一种考虑信息系统作用的电力系统风险评估方法

摘要

本发明公开了一种考虑信息系统作用的电力系统风险评估方法，包括：建立考虑信息系统作用的电力设备故障概率修正模型，从而计算考虑信息系统作用的电力设备的故障概率；计算考虑信息系统作用的电力系统风险指标，包括潮流过载风险和电压越限风险，步骤三、从多种不同拓扑结构的信息系统规划方案中选择风险最小的作为优选的规划方案之一。由于智能电网将是电力空间和信息空间高度融合的电力信息物理系统，随着电力通讯网的开放、兼容和互联，必然会对电力系统的运行带来风险，本发明评估方法在进行电网规划时考虑信息系统作用的电力系统风险，从而力争将规划方案的风险降到最低。

说明书

技术领域

本发明属于电网规划领域的创新技术，尤其是涉及一种考虑信息系统作用的风险评估方法。

背景技术

智能电网最本质的特点是：电力和信息的双向流动性，并由此建立起一个高度自动化和广泛分布的能量交换网络；把分布式计算和通信的优势引入电网，实现信息实时交换和达到设备层次上近乎瞬时的供需平衡。这意味着未来的电网将由集成的电力网和通讯网组成，它的诸多功能和应用依托于信息通讯技术(InformationandCommunicationTechnologies,ICT)，而且为了涵盖外部系统(智能交通等)，ICT的应用领域必将扩大，因此，智能电网将是电力空间和信息空间高度融合的电力信息物理系统(ElectricCyber-PhysicalSystem，ECPS)。随着电力通讯网的开放、兼容和互联，必然会对电力系统的运行带来风险，因此有必要在进行电网规划时考虑信息系统作用的电力系统风险，从而优选风险最低的规划方案。

发明内容

本发明提出了一种考虑信息系统作用的电力设备风险评估方法，以便电网规划人员优选最佳规划方案。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种考虑信息系统作用的电力系统风险评估方法，其中，电力系统中的电力设备包括线路和变压器两端断路器；该风险评估方法包括以下步骤：

步骤一、建立考虑信息系统作用的电力设备故障概率修正模型，其中，不考虑信息系统作用的电力设备g的故障概率为p_g，考虑信息系统作用的电力设备g的故障概率为p_g′，

p_g＝1-u₁·u₂(1)

式(1)中，u₁和u₂分别是不考虑信息系统作用的电力设备g两端断路器的可用率；

p_g′＝1-u₁′·u₂′(2)

式(2)中，p_g′为电力设备g的故障概率，u₁’和u₂’分别是考虑信息系统作用的电力设备g两端断路器的可用率；

u₁′＝u₁₀·u₁(3)

u₂′＝u₂₀·u₂(4)

式(3)和式(4)中，u₁₀和u₂₀分别是电力设备g两端断路器对应的信息侧的可用率，将式(1)、式(3)和式(4)带入式(2)得：

p_g′＝1-u₁′·u₂′

＝1-(u₁₀·u₁)·(u₂₀·u₂)(5)

＝1-u₁₀·u₂₀·(u₁·u₂)

＝1-u₁₀·u₂₀·(1-p_g)

步骤二、计算考虑信息系统作用的电力系统风险指标，所述电力系统风险指标包括潮流过载风险和电压越限风险，

当电力设备g发生事故时，第i条线路的潮流过载后果I_S,gi和第j个节点的电压越限后果I_V,gj分别为：

$>I_{S,gi}=\left(\begin{array}{cc}0& S_{gi}\le S_{iN}\\ (S_{gi}/S_{iN}-1)& S_{gi}>S_{iN}\end{array}\right)---\left(6\right)$>

$>I_{V,gj}=\left(\begin{array}{cc}{U}_{\inf ,j}-U_{gj}& U_{gj}\le U_{\inf ,j}\\ 0& U_{\inf ,j}<U_{gj}<U_{sup,j}\\ U_{gj}-U_{sup,j}& U_{gj}\ge U_{sup,j}\end{array}\right)---\left(7\right)$>

式(6)中，S_gi是第i条线路的视在功率，S_iN第i条线路的额定功率，

式(7)中，U_gj(p.u.)是第j个节点的电压幅值，U_inf,j和U_sup,j分别是第j个节点允许的电压上、下限；

第i条线路的潮流过载风险R_S,gi和第j个节点的电压越限风险R_V,gj分别如下：

R_S,gi＝P_g′·I_S,gi(8)

