类故障类型因数为0.4，第三类故障类型因数为0.2。

3.根据权利要求1所述的一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法，其特征在于步骤2的实现过程为：

第一类故障的设备因数值时：主变为0.8、母线为0.6、大于100km的电缆为0.9、小于等于100km的电缆为0.6、大于100km的架空线为1、小于等于100km的架空线为0.5、发电机为1；

第二类故障的设备因数值时：主变为0.3、母线为0.2、大于100km的电缆为0.4、小于等于100km的电缆为0.2、大于100km的架空线为0.6、小于等于100km的架空线为0.3、发电机为0.6；

第三类故障的设备因数值时：主变为0.2、母线为0.1、大于100km的电缆为0.2、小于等于100km的电缆为0.1、大于100km的架空线为0.2、小于等于100km的架空线为0.1、发电机为0.2。

4.根据权利要求1所述的一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法，其特征在于步骤5的实现过程为：

根据变电站运行方式将发生电网故障所产生的影响分为特大损失、重大损失、较大损失、一般损失；

下列情况之一的运行方式，将其故障后果定为特大损失，变电站故障损失值记为10：

所属站的供电电源均来自上级同一站或同一分区；

所属220kV变电站供电电源单一；

所属220kV终端站电源进行都在同一侧母线上；

所属220kV站中采用双母带分段接线，全站对外联络通道是否都在220kV分段开关侧；

下列情况的运行方式，将其故障后果定为重大损失，变电站故障损失值记为6：

在多级串供的情况下，所属66kV站中电源来自同一220kV变电站，并且66kV环进环出专供下一个66kV变电站；

下列情况的运行方式，将其故障后果定为较大损失，变电站故障损失值记为4：

所属10kV站中含3个供电电源的站，且均由同一66kV站多分段单母线供电或由同一66kV站正副母线供电；

下列情况的运行方式，将其故障后果定为一般损失，变电站故障损失值记为1：

所属站的电源侧采取环进环出单元接线供电。

5.根据权利要求1所述的一种基于平均期望值的配电网安全风险评估方法，其特征在于步骤6的实现过程为：

根据在不同时期下供电对社会的重要程度将社会影响划分为一般时期供电、特殊时期保供电、二级保供电、一级保供电、特级保供电；一般时期供电、特殊时期保供电、二级保供电、一级保供电、特级保供电的社会影响因数分别对应记为1、1.2、1.4、1.6和2。