一种基于评估对象的电网运行安全风险综合评估方法

摘要

一种基于评估对象的电网运行安全风险综合评估方法，具体步骤为：整理数据，构建输入数据库模块；确定需要评估的对象，构建评估对象选择模块；对不同评估对象选择对应的评估方法；计算评估对象的风险指标，构建风险指标计算模块；将评估对象相应风险指标的评估结果保存在风险评估结果库中，构建风险评估结果库模块；分析评估对象的风险指标结果，给出电网的薄弱环节。本发明根据不同风险评估对象将电网运行安全风险的基础数据进行集中分析和处理；对不同的评估对象进行风险因素分析，确定并计算了不同对象的风险评估指标，对电网的薄弱环节进行分析；实现了基于评估对象的电网运行安全风险综合评估的目的，为电网的安全运行提供了一定的理论依据。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统风险评估领域，具体涉及一种电网运行安全风险综合评估方法。

背景技术

电网运行安全风险评估是了解电网运行安全状况的重要途径，通过风险评估可以实现评估不同对象所面临的运行安全风险。

目前的电力系统运行安全研究方法主要还是确定性方法，较少考虑设备退出运行的随机性；已有的少量关于电力系统运行安全风险评估研究，主要是针对某些具体的研究对象，对故障后果的处理方法各异，且目前还没有形成一个较为完整的风险综合评估系统。

当前，随着电力市场改革程度的推进，管理机构的更迭及新的成员参与电力市场，使电网的结构和运行管理都发生重大变化，电力公用事业中难以控制的不确定因素及其对电网的影响进一步加深，使得电力系统的安全稳定运行面临着挑战。考虑到大量电网事件的随机性质，在实际工程中计及各种不确定因素评估电网风险已十分必要。因此，本发明提出基于评估对象的电网运行安全风险综合评估方法。

电力系统运行风险评估的基本定义：对电网在运行中存在的隐患进行评估，或者说对电力系统面临的不确定性因素，给出可能性与严重性的综合度量，找出运行中的电力系统对于扰动事件的影响程度，同时通过挖掘电网元件可靠运行潜力，以保证整个电力系统安全、可靠运行。电网运行风险评估的主要目的是用风险指标来衡量电网运行的风险水平及可能造成的后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于评估对象的电网运行安全风险综合评估方法，基于不同评估对象，从风险理论的角度评估电网运行安全风险。本发明解决目前评估电网运行安全存在的较少考虑电网事件随机性及评估对象较为单一、未形成完整评估系统的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先构建基于对象的电网运行安全风险评估系统的输入数据库模块，包括基础的设备的历史统计数据、设备运行年限数据、气象数据和运行监测数据；其次确定运行风险评估对象，共包括三个对象：设备、变电站、电网运行状态；进而对运行风险指标计算，应用子模块4、子模块5、子模块6计算相应的电网运行安全风险指标；最后将不同对象的风险评估结果存储在子模块8、子模块9和子模块10中。本发明根据不同风险评估对象将电网运行安全风险的基础数据进行集中分析和处理；对不同的评估对象进行风险因素分析，确定并计算了不同对象的风险评估指标，对电网的薄弱环节进行分析；实现了基于评估对象的电网运行安全风险综合评估的目的，为电网的安全运行提供了一定的理论依据。

为了实现上述目的，本发明所述一种基于评估对象的电网运行安全风险综合评估方法的步骤如下：

第一步，整理数据，构建输入数据库模块；

输入数据库模块中的数据包括设备历史统计数据、设备运行年限数据、气象数据和运行监测数据；其中设备历史统计数据、设备运行年限数据和气象数据主要用于计算设备的停运概率；运行监测数据则是电网运行相关的数据，用于分析计算评估对象的风险指标；

第二步，确定需要评估的对象，构建评估对象选择模块；

由于电网本身的复杂特性，因此对电网运行安全进行风险评估时，根据评估目标的需要，先按一定原则分成若干有限的、范围确定的评估对象，然后分别进行评估，最后再综合整个系统的评估；把系统划分为不同类型的评估对象，目的是方便风险评估工作的进行，简化评估工作，减少评估工作量，避免遗漏，提高对电网运行安全风险评估的准确性；将电网评估对象分为设备、变电站、电网运行状态，从多角度、多层次评估电网运行安全风险；

