CN104966147A - 一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法。本发明通过获取电网运行数据和***状态；形成基态电网并对其进行风险分析，计算基态风险指标；收集和加工影响设备运行的各类风险信息；建立与各类风险信息相关的设备停运模型，计算设备停运概率；生成预想事故集，根据设备停运概率计算各预想事故的发生概率；针对每个预想事故形成事故态电网并对其进行风险分析，计算事故态风险指标；将计算得到的基态风险指标和事故态风险指标展示，推送调度员。从而使得任意电网通过本发明的识别方法能获知电网的风险水平，为调度运行人员及时掌握风险水平和优化控制风险决策提供支持，进一步增强安全生产的预控和驱动能力。

Description

一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法

技术领域

本发明属于电网运行风险评估技术领域，具体涉及一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法。

背景技术

伴随着我国电网的持续发展和智能电网计划的启动，负荷快速增长，电力***规模持续扩大，网架结构日益复杂，电网运行面临的潜在风险也越来越多，并变得不可忽略。近年来，极端自然气候现象明显增多，给电力***运行带来了严重的影响，极端气候环境的影响极大地增加了电网侧不确定性；用户与电网互动的逐渐增多以及电力市场等因素使得电网负荷波动变得更大，增加了用户侧的不确定性。此外，设备故障、运行方式调整等诸多不确定因素对电力***的影响也不容忽视。

根据采集的影响电网运行的各类风险信息，分析其对电网运行状态的影响机理，分别针对基态电网和事故态电网进行风险分析，获得基态和事故态风险指标，揭示基态电网的健康水平和事故态电网的抗干扰能力，从而全面反映电网运行风险水平，称为考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法。

该方法能够揭示电网在基态和事故态下的风险水平，为调度运行人员及时掌握风险水平和优化控制风险决策提供支持，进一步增强安全生产的预控和驱动能力。电网的运行风险管理能从“事后分析型”向“事前防范型”转变，做到对电网运行风险的预测感知，以实现电网安全性、经济性与可靠性相互协调。

因此，设计良好有效的考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法是本申请人致力于解决的问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法，能够分别针对基态电网和事故态电网进行风险分析，获得基态和事故态风险指标，揭示基态电网的健康水平和事故态电网的抗干扰能力，从而全面反映电网运行风险水平，为调度运行人员及时掌握风险水平和优化控制风险决策提供支持，进一步增强安全生产的预控和驱动能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤S1、从电力公司各管理***的数据库中获取电网运行数据和***状态；

步骤S2、利用获取的电网运行数据和***状态形成基态电网拓扑，并对其进行风险分析，利用公式(1)计算基态风险指标Risk(X_t,f)；

$\mathrm{Risk}\left(X_{t,f}\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Pr}\left(E_i\right)(\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Pr}\left(X_{t,j}\right|X_{t,f})\×\mathrm{Sev}(E_i,X_{t,j}))---\left(1\right)$

其中，P_r(X_t,j|X_t,j)是预测值为X_t,f时实际值为X_t,j的条件概率值，E_i为i个可能发生的***状态，P_r(E_i)为其发生的概率，S_ev(E_i,X_t,j)是在条件X_t,j下发生故障E_i时的严重度度量；

步骤S3、从电力公司的管理***和监测***中收集和加工影响设备运行的各类风险信息；

步骤S4、建立与各类风险信息相关的设备停运模型，利用泊松分布计算设备停运概率p,泊松分布如下所示：

p＝1-e^-λt               (2)

其中，λ为设备的统计故障率，t为设备运行时间，e为底数。

步骤S5、根据电网的“N-K”原则生成预想事故集，根据设备停运概率计算各预想事故的发生概率；

步骤S6、针对每个预想事故形成事故态电网拓扑，并对其进行风险分析，利用(3)计算事故态风险指标等级L；

L＝round((1-μ)L_P+μL_S)          (3)

式(3)中：L_P为风险发生概率等级；L_S为风险严重程度等级；μ为取值区间为(0,1)的权重系数；round()表示四舍五入取整；

步骤S7、将计算得到的基态风险指标和事故态风险指标计算结果展示在开发的前台界面上，提供给调度员做调度运行参考。

所述步骤S6中具体实现如下：

步骤6-1.对预想事故的发生概率进行评估，确定其等级；设定发生概率在1×10^-4以上的为一级，1×10^-5-1×10^-4为二级，1×10^-6-1×10^-5为三级；

