一種電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)警的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)智能管理的技術(shù)領(lǐng)域，具體的來說，是一種電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分 析及預(yù)警的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大規(guī)模聯(lián)合電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式越來越復(fù)雜多變，特別 是遠(yuǎn)距離大功率輸電線路和系統(tǒng)間弱聯(lián)系的出現(xiàn)，增加了發(fā)生系統(tǒng)性事故和導(dǎo)致大面積停 電的幾率。差不多每一次系統(tǒng)性事故都與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性破壞有關(guān)，因而需要進(jìn)行預(yù)測 控制來實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行狀態(tài)的短期和中長期分析預(yù)測預(yù)警，對(duì)電力運(yùn)行的狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)，及 時(shí)采取防范措施，實(shí)現(xiàn)超前控制，保證電力供應(yīng)安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出了一種電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)警的方法，所述 方法包括風(fēng)險(xiǎn)類型的分析、預(yù)警模型的建立、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分析以及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理。
[0004] 電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，具體來說是一種風(fēng)險(xiǎn)的存在會(huì)引起另外一 種風(fēng)險(xiǎn)的變化。主要的電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)包括：
[0005] 1.環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，主要指自然環(huán)境變化產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)；
[0006] 2.二次系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，指二次系統(tǒng)保護(hù)的可靠性，可靠性越強(qiáng)則風(fēng)險(xiǎn)越?。?br>[0007] 3.管理制度風(fēng)險(xiǎn)，指電網(wǎng)管理制度完善與否所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)；
[0008] 4.網(wǎng)內(nèi)協(xié)同風(fēng)險(xiǎn)，指電網(wǎng)內(nèi)各組織之間溝通、協(xié)作狀態(tài)所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)；
[0009] 5.人為風(fēng)險(xiǎn)，即包括工作人員誤操作、違規(guī)行為，也包括社會(huì)人員盜竊、破壞等行 為；
[0010] 6.電網(wǎng)設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，指電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)（區(qū)別于二次保護(hù)系統(tǒng)）的電機(jī)、變壓器、 傳導(dǎo)器、線纜、電桿等所有設(shè)備因故障導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0011] 預(yù)警任務(wù)包括：預(yù)警任務(wù)1，預(yù)測間接風(fēng)險(xiǎn)因素的變化，顯示預(yù)警信號(hào)，并制定以 及實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防、預(yù)控方案，來消除間接風(fēng)險(xiǎn)的影響。預(yù)警任務(wù)2,通過識(shí)別間接風(fēng)險(xiǎn)因素與 安全風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系，通過預(yù)控手段，切斷風(fēng)險(xiǎn)因素作用于風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)發(fā)展的關(guān)聯(lián)路徑或方式。
[0012] 預(yù)警的指標(biāo)包括：配電網(wǎng)的容載比、線路半徑合格率、電網(wǎng)安全裝置的自動(dòng)保護(hù)能 力、調(diào)度自動(dòng)化水平、人身傷亡率、誤操作事故率、變電設(shè)備事故率、輸電設(shè)備事故率、電壓 合格率、頻率合格率、非計(jì)劃停運(yùn)率、日均負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確率、繼電保護(hù)正確動(dòng)作率等。
[0013] 電網(wǎng)預(yù)警模型為：W=f(S，T，A，0)。
[0014] 式中：W-電網(wǎng)安全狀態(tài)；S-電網(wǎng)結(jié)構(gòu)；T一電網(wǎng)技術(shù)；A-電網(wǎng)事故；0 -電網(wǎng)運(yùn) 行。
[0015] 如上式所示，電網(wǎng)運(yùn)行的安全狀態(tài)為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)技術(shù)、電網(wǎng)事故、電網(wǎng)運(yùn)行四 個(gè)主要變量的函數(shù)值。
[0016] 臨界區(qū)域即是確定電網(wǎng)企業(yè)危險(xiǎn)源安全級(jí)別的值域，每個(gè)級(jí)別對(duì)應(yīng)于一個(gè)相應(yīng)的 值域。確定了危險(xiǎn)源安全級(jí)別的臨界值域才能據(jù)此確定電網(wǎng)運(yùn)行的安全狀況。按線性刻度 法來劃分危險(xiǎn)源安全等級(jí)，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行安全度W大小劃分為危險(xiǎn)、重警、輕警和安全及高 度安全5個(gè)級(jí)別，根據(jù)相應(yīng)的警情，采用相應(yīng)的報(bào)警方式進(jìn)行報(bào)警。
[0017] 電網(wǎng)故障的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)：
[0018] R=PEventXIEvent
[0019] 式中R為風(fēng)險(xiǎn)值；PEvmt為事故的概率Evmt為事故的后果。
