电力系统灾难性事故风险评估方法

摘要

本发明公开了一种电力系统灾难性事故风险评估方法，涉及电力系统运行安全评估技术领域。电力系统灾难性事故风险评估方法包括以下步骤：（1）建立电力系统的拓扑结构；（2）根据故障检查电力系统是存在孤岛；（3）计算电力系统潮流；（4）计算风险指标；（5）判断是否有下一级故障出现。由于本发明电力系统灾难性事故风险评估方法中，综合考虑了电力系统的运行状态与拓扑结构，将复杂网络理论与风险理论相结合，能够全面、有效、准确地对电网当前运行状态所存在的风险作出综合评估，解决了传统方法不能全面表征系统运行安全状态的问题，对保证电网安全运行和防控灾难性事故起到重要作用。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统运行安全评估技术领域，特别涉及一种电力系统灾难 事故风险评估方法。

背景技术

随着电力系统容量和规模的增大，多重故障、灾难天气引起的事故风险增 大，大停电事故已成为现代电力系统必须面对的严重威胁。因此，掌握由偶然 故障演变为灾难事故的规律和机理，对电网的大停电风险进行安全评估，并针 对各级事故及各个演化阶段的特点，构建合理的评估指标体系，对识别大停电 事故具有重要的意义。

现有电力系统风险性评估综合描述了事故的可能性与其造成的严重后果， 对整个电网、各元件可给出量化的风险指标。针对事故的概率特性，可采用传 统元件可靠性构建的元件停运模型来刻画，也有采用蒙特卡洛模拟进行抽样仿 真等方法；严重性指标最早出现在确定性可靠性评估中，由于确定性评估难以 刻画事件的不确定性，已被不确定性方法替代，严重度指标可针对不同因素， 如负荷损失、电压偏移、频率偏移及支路过载等来构建。传统风险评估所构建 的针对不同因素的严重度指标，如负荷损失、电压偏移、频率偏移及支路过载 等，均未能很好的从运行状态和拓扑结构综合的表征事故后系统的严重程度。 由此构建的电力系统安全性风险评估指标未能很好的表征系统运行的安全水 平，使得调度工作人员不能正确的识别系统运行存在的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种能全面表 征电力系统运行安全状态的电力系统灾难性事故风险评估方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种电力系统灾难性事故风险评估方法，其特征在于在电网可能的连锁故 障情况下，对导致电网可能的灾难性事故进行风险评估，其中，综合考虑了电 网运行状况和电网结构（电气介数）两个方面。包括以下步骤：

（1）建立电力系统的拓扑结构：对电力系统进行初始潮流计算，并确定一 级故障；

（2）检查电力系统是否解列：若电力系统已解列，则进行电网孤岛处理， 并计算负荷损失量；

（3）计算电力系统潮流，如故障导致系统失负荷或发电机，则进行功率平 衡处理，并计算负荷损失量；若电力系统收敛，则计算电力系统各节点的电气 介数B_e(n)和各支路的电气介数B_e(l)；

（4）计算风险指标：根据电力系统中电气介数计算各节点的严重度指标S_p和各支路的严重度指标S_l，进而得到风险指标；

（5）判断是否有下一级故障出现：根据负荷损失量的统计以及风险指标， 判断是否有下一级故障出现，若有下一级故障出现则根据步骤（2）进行判断电 力系统是否解列；若没有下一级故障出现，则根据步骤（4）得到的风险指标， 确定电力系统的运行安全状态；所述风险指标中风险值增高，则电力系统状态 安全性能降低。

优选的，上述电力系统灾难性事故风险评估方法中，所述步骤（2）中，采 用最优潮流算法计算故障后潮流。

优选的，上述电力系统灾难性事故风险评估方法中，所述步骤（3）中，所 述节点的电气介数B_e(n)通过等式：计算，等式中G 为发电机节点集合，L为负荷点集合，（i,j）为所有“发电-负荷”节点对；W_i为发电节点i的权重，取发电机额定容量或实际出力；W_j为负荷节点j的权重， 取实际或峰值负荷；B_e,ij(n)为（i,j）间加上单位注入电流源后在节点n上产生 的电气介数。

优选的，上述电力系统灾难性事故风险评估方法中，所述步骤（3）中，所 述支路的电气介数B_e(l)通过等式：计算，等式中G为 发电机节点集合，L为负荷点集合，I_ij(l)为“发电-负荷”节点对（i,j）间加上 单位注入电流源后在线路l上引起的电流；W_i为发电节点i的权重，取发电机额 定容量或实际出力；W_j为负荷节点j的权重，取实际或峰值负荷。