步骤6-2.对预想事故下电网状态进行风险分析，确定各类事故的后果等级，具体规则如下：

失负荷：按功率占所属电网总量的百分比划分，10％以上为一级，5％～10％为二级，2％～5％为三级；

电压偏移：按实际电压偏离额定电压的百分比划分，10％以上为一级，5％～10％为二级，2％～5％为三级；

重载或过载：按功率占额定容量的百分比划分，120％以上为一级，100％～120％为二级，90％～100％为三级；

厂站全停：按厂站电压等级划分，220kV以上厂站为一级，220kV厂站为二级，220kV以下厂站为三级；

重要用户全停：按重要用户等级划分，特级或一级重要用户为一级，二级重要用户为二级，临时重要用户为三级；

电网解列：按解列的局部电网电压等级划分，220kV以上为一级，220kV为二级，220kV以下为三级。

所述步骤S2中基态风险指标包括以下几类：

1)电压偏移风险：说明的是基态电网下发生电压偏移的风险有多大，包括过电压和低电压两种；

2)重载或过载风险：说明的是基态下发生线路、变压器、输电断面过载的风险有多大；

3)旋转备用不足风险：说明的是基态下电网实时旋转备用有功功率不能满足规定的备用要求的风险有多大；

4)频率越限风险：说明的是基态电网实时频率越限的风险有多大；

5)设备异常风险：说明的是基态电网设备实时状态异常，存在停运的风险有多大；

6)一次能源供应不足风险：说明的是基态电网一次能源供应是否短缺，存在供应不足的风险有多大；

7)检修停电风险：说明的是基态电网检修停电设备是否过多，超过了相关规程规定的数量的风险有多大；

8)气象环境风险：说明的是基态电网遭受较为恶劣的气象环境的风险有多大。

所述步骤S6中事故态风险指标包括以下几类：

1)失负荷风险：说明的是每一个电网事故场景下用户侧削减负荷的风险有多大；

2)电压偏移风险：说明的是每一个电网事故场景下发生电压偏移的风险有多大，包括过电压和低电压两种；

3)重载或过载风险：说明的是每一个电网事故场景下发生线路、变压器、输电断面过载的风险有多大；

4)厂站全停风险：说明的是每一个电网事故场景下发生厂站全停的风险有多大；

5)重要客户全停风险：说明的是每一个电网事故场景下发生重要客户全停的风险有多大；

6)电网解列风险：说明的是每一个电网事故场景下电网解列风险有多大。

本发明的有益效果是：

本发明通过获取电网运行数据和***状态；形成基态电网并对其进行风险分析，计算基态风险指标；收集和加工影响设备运行的各类风险信息；建立与各类风险信息相关的设备停运模型，计算设备停运概率；生成预想事故集，根据设备停运概率计算各预想事故的发生概率；针对每个预想事故形成事故态电网并对其进行风险分析，计算事故态风险指标；将计算得到的基态风险指标和事故态风险指标展示，推送调度员。从而使得任意电网通过本发明的分析方法能获知电网的风险水平，为调度运行人员及时掌握风险水平和优化控制风险决策提供支持，进一步增强安全生产的预控和驱动能力。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，，一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法，具体包括如下步骤：

步骤S1、从电力公司各管理***的数据库中获取电网运行数据和***状态；

步骤S2、利用获取的电网运行数据和***状态形成基态电网拓扑，并对其进行风险分析，利用公式(1)计算基态风险指标Risk(X_t,f)；

$\mathrm{Risk}\left(X_{t,f}\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Pr}\left(E_i\right)(\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Pr}\left(X_{t,j}\right|X_{t,f})\×\mathrm{Sev}(E_i,X_{t,j}))---\left(1\right)$

其中，P_r(X_t,j|X_t,j)是预测值为X_t,f时实际值为X_t,j的条件概率值，E_i为i个可能发生的***状态，P_r(E_i)为其发生的概率，S_ev(E_i,X_t,j)是在条件X_t,j下发生故障E_i时的严重度度量；

步骤S3、从电力公司的管理***和监测***中收集和加工影响设备运行的各类风险信息；

步骤S4、建立与各类风险信息相关的设备停运模型，利用泊松分布计算设备停运概率p,泊松分布如下所示：

p＝1-e^-λt            (2)

