專利名稱：電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及電力系統(tǒng)可靠性領(lǐng)域，特別涉及電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法。
背景技術(shù)：
目前世界各國電力系統(tǒng)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巨大的電力需求和資產(chǎn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行已使電網(wǎng)的穩(wěn)定裕度越來越小，作為保障電網(wǎng)安全的第一道防線，繼電保護(hù)系統(tǒng)的拒動和誤動已成為觸發(fā)或加速系統(tǒng)擾動的因素之一，繼電保護(hù)可靠性及失效風(fēng)險不容樂觀。截至目前，在電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險評估中，對于保護(hù)系統(tǒng)可靠性模型的考慮還較為粗糙。為提高電力系統(tǒng)風(fēng)險評估的準(zhǔn)確程度，應(yīng)該突破一次系統(tǒng)的范疇，建立涵蓋一、二次系統(tǒng)的評估模型。另一方面，系統(tǒng)安全度和充裕度概念也應(yīng)合理延伸至保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究領(lǐng)域。目前在保護(hù)可靠性和風(fēng)險研究中，諸如正確動作率、誤動率和拒動率等指標(biāo)均是從保護(hù)動作失效后果統(tǒng)計的層面來反映繼電保護(hù)整體的長期可靠性，類似于考慮繼電保護(hù)系統(tǒng)的“充裕度”。而對于繼電保護(hù)系統(tǒng)短期的動態(tài)可靠性和風(fēng)險即“安全度”考慮不夠，評估過程難以有效反映電網(wǎng)因為繼電保護(hù)運(yùn)行中可靠性變化所面臨的實際風(fēng)險，或因為沒有計及繼電保護(hù)實際運(yùn)行環(huán)境對其的影響，難以有效反映系統(tǒng)方式變化時繼電保護(hù)的實際運(yùn)行風(fēng)險。有文獻(xiàn)闡述了距離保護(hù)、特殊保護(hù)系統(tǒng)(Special Protection System, SPS)的風(fēng)險計算方法，但更注重保護(hù)失效概率的計算，風(fēng)險評估的流程尚需改進(jìn)。繼電保護(hù)可靠性和風(fēng)險評估還需在多方面進(jìn)一步深入研究，如1)保護(hù)風(fēng)險評估的數(shù)學(xué)模型應(yīng)盡可能準(zhǔn)確地反映保護(hù)特性和實際的運(yùn)行風(fēng)險。2)在評估流程上，應(yīng)考慮繼電保護(hù)動作的時序特性，涵蓋不同保護(hù)、同一保護(hù)不同階段可能發(fā)生拒動和誤動情況，以及繼電保護(hù)動作后潮流轉(zhuǎn)移弓I起的連鎖跳閘等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明結(jié)合電力系統(tǒng)階段式保護(hù)的主要功能和工作特點，重點研究定量分析其運(yùn)行風(fēng)險的評估方法，主要工作如下1)對保護(hù)可靠性及風(fēng)險評估，從充裕度和安全度兩個方面進(jìn)行分析，提出了保護(hù)元件的失效概率模型；2)確定了保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險指標(biāo)；3) 制定了距離保護(hù)等階段式保護(hù)的運(yùn)行風(fēng)險評估流程；4)利用所提方法對某實際電網(wǎng)中距離保護(hù)的運(yùn)行風(fēng)險進(jìn)行了分析。電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法，其特征在于，它包括以下步驟1)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定待評估保護(hù)系統(tǒng)及誤動源集合；2)進(jìn)行待評估保護(hù)系統(tǒng)失效分類分析根據(jù)當(dāng)前測量值，由保護(hù)元件瞬時失效概率模型計算保護(hù)元件的瞬時誤動概率，切除故障線路，進(jìn)行N-I潮流計算；3)在新的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及潮流狀態(tài)下計算誤動源集合中的保護(hù)元件的瞬時誤動概率；