[0020] 電力系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)包括母線、負(fù)荷和發(fā)電廠。
[0021] (1)母線風(fēng)險(xiǎn)
[0022] 當(dāng)?shù)趈條線路發(fā)生短路觸發(fā)電力系統(tǒng)故障，保護(hù)設(shè)備由于故障跳閘而最終可能導(dǎo) 致母線與電網(wǎng)失去聯(lián)系，引發(fā)母線風(fēng)險(xiǎn)。第j條線路短路引發(fā)母線風(fēng)險(xiǎn)的概率為：
[0023]
[0024] 式中，BIP#第j條線路短路引發(fā)母線風(fēng)險(xiǎn)的概率，x(i)為第i次觸發(fā)導(dǎo)致母線 風(fēng)險(xiǎn)的可能，N(j)為線路j觸發(fā)短路故障的總次數(shù)。
[0025] 若母線發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)則取值為1，否則為0。
[0026] 母線故障的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為：
[0027]
[0028] 式中，RBIP(j)為母線故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，SL為系統(tǒng)總?cè)萘?，Ps(i)為第j條線路 第i次觸發(fā)短路導(dǎo)致母線風(fēng)險(xiǎn)造成的系統(tǒng)負(fù)荷功率損失。
[0029] (2)負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)
[0030] 當(dāng)?shù)趈條線路發(fā)生短路觸發(fā)電力系統(tǒng)故障，保護(hù)設(shè)備由于故障連鎖跳閘而最終可 能導(dǎo)致負(fù)荷被切除，引發(fā)負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)，第j條線路短路引發(fā)負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)概率為：
[0031]
[0032] 式中，LOLPj為第j條線路短路引發(fā)負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)的概率，x(i)為第i次觸發(fā)導(dǎo)致負(fù)荷 風(fēng)險(xiǎn)的可能，若發(fā)生負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)則取值為1，否則為0。
[0033] TSfTbfrK舎的ra .
[0034]
[0035] 式中，RL0LP(j)為負(fù)荷故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，SL為系統(tǒng)總?cè)萘浚琍s(i)為第j條線路 第i次觸發(fā)短路導(dǎo)致負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)造成的系統(tǒng)負(fù)荷功率損失。
[0036] (3)發(fā)電廠風(fēng)險(xiǎn)
[0037] 當(dāng)?shù)趈條線路發(fā)生短路觸發(fā)電力系統(tǒng)故障，引起電力系統(tǒng)故障，從而引發(fā)的發(fā)電 廠風(fēng)險(xiǎn)，第i條線路短路引發(fā)發(fā)電廠風(fēng)險(xiǎn)概率為：
[0038]
[0039] 式中，EPh為第j條線路短路引發(fā)發(fā)電廠風(fēng)險(xiǎn)的概率，x(i)為第i次觸發(fā)導(dǎo)致發(fā) 電廠風(fēng)險(xiǎn)的可能，若發(fā)生發(fā)電廠風(fēng)險(xiǎn)則取值為1，否則為0。
[0040] 發(fā)電廠故障的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為：
[0041]
[0042] 式中，REPL(j)為發(fā)電廠故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，SL為系統(tǒng)總?cè)萘?，Ps(i)為第j條線 路第i次觸發(fā)短路導(dǎo)致發(fā)電廠風(fēng)險(xiǎn)造成的系統(tǒng)負(fù)荷功率損失。
[0043] 通過母線風(fēng)險(xiǎn)、負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)和發(fā)電廠風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重系數(shù)wB、I、wE，綜合三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)， 得到由于線路j發(fā)生短路引起的電力系統(tǒng)連鎖故障總風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為：
[0044] RTotai(j) =wBRBIP(j) +wLRL0LP (j) +wEREPL (j)
[0045] 預(yù)警系統(tǒng)是利用從RTU裝置收集的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)或者歷史高峰期的數(shù)據(jù)作為原 始的輸入數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)錄入，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后方可導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù) 導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫之后，便可以使系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫連接。需要調(diào)用的數(shù)據(jù)包括：支路數(shù)據(jù)（包括支 路的電阻、電抗、導(dǎo)納，變壓器支路還需要統(tǒng)計(jì)變比并確定節(jié)點(diǎn)關(guān)系），負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)（包括 節(jié)點(diǎn)類型、節(jié)點(diǎn)有功功率、節(jié)點(diǎn)無功功率），發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)（包括節(jié)點(diǎn)類型、發(fā)電機(jī)有功出 力、發(fā)電機(jī)無功出力）。系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫連接之后就可以在事故預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)行界面上直觀地 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和維護(hù)。在算法分析的過程中，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)模擬負(fù)荷升高，并能實(shí)時(shí)報(bào)告發(fā) 生的事件（支路跳閘、潮流計(jì)算不收斂、電壓崩潰）以及事件發(fā)生后系統(tǒng)的負(fù)荷水平。電網(wǎng) 事故預(yù)警系統(tǒng)包含了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理錄入數(shù)據(jù)庫、事故分析和輔助決策這四個(gè)部分。數(shù) 據(jù)采集和數(shù)據(jù)整理錄入數(shù)據(jù)庫把收集的數(shù)據(jù)先整理好再向預(yù)警系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入事故分析和輔 助決策是在系統(tǒng)內(nèi)部依據(jù)事故分析算法實(shí)現(xiàn)。