优选的，上述电力系统灾难性事故风险评估方法中，所述步骤（4）中，所 述节点的严重度指标S_p通过等式计算，等式中 Y_p=(y_p1,y_p2,…,y_pn)^T为节点电压偏移向量；B_p=(b_p1,b_p2,…,b_pn)为节点电气 介数向量。

优选的，上述电力系统灾难性事故风险评估方法中，所述步骤（4）中，所 述支路的严重度指标S_l通过等式计算，等式中 Y_l=(y_l1,y_l2,…,y_lm)^T为支路功率越限量；B_l=(b_l1,b_l2,…,b_lm)为支路电气介数向 量。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、由于本发明电力系统灾难性事故风险评估方法中，综合考虑了电力系统 的运行状态与拓扑结构，将复杂网络理论与风险理论相结合，能够全面、有效、 准确地对电网当前运行状态所存在的风险作出综合评估，解决了传统方法不能 全面表征系统运行安全状态的问题，对保证电网安全运行和防控灾难性事故起 到重要作用。

2、本发明电力系统灾难性事故风险评估方法不仅考虑了负荷损失的严重 度，还考虑了电网运行状态的严重度指标，通过风险理论对电网存在的潜在威 胁进行评估。

附图说明：

图1为电力系统灾难性事故风险评估方法流程图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将 此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实 现的技术均属于本发明的范围。

实施例

一种电力系统灾难性事故风险评估方法，如图1所示，包括以下步骤：

（1）建立电力系统的拓扑结构：对电力系统进行初始潮流计算，并确定一 级故障。电力系统的第一级故障主要根据天气因子影响下的电网元件故障率确 定。

（2）检查电力系统是否解列：若电力系统已解列，则进行电网孤岛处理， 并计算负荷损失量。

（3）计算电力系统潮流，如故障导致系统失负荷或发电机，则进行功率平 衡处理，并计算负荷损失量；若电力系统收敛，则计算电力系统各节点的电气 介数B_e(n)和各支路的电气介数B_e(l)。

（4）计算风险指标：根据电力系统中电气介数计算各节点的严重度指标S_p和各支路的严重度指标S_l，进而得到风险指标。各节点的严重度指标S_p和各支 路的严重度指标S_l是衡量系统当前运行状态的严重度指标。

（5）判断是否有下一级故障出现：根据负荷损失量的统计以及风险指标， 判断是否有下一级故障出现，若有下一级故障出现则根据步骤（2）进行判断电 力系统是否解列；若没有下一级故障出现，则根据步骤（4）得到的风险指标， 确定电力系统的运行安全状态；所述风险指标中风险值增高，则电力系统状态 安全性能降低，风险值降低，则电力系统安全性能增高。对电力系统当前运行 状态进行风险评估，对电力系统现状作出正确判定并及时作出相应措施，即在 当前运行情况下再对下一级事故可能发生的风险进行评估；风险指标即为电力 系统安全状态的评判指标，系统风险值越高表示系统状态越不安全，更容易发 生大规模的灾难性事故；风险值越低，表明电力系统运行越安全，发生灾难性 事故的可能性越小。

在步骤（2）中，采用最优潮流算法计算故障后潮流。

其中在步骤（3）中，所述节点的电气介数B_e(n)通过等式： 计算，等式中G为发电机节点集合，L为负荷点集合， （i,j）为所有“发电-负荷”节点对；W_i为发电节点i的权重，取发电机额定容 量或实际出力；W_j为负荷节点j的权重，取实际或峰值负荷；B_e,ij(n)为（i,j） 间加上单位注入电流源后在节点n上产生的电气介数。

其中在步骤（3）中，所述支路的电气介数B_e(l)通过等式： 计算，等式中G为发电机节点集合，L为负荷点集合， I_ij(l)为“发电-负荷”节点对（i,j）间加上单位注入电流源后在线路l上引起 的电流；W_i为发电节点i的权重，取发电机额定容量或实际出力；W_j为负荷节点 j的权重，取实际或峰值负荷。

在步骤（4）中，所述节点的严重度指标S_p通过等式计 算，等式中Y_p=(y_p1,y_p2,…,y_pn)^T为节点电压偏移向量；B_p=(b_p1,b_p2,…,b_pn)为 节点电气介数向量。

在步骤（4）中，所述支路的严重度指标S_l通过等式计算， 等式中Y_l=(y_l1,y_l2,…,y_lm)^T为支路功率越限量；B_l=(b_l1,b_l2,…,b_lm)为支路电气介 数向量。