R_V,gj＝P_g′·I_V,gj(9)

步骤三、从多种不同拓扑结构的信息系统规划方案中选择风险最小的作为优选的规划方案之一，信息系统的拓扑结构包括星型拓扑结构、总线型拓扑结构和环型拓扑结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于智能电网将是电力空间和信息空间高度融合的电力信息物理系统，随着电力通讯网的开放、兼容和互联，必然会对电力系统的运行带来风险，本发明评估方法在进行电网规划时考虑信息系统作用的电力系统风险，从而力争将规划方案的风险降到最低。

附图说明

图1是实施例IEEE-118节点系统分区示意图；

图2是实施例中星型拓扑结构信息系统示意图；

图3是实施例中环型拓扑结构信息系统示意图；

图4是实施例中总线型拓扑结构信息系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

结合附图、附表，以IEEE-118节点系统为例，对本发明一种考虑信息系统作用的电力系统风险评估方法进行说明：

第一步、建立考虑信息系统作用的电力设备故障概率修正模型，由于电力设备两端断路器的故障会导致电力设备退出运行，因此本发明中的电力设备主要考虑线路和变压器两端断路器；考虑信息系统作用的电力设备故障概率修正模型提供的电力设备g的故障概率p_g′计算公式为：

p_g′＝1-u₁′·u₂′

其中，u₁’和u₂’分别是考虑信息系统作用的电力设备g两端断路器的可用率；相应地，不考虑信息系统作用的电力设备g的故障概率p_g计算公式为：

p_g＝1-u₁·u₂

其中，u₁和u₂分别是不考虑信息系统作用的电力设备g两端断路器的可用率；

u₁′＝u₁₀·u₁

u₂′＝u₂₀·u₂

其中，u₁₀和u₂₀分别是电力设备g两端断路器对应的信息侧的可用率；

故有：

p_g′＝1-u₁′·u₂′

＝1-(u₁₀·u₁)·(u₂₀·u₂)

＝1-u₁₀·u₂₀·(u₁·u₂)

＝1-u₁₀·u₂₀·(1-p_g)

第二步、计算考虑信息系统作用的电力系统风险指标，本发明中采用的电力系统风险指标包括潮流过载风险和电压越限风险，其计算方法如下：

当电力设备g发生事故时，第i条线路的潮流过载后果I_S,gi和第j个节点的电压越限后果I_V,gj分别为：

$>I_{S,gi}=\left(\begin{array}{cc}0& S_{gi}\le S_{iN}\\ (S_{gi}/S_{iN}-1)& S_{gi}>S_{iN}\end{array}\right)$>

$>I_{V,gj}=\left(\begin{array}{cc}{U}_{\inf ,j}-U_{gj}& U_{gj}\le U_{\inf ,j}\\ 0& U_{\inf ,j}<U_{gj}<U_{sup,j}\\ U_{gj}-U_{sup,j}& U_{gj}\ge U_{sup,j}\end{array}\right)$>

其中，S_gi是第i条线路的视在功率，S_iN第i条线路的额定功率，U_gj(p.u.)是第j个节点的电压幅值，U_inf,j和U_sup,j分别是第j个节点允许的电压上、下限；

第i条线路的潮流过载风险R_S,gi和第j个节点的电压越限风险R_V,gj分别如下：

R_S,gi＝p_g′·I_S,gi

R_V,gj＝p_g′·I_V,gj

步骤三、从多种不同拓扑结构的信息系统规划方案中选择风险最小的作为优选的规划方案之一，信息系统的拓扑结构包括星型拓扑结构、总线型拓扑结构和环型拓扑结构。

以图1所示的分区结果(包括1、2、3、4、5、6和7)划分信息系统区域控制单元，图2、图3、图4分别是星型拓扑结构信息系统、环型拓扑结构信息系统和总线型拓扑结构信息系统，信息系统元件可靠性参数如表1所示，不同信息系统拓扑结构的风险如表2所示。

表1信息系统元件可靠性参数

表2不同信息系统拓扑结构的风险

可见，在考虑信息系统作用后，系统的风险比未考虑信息侧影响时大，且各拓扑结构的信息系统所存在的风险排序为：总线型>星型>环型，因此在经济条件允许的情况下，应优先考虑环型结构。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。