其中，λ为设备的统计故障率，t为设备运行时间，e为底数。

步骤S5、根据电网的“N-K”原则生成预想事故集，根据设备停运概率计算各预想事故的发生概率；

步骤S6、针对每个预想事故形成事故态电网拓扑，并对其进行风险分析，利用(3)计算事故态风险指标等级L；

L＝round((1-μ)L_P+μL_S)          (3)

式(3)中：L_P为风险发生概率等级；L_S为风险严重程度等级；μ为取值区间为(0,1)的权重系数；round()表示四舍五入取整；

步骤S7、将计算得到的基态风险指标和事故态风险指标计算结果展示在开发的前台界面上，提供给调度员做调度运行参考。

所述步骤S6中具体实现如下：

步骤6-1.对预想事故的发生概率进行评估，确定其等级；设定发生概率在1×10^-4以上的为一级，1×10^-5-1×10^-4为二级，1×10^-6-1×10^-5为三级；

步骤6-2.对预想事故下电网状态进行风险分析，确定各类事故的后果等级，具体规则如下：

失负荷：按功率占所属电网总量的百分比划分，10％以上为一级，5％～10％为二级，2％～5％为三级；

电压偏移：按实际电压偏离额定电压的百分比划分，10％以上为一级，5％～10％为二级，2％～5％为三级；

重载或过载：按功率占额定容量的百分比划分，120％以上为一级，100％～120％为二级，90％～100％为三级；

厂站全停：按厂站电压等级划分，220kV以上厂站为一级，220kV厂站为二级，220kV以下厂站为三级；

重要用户全停：按重要用户等级划分，特级或一级重要用户为一级，二级重要用户为二级，临时重要用户为三级；

电网解列：按解列的局部电网电压等级划分，220kV以上为一级，220kV为二级，220kV以下为三级。

所述步骤S2中基态风险指标包括以下几类：

1)电压偏移风险：说明的是基态电网下发生电压偏移的风险有多大，包括过电压和低电压两种；

2)重载或过载风险：说明的是基态下发生线路、变压器、输电断面过载的风险有多大；

3)旋转备用不足风险：说明的是基态下电网实时旋转备用有功功率不能满足规定的备用要求的风险有多大；

4)频率越限风险：说明的是基态电网实时频率越限的风险有多大；

5)设备异常风险：说明的是基态电网设备实时状态异常，存在停运的风险有多大；

6)一次能源供应不足风险：说明的是基态电网一次能源供应是否短缺，存在供应不足的风险有多大；

7)检修停电风险：说明的是基态电网检修停电设备是否过多，超过了相关规程规定的数量的风险有多大；

8)气象环境风险：说明的是基态电网遭受较为恶劣的气象环境的风险有多大。

所述步骤S6中事故态风险指标包括以下几类：

1)失负荷风险：说明的是每一个电网事故场景下用户侧削减负荷的风险有多大；

2)电压偏移风险：说明的是每一个电网事故场景下发生电压偏移的风险有多大，包括过电压和低电压两种；

3)重载或过载风险：说明的是每一个电网事故场景下发生线路、变压器、输电断面过载的风险有多大；

4)厂站全停风险：说明的是每一个电网事故场景下发生厂站全停的风险有多大；

5)重要客户全停风险：说明的是每一个电网事故场景下发生重要客户全停的风险有多大；

6)电网解列风险：说明的是每一个电网事故场景下电网解列风险有多大。

综上所述，通过获取电网运行数据和***状态；形成基态电网并对其进行风险分析，计算基态风险指标；收集和加工影响设备运行的各类风险信息；建立与各类风险信息相关的设备停运模型，计算设备停运概率；生成预想事故集，根据设备停运概率计算各预想事故的发生概率；针对每个预想事故形成事故态电网并对其进行风险分析，计算事故态风险指标；将计算得到的基态风险指标和事故态风险指标展示，推送调度员。从而使得任意电网通过本发明的识别方法能获知电网的风险水平，为调度运行人员及时掌握风险水平和优化控制风险决策提供支持，进一步增强安全生产的预控和驱动能力。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (4)

1.一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S1、从电力公司各管理***的数据库中获取电网运行数据和***状态；

步骤S2、利用获取的电网运行数据和***状态形成基态电网拓扑，并对其进行风险分析，利用公式(1)计算基态风险指标Risk(X_t,f)；

$\mathrm{Risk}\left(X_{t,f}\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Pr}\left(E_i\right)(\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Pr}\left(X_{t,j}\right|X_{t,f})\×\mathrm{Sev}(E_i,X_{t,j}))---\left(1\right)$