4)如果誤動源集合中的保護(hù)系統(tǒng)誤動亦將其所在線路切除，進(jìn)行N-2潮流計算， 即可得到對應(yīng)當(dāng)前故障線路的負(fù)荷損失；5)計算誤動源集合中的保護(hù)元件的瞬時不啟動概率及遠(yuǎn)后備動作造成的負(fù)荷損失；6)遍歷誤動源集合中的所有保護(hù)元件，根據(jù)保護(hù)元件的瞬時誤動概率和瞬時不啟動概率以及對應(yīng)的負(fù)荷損失，分別計算待評估保護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)險指標(biāo)、總瞬時誤動概率和總瞬時不啟動概率；7)遍歷待評估保護(hù)系統(tǒng)集合，重復(fù)風(fēng)險指標(biāo)計算過程，即可得全網(wǎng)階段式保護(hù)系統(tǒng)的絕對風(fēng)險指標(biāo)和相對風(fēng)險指標(biāo)，判斷電網(wǎng)中最薄弱的保護(hù)環(huán)節(jié)。所述誤動源集合為與待評估保護(hù)系統(tǒng)相配合的保護(hù)元件。所述當(dāng)前測量值為待評估保護(hù)系統(tǒng)的電壓、電流值及電網(wǎng)拓?fù)湫畔?。所述保護(hù)元件的的瞬時不啟動概率分為欠量動作的元件的瞬時不啟動概率和過量動作的元件的瞬時不啟動概率；欠量動作的元件的瞬時不啟動概率的計算方法如下首先選取該保護(hù)對應(yīng)的特征量，結(jié)合保護(hù)特性，確定以下邊界、點或點集合1)動作特性邊界；2)保護(hù)的不啟動概率最大的點或點集合；3)不啟動概率最小的點或點集合。得到以上下邊界、點和點集合以后，以它們?yōu)橐阎?，?gòu)造不啟動概率的計算函數(shù)，從而計算得出欠量動作的元件的瞬時不啟動概率；過量動作的元件的瞬時不啟動概率的計算方法如下首先選取該保護(hù)對應(yīng)的特征量，結(jié)合保護(hù)特性，確定以下邊界點或點集合1)動作特性邊界；2)保護(hù)不啟動概率最大的點；3)不啟動概率最小的點；得到以上邊界和點以后，以它們?yōu)橐阎?，?gòu)造不啟動概率的計算函數(shù)，從而計算得出過量動作的元件的瞬時不啟動概率；所述保護(hù)元件的瞬時誤動概率是指區(qū)內(nèi)無故障時產(chǎn)生保護(hù)動作的概率，或相鄰設(shè)備/線路發(fā)生故障且其保護(hù)元件未拒動時本電力設(shè)備/線路產(chǎn)生保護(hù)動作的概率；其計算公式如下
m
Σ [^w O) X Anext O')]
權(quán)利要求
1.電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法，其特征在于，它包括以下步驟1)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定待評估保護(hù)系統(tǒng)及誤動源集合；2)進(jìn)行待評估保護(hù)系統(tǒng)失效分類分析根據(jù)當(dāng)前測量值，由保護(hù)元件瞬時失效概率模型計算保護(hù)元件的瞬時誤動概率，切除故障線路，進(jìn)行N-I潮流計算；3)在新的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及潮流狀態(tài)下計算誤動源集合中的保護(hù)元件的瞬時誤動概率；4)如果誤動源集合中的保護(hù)系統(tǒng)誤動亦將其所在線路切除，進(jìn)行N-2潮流計算，即可得到對應(yīng)當(dāng)前故障線路的負(fù)荷損失；5)計算誤動源集合中的保護(hù)元件的瞬時不啟動概率及遠(yuǎn)后備動作造成的負(fù)荷損失；6)遍歷誤動源集合中的所有保護(hù)元件，根據(jù)保護(hù)元件的瞬時誤動概率和瞬時不啟動概率以及對應(yīng)的負(fù)荷損失，分別計算待評估保護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)險指標(biāo)、總瞬時誤動概率和總瞬時不啟動概率；7)遍歷待評估保護(hù)系統(tǒng)集合，重復(fù)風(fēng)險指標(biāo)計算過程，即可得全網(wǎng)階段式保護(hù)系統(tǒng)的絕對風(fēng)險指標(biāo)和相對風(fēng)險指標(biāo)，判斷電網(wǎng)中最薄弱的保護(hù)環(huán)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法，其特征在于，所述誤動源集合為與待評估保護(hù)系統(tǒng)相配合的保護(hù)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法，其特征在于，所述當(dāng)前測量值為待評估保護(hù)系統(tǒng)的電壓、電流值及電網(wǎng)拓?fù)湫畔ⅰ?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法，其特征在于，所述保護(hù)元件的的瞬時不啟動概率分為欠量動作的元件的瞬時不啟動概率和過量動作的元件的瞬時不啟動概率；欠量動作的元件的瞬時不啟動概率的計算方法如下首先選取該保護(hù)對應(yīng)的特征量， 結(jié)合保護(hù)特性，確定以下邊界、點或點集合1)動作特性邊界；2)保護(hù)的不啟動概率最大的點或點集合；3)不啟動概率最小的點或點集合；得到以上下邊界、點和點集合以后，以它們?yōu)橐阎?