进行预想故障分析时，要先形成故障集，对于大规模电力系统形成故障的方法有蒙特卡罗方法和状态枚举法两种；对于简单较小故障集，可以通过状态枚举的方法列举；对于规模比较大的故障集，通过蒙特卡罗抽样的方法来选取故障集。

第三步，对不同评估对象选择对应的评估方法；

评估对象决定着评估的内容、方式以及方法；当评估对象为设备时，采用N-1的方法顺序断开电网元件进行评估；当评估对象为变电站时，变电站中的线路、断路器、变压器的运行状态使用蒙特卡罗方法进行随机模拟，然后进行连通性识别；当评估对象为电网运行状态时，整个电网中的线路、变压器、发电机的运行状态通过蒙特卡罗方法模拟其随机性；

第四步，计算评估对象的风险指标，构建分险指标计算模块；

由第二步和第三步选定评估对象和评估方法后，确定不同评估对象风险的量值，它的大小直接反映评估对象风险的大小；

其风险评估过程为：

（1）评估对象的输入数据；

（2）预想故障分析，其目的是计算一个或多个设备失效后的线路潮流和母线电压，以识别是否引起线路过载、电压越限、母线孤立或系统分离成孤岛等问题；

（3）判断是否发生第（2）步所述问题；若出现以上问题，则转入第（4）步；否则，返回第（2）步；

（4）计算发生的电网事件概率；

（5）计算电网事件所带来的后果；

（6）计算电网事件的风险，其大小为电网事件发生的概率与电网事件后果的乘积；

（7）判断是否所有预想故障计算完毕；若完成，则转入第（8）步；否则，返回第（2）步；

（8）输出风险指标的结果；

电网事件发生的概率、电网事件所产生的后果和电网事件风险计算如下：

电网事件发生的概率                                                的计算：

电网事件发生的概率可以从评估对象的输入数据，计算得到电网事件发生的概率；电网事件发生的概率计算公式为：

                       

式中：表示电网事件发生的概率；

分别表示输入数据库模块中数据；

为计算函数，定义为：抽样法/矩阵法/四则运算；

电网事件所产生的后果计算：

一些电网事件的发生会对电网产生一定的影响，如一个或多个电网元件退出运行可能引起支路潮流和节点电压改变；本发明通过引入相应的函数评估这些电网事件对产生电网的影响。电网事件产生的后果计算公式为：

                           

式中：为电网事件所产生的后果：

为分别反映电网事件后果的几个参数；

电网事件风险计算：

电网事件风险计算根据前两步计算得到的电网事件发生概率和电网事件所产生的后果。电网事件风险计算公式为：

                            

电网事件计算得出的风险结果，通过第五步存入风险评估结果库模块中。

第五步，判断评估对象的风险指标是否达到收敛要求；若达到收敛要求，则进入第六步，保存评估结果至风险评估结果库中。

第六步，将评估对象相应风险指标的评估结果保存在风险评估结果库中，构建风险评估结果库模块；

评估不同对象时，选取的风险指标不同，一个对象评估完成，结果存储至风险评估结果库中；评估下一个对象时，将会初始化运行环境；

第七步，判断所有对象是否评估完毕；如果评估完毕则转入第八步；否则，返回第二步，对下一个评估对象进行评估；

第八步，分析评估对象的风险指标结果，给出电网的薄弱环节；

根据前七步计算的风险指标结果，对风险评估结果库中设备的风险值大小进行排序，风险值越大，表示该设备是电网的薄弱环节。

本发明的有益效果是：本发明考虑了电网事件的随机性质，并基于不同的评估对象，将目前已有的少量关于电力系统运行安全风险评估方面研究加以整理改进，形成了一个较为完整的风险综合评估系统。对电网在运行中存在的隐患进行评估，找出运行中的电力系统对于扰动事件的影响程度，保证整个电力系统安全、可靠运行。

附图说明

图1为一种基于评估对象的电网运行安全风险综合评估方法所构造的评估系统构示意图；

图2 为风险评估流程图；

图3 为风险指标计算流程图。

具体实施方式

本发明所述一种基于评估对象的电网运行安全风险综合评估方法的步骤如下：

第一步，整理数据，构建输入数据库模块；

输入数据库模块中的数据包括设备历史统计数据、设备运行年限数据、气象数据和运行监测数据；其中设备历史统计数据、设备运行年限数据和气象数据主要用于计算设备的停运概率；运行监测数据则是电网运行相关的数据，用于分析计算评估对象的风险指标；