其中，P_r(X_t,j|X_t,j)是预测值为X_t,f时实际值为X_t,j的条件概率值，E_i为i个可能发生的***状态，P_r(E_i)为其发生的概率，S_ev(E_i,X_t,j)是在条件X_t,j下发生故障E_i时的严重度度量；

步骤S3、从电力公司的管理***和监测***中收集和加工影响设备运行的各类风险信息；

步骤S4、建立与各类风险信息相关的设备停运模型，利用泊松分布计算设备停运概率p,泊松分布如下所示：

p＝1-e^-λt             (2)

其中，λ为设备的统计故障率，t为设备运行时间，e为底数；

步骤S5、根据电网的“N-K”原则生成预想事故集，根据设备停运概率计算各预想事故的发生概率；

步骤S6、针对每个预想事故形成事故态电网拓扑，并对其进行风险分析，利用(3)计算事故态风险指标等级L；

L＝round((1-μ)L_P+μL_S)       (3)

式(3)中：L_P为风险发生概率等级；L_S为风险严重程度等级；μ为取值区间为(0,1)的权重系数；round()表示四舍五入取整；

步骤S7、将计算得到的基态风险指标和事故态风险指标计算结果展示在开发的前台界面上，提供给调度员做调度运行参考。

2.如权利要求1所述的一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法，其特征在于所述所述步骤S6中具体实现如下：

步骤6-1.对预想事故的发生概率进行评估，确定其等级；设定发生概率在1×10^-4以上的为一级，1×10^-5-1×10^-4为二级，1×10^-6-1×10^-5为三级；

步骤6-2.对预想事故下电网状态进行风险分析，确定各类事故的后果等级，具体规则如下：

失负荷：按功率占所属电网总量的百分比划分，10％以上为一级，5％～10％为二级，2％～5％为三级；

电压偏移：按实际电压偏离额定电压的百分比划分，10％以上为一级，5％～10％为二级，2％～5％为三级；

重载或过载：按功率占额定容量的百分比划分，120％以上为一级，100％～120％为二级，90％～100％为三级；

厂站全停：按厂站电压等级划分，220kV以上厂站为一级，220kV厂站为二级，220kV以下厂站为三级；

重要用户全停：按重要用户等级划分，特级或一级重要用户为一级，二级重要用户为二级，临时重要用户为三级；

电网解列：按解列的局部电网电压等级划分，220kV以上为一级，220kV为二级，220kV以下为三级。

3.如权利要求1所述的一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法，其特征在于所述步骤S2中基态风险指标包括以下几类：

1)电压偏移风险：说明的是基态电网下发生电压偏移的风险有多大，包括过电压和低电压两种；

2)重载或过载风险：说明的是基态下发生线路、变压器、输电断面过载的风险有多大；

3)旋转备用不足风险：说明的是基态下电网实时旋转备用有功功率不能满足规定的备用要求的风险有多大；

4)频率越限风险：说明的是基态电网实时频率越限的风险有多大；

5)设备异常风险：说明的是基态电网设备实时状态异常，存在停运的风险有多大；

6)一次能源供应不足风险：说明的是基态电网一次能源供应是否短缺，存在供应不足的风险有多大；

7)检修停电风险：说明的是基态电网检修停电设备是否过多，超过了相关规程规定的数量的风险有多大；

8)气象环境风险：说明的是基态电网遭受较为恶劣的气象环境的风险有多大。

4.如权利要求1所述的一种考虑基态和事故态的电网运行风险分析方法，其特征在于所述步骤S6中事故态风险指标包括以下几类：

1)失负荷风险：说明的是每一个电网事故场景下用户侧削减负荷的风险有多大；

2)电压偏移风险：说明的是每一个电网事故场景下发生电压偏移的风险有多大，包括过电压和低电压两种；

3)重载或过载风险：说明的是每一个电网事故场景下发生线路、变压器、输电断面过载的风险有多大；

4)厂站全停风险：说明的是每一个电网事故场景下发生厂站全停的风险有多大；

5)重要客户全停风险：说明的是每一个电网事故场景下发生重要客户全停的风险有多大；

6)电网解列风险：说明的是每一个电网事故场景下电网解列风险有多大。