，?gòu)造不啟動概率的計算函數(shù)，從而計算得出欠量動作的元件的瞬時不啟動概率；過量動作的元件的瞬時不啟動概率的計算方法如下首先選取該保護(hù)對應(yīng)的特征量， 結(jié)合保護(hù)特性，確定以下邊界點或點集合1)動作特性邊界；2)保護(hù)不啟動概率最大的點； 3)不啟動概率最小的點；得到以上邊界和點以后，以它們?yōu)橐阎浚瑯?gòu)造不啟動概率的計算函數(shù)，從而計算得出過量動作的元件的瞬時不啟動概率；所述保護(hù)元件的瞬時誤動概率是指區(qū)內(nèi)無故障時產(chǎn)生保護(hù)動作的概率，或相鄰設(shè)備/ 線路發(fā)生故障且其保護(hù)元件未拒動時本電力設(shè)備/線路產(chǎn)生保護(hù)動作的概率；其計算公式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法，其特征在于，所述對應(yīng)當(dāng)前故障線路的保護(hù)誤動負(fù)荷損失、遠(yuǎn)后備動作造成的負(fù)荷損失、保護(hù)元件的瞬時誤動概率對應(yīng)的負(fù)荷損失和保護(hù)元件的瞬時不啟動概率對應(yīng)的負(fù)荷損失均為以下四類負(fù)荷損失的一種或幾種由于保護(hù)動作使得所有進(jìn)線開斷導(dǎo)致被孤立的負(fù)荷、由于所有出線開斷導(dǎo)致被孤立的電源、在系統(tǒng)解列時為了電氣島有功平衡而切除的負(fù)荷和當(dāng)系統(tǒng)潮流計算不收斂時需要切除的負(fù)荷；后兩類負(fù)荷損失通過最優(yōu)潮流方法計算，目標(biāo)函數(shù)為 D = min Σ (Puq-Pu) 其中，D為切負(fù)荷量；等式約束條件P = B θ其中，P為節(jié)點有功注入向量，B為電納矩陣，θ為母線電壓相角向量；不等約束條件\0 ^ P&i ^ Pcimax\0 ^ Qci ^ Qcimax\0 ^ Pli ^ PLimax-F. < F-H < F-L imax \ lNew 、L imax其中，PGi, Qei分別為發(fā)電機(jī)調(diào)整后節(jié)點注入有功功率和無功功率；Peimax，Wimax分別為發(fā)電機(jī)節(jié)點極限注入有功功率和無功功率；P…PLi0分別為第i個負(fù)荷節(jié)點調(diào)整前、后輸送功率值；FiNCT為第i條線路調(diào)整后輸送功率值；PUmax為第i個負(fù)荷節(jié)點輸送功率的極限值； Fifflax指第i條線路輸送功率的極限值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法，其特征在于，所述待評估保護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)險指標(biāo)包括絕對風(fēng)險指標(biāo)和相對風(fēng)險指標(biāo)，絕對風(fēng)險指標(biāo)Ra 的計算公式如下
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及電力系統(tǒng)可靠性領(lǐng)域的電力系統(tǒng)階段式保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險的概率評估方法。它包括以下步驟確定待評估保護(hù)系統(tǒng)及誤動源集合；進(jìn)行待評估保護(hù)系統(tǒng)失效分類分析；在新電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及潮流狀態(tài)下計算誤動源集合中的保護(hù)元件的瞬時誤動概率；如果誤動源集合中的保護(hù)系統(tǒng)誤動亦將其所在線路切除，進(jìn)行N-2潮流計算，得到對應(yīng)當(dāng)前故障線路的負(fù)荷損失；計算誤動源集合中的保護(hù)元件的瞬時不啟動概率及遠(yuǎn)后備動作造成的負(fù)荷損失；計算待評估保護(hù)系統(tǒng)風(fēng)險指標(biāo)、總瞬時誤動概率和總瞬時不啟動概率；判斷電網(wǎng)中最薄弱的保護(hù)環(huán)節(jié)。本發(fā)明的有益效果為體現(xiàn)了保護(hù)的原理特性，可定量計算保護(hù)的拒動概率、誤動概率及對應(yīng)的運(yùn)行風(fēng)險。
文檔編號G06Q10/00GK102521667SQ20111044194
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者戴志輝, 焦彥軍, 陳曦 申請人:華北電力大學(xué)(保定)