第二步，确定需要评估的对象，构建评估对象选择模块；

由于电网本身的复杂特性，因此对电网运行安全进行风险评估时，根据评估目标的需要，先按一定原则分成若干有限的、范围确定的评估对象，然后分别进行评估，最后再综合整个系统的评估；把系统划分为不同类型的评估对象，目的是方便风险评估工作的进行，简化评估工作，减少评估工作量，避免遗漏，提高对电网运行安全风险评估的准确性；将电网评估对象分为设备、变电站、电网运行状态，从多角度、多层次评估电网运行安全风险；

进行预想故障分析时，要先形成故障集，对于大规模电力系统形成故障的方法有蒙特卡罗方法和状态枚举法两种；对于简单较小故障集，可以通过状态枚举的方法列举；对于规模比较大的故障集，通过蒙特卡罗抽样的方法来选取故障集。

第三步，对不同评估对象选择对应的评估方法；

评估对象决定着评估的内容、方式以及方法；当评估对象为设备时，采用N-1的方法顺序断开电网元件进行评估；当评估对象为变电站时，变电站中的线路、断路器、变压器的运行状态使用蒙特卡罗方法进行随机模拟，然后进行连通性识别；当评估对象为电网运行状态时，整个电网中的线路、变压器、发电机的运行状态通过蒙特卡罗方法模拟其随机性；

第四步，计算评估对象的风险指标，构建分险指标计算模块；

由第二步和第三步选定评估对象和评估方法后，确定不同评估对象风险的量值，它的大小直接反映评估对象风险的大小；

其风险评估过程为：

（1）评估对象的输入数据；

（2）预想故障分析，其目的是计算一个或多个设备失效后的线路潮流和母线电压，以识别是否引起线路过载、电压越限、母线孤立或系统分离成孤岛等问题；

（3）判断是否发生第（2）步所述问题；若出现以上问题，则转入第（4）步；否则，返回第（2）步；

（4）计算发生的电网事件概率；

（5）计算电网事件所带来的后果；

（6）计算电网事件的风险，其大小为电网事件发生的概率与电网事件后果的乘积；

（7）判断是否所有预想故障计算完毕；若完成，则转入第（8）步；否则，返回第（2）步；

（8）输出风险指标的结果；

电网事件发生的概率、电网事件所产生的后果和电网事件风险计算如下：

电网事件发生的概率的计算：

电网事件发生的概率可以从评估对象的输入数据，计算得到电网事件发生的概率；电网事件发生的概率计算公式为：

                             

式中：表示电网事件发生的概率；

分别表示输入数据库模块中数据；

为计算函数，定义为：抽样法/矩阵法/四则运算；

电网事件所产生的后果计算：

一些电网事件的发生会对电网产生一定的影响，如一个或多个电网元件退出运行可能引起支路潮流和节点电压改变；本发明通过引入相应的函数评估这些电网事件对产生电网的影响。电网事件产生的后果计算公式为：

                              

式中：为电网事件所产生的后果：

为分别反映电网事件后果的几个参数；

电网事件风险计算：

电网事件风险计算根据前两步计算得到的电网事件发生概率和电网事件所产生的后果。电网事件风险计算公式为：

                               

电网事件计算得出的风险结果，通过第五步存入风险评估结果库模块中。

第五步，判断评估对象的风险指标是否达到收敛要求；若达到收敛要求，则进入第六步，保存评估结果至风险评估结果库中。

第六步，将评估对象相应风险指标的评估结果保存在风险评估结果库中，构建风险评估结果库模块；

评估不同对象时，选取的风险指标不同，一个对象评估完成，结果存储至风险评估结果库中；评估下一个对象时，将会初始化运行环境；

第七步，判断所有对象是否评估完毕；如果评估完毕则转入第八步；否则，返回第二步，对下一个评估对象进行评估；

第八步，分析评估对象的风险指标结果，给出电网的薄弱环节；

根据前七步计算的风险指标结果，对风险评估结果库中设备的风险值大小进行排序，风险值越大，表示该设备是电网的薄弱环节。