[0046] 電網(wǎng)安全預(yù)警管理是在一定的預(yù)警目標(biāo)指導(dǎo)下，構(gòu)建安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理組織結(jié) 構(gòu)，設(shè)定并發(fā)揮必要的預(yù)警職能，制定具有針對(duì)性的預(yù)警方案并組織實(shí)施的過程。因此，電 網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理是一種內(nèi)部預(yù)警元素緊密結(jié)合的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，涵蓋了預(yù)警目標(biāo)、預(yù)警組 織、預(yù)警功能與預(yù)警方案四個(gè)子結(jié)構(gòu)。
[0047] (1)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)
[0048] 電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理的首要目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，盡可能避免風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生、降低發(fā) 生概率或當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后啟動(dòng)控制預(yù)案減小風(fēng)險(xiǎn)，即實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理價(jià)值最大化。預(yù) 警管理需要對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行區(qū)分與排序，對(duì)重大安全風(fēng)險(xiǎn)投入較大的預(yù)警成本，反之依然。 因此，電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)之一是在考慮預(yù)警成本的前提下，盡可能避免或 降低風(fēng)險(xiǎn)損失。
[0049] (2)社會(huì)目標(biāo)
[0050] 作為社會(huì)運(yùn)行系統(tǒng)中的重要一環(huán)，電網(wǎng)系統(tǒng)擁有龐大的利益相關(guān)者，比如能源供 應(yīng)商、股東、債權(quán)人、電力用戶、政府部門與社會(huì)組織，因此電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理工作必須 以履行社會(huì)責(zé)任為目標(biāo)。
[0051] (3)健康目標(biāo)
[0052] 在安全風(fēng)險(xiǎn)損失評(píng)價(jià)中，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的人員健康水平下降、人員傷亡等結(jié)果，其 損失不能以賠償?shù)慕痤~為依據(jù)，如果這樣做將可能因?yàn)榻?jīng)濟(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)而提高了人身安全 風(fēng)險(xiǎn)的概率。因此，電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理應(yīng)當(dāng)無條件的優(yōu)先考慮對(duì)人身健康的影響。
[0053] 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警組織包括風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果審核、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警決策以及預(yù)警管理溝 通等職能的共同存在與綜合效應(yīng)。
[0054] (1)分析組織模塊
[0055] 分析模塊的執(zhí)行組織結(jié)構(gòu)，通常由風(fēng)險(xiǎn)管理部門中的技術(shù)部、電網(wǎng)系統(tǒng)中各單位 的一線部門構(gòu)成，主要承擔(dān)電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)性質(zhì)的定義，識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)因素以及風(fēng)險(xiǎn)與因素 之間的關(guān)聯(lián)，描述各種安全風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)征兆，監(jiān)測現(xiàn)實(shí)中的風(fēng)險(xiǎn)征兆，評(píng)價(jià)安全風(fēng)險(xiǎn)的級(jí) 另IJ，對(duì)照安全預(yù)警線制定預(yù)警報(bào)告等工作。其中，風(fēng)險(xiǎn)管理部門負(fù)責(zé)定義風(fēng)險(xiǎn)、識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、描 述征兆。而各一線部門則根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)征兆標(biāo)準(zhǔn)，判斷電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)因素，并監(jiān)測 風(fēng)險(xiǎn)因素的變化，將實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)因素與征兆表象匯報(bào)給風(fēng)險(xiǎn)管理部門，如果監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn) 風(fēng)險(xiǎn)意外變動(dòng)，也要及時(shí)提交風(fēng)險(xiǎn)與征兆變動(dòng)情況。風(fēng)險(xiǎn)管理部門運(yùn)用合適的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技 術(shù)，衡量風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度與級(jí)別，對(duì)照預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)并形成風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警建議報(bào)告，提交給審核部門。
[0056] (2)審核組織模塊