一种面向调度运行的变电站可靠性综合评估方法

摘要

本发明公开了一种面向调度运行的变电站可靠性综合评估方法，其包括如下步骤：1、获取电网分区；2、考虑变电站站内主接线可靠性、站内设备运行状态可靠性以及变电站在电网中的整体拓扑可靠性后计算得到变电站综合可靠性指标，即计算变电站S的初始可靠性指标R₀(S)、变电站电气因子E(S)、变电站设备因子Q(S)、变电站局部拓扑因子T_j(S)、变电站整体拓扑因子T_z(S)；3、根据所计算的综合可靠性指标指导调控操作，降低调度操作执行可能存在的风险。本发明的方法可以对比分析不同变电站的综合可靠性水平，从而为调度运行人员实时提供电网变电站可靠性数据，有助于提高调度运行的可靠性。

主权项

一种面向调度运行的变电站可靠性综合评估方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，获取电网分区；第二步，考虑变电站站内主接线可靠性、站内设备运行状态可靠性以及变电站在电网中的整体拓扑可靠性后计算得到变电站综合可靠性指标，即计算变电站S的初始可靠性指标R₀(S)、变电站电气因子E(S)、变电站设备因子Q(S)、变电站局部拓扑因子T_j(S)、变电站整体拓扑因子T_z(S)；1)计算变电站S的初始可靠性指标R₀(S)，计算公式如下，$R_0\left(S\right)=\chi \left(S\right)\frac{m\left(S\right)}{M}$其中，m(S)表示变电站S的总容量，M为统一设定的基准容量，需要注意，不同电压等级的变电站所对应的基准容量不同，χ(S)表示变电站S的电压等级因子，可按如下表确定：表1χ(S)定义方法2)计算变电站电气因子E(S)，变电站电气因子E(S)主要反映变电站S进出线的当前负载水平以及考虑N‑1故障之后的负载水平，计算公式如下，$E\left(S\right)=\underset{i\in S}{max}\bar{\omega }\left(i\right)$$\bar{\omega }\left(i\right)=P_c{\omega }_c+\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{n-1}\underset{j=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}{P}_{N-1}\left(j\right){\omega }_{N-1}\left(j\right)& n\ge 2\\ {\mathrm{\theta P}}_c{\omega }_c& n=1\end{array}\right.$其中，n等于d(S)，Pc为当前状态所有线路都正常运行的概率，PN‑1为其他线路发生N‑1故障的概率，θ为变电站惩罚因子，主要针对单供变电站，表示线路期望潮流指标，ω为线路潮流指标；3)计算变电站设备因子Q(S)，调度运行人员需要关注变电站站内设备是否存在缺陷，而变电站设备因子Q(S)即是反映站内设备的运行状态，计算公式如下，$Q\left(S\right)=\underset{j=1}{\overset{m}{\Pi }}ϵ\left(j\right)$其中，m为变电站S内的设备数量，ε为设备运行状态系数，设定设备正常运行，ε＝1.0，设备存在缺陷，则ε＝2.0；4)计算变电站局部拓扑因子T_j(S)，局部因子T_j(S)反映变电站内部主接线结构，即变电站进出线之间的连通程度，从本质上说变电站主接线就是保证进出线之间能够尽量保持多条通路，在发生故障或设备检修时，确保电能的正常“中转”，首先定义变电站设备贡献系数Γ：变电站站内设备所在的通路数量与变电站所有进出线之间通路总数量的比值，表达式如下：$\Gamma (w,S)=\frac{n\left(w\right)}{N\left(S\right)}$其中，w表示站内设备，n(w)为设备w所在的通路数量，N(S)为变电站S内进出线之间的通路总量，则变电站局部因子T_j(S)为，$T_j\left(S\right)=\frac{1}{m}\underset{w\in S}{\Sigma }\Omega \left(w\right)·\Gamma {(w,S)}^2$其中，m表示站内设备数量，Ω(w)表示设备w的类型系数，Γ(w,S)为设备w对变电站S的贡献系数；5)计算变电站整体拓扑因子Tz(S)，本节定义的变电站整体拓扑因子主要考虑变电站在相应卫星区域内的拓扑位置，Tz(S)计算公式如下，T_z(S)＝C_P(S)+C_R(S)+C_Q(S)其中，C_P(S)反映变电站S的电能转运能力，主要由节点负荷水平与节点供电能力决定；C_R(S)反映变电站S的获得电能效率，主要由变电站S与真源点的距离及相应通路的最小容量决定；C_Q(S)反映变电站S的拓扑位置特性，主要由变电站S与其他节点的相对位置决定，C_P(S)计算公式如下，$C_P\left(S\right)=\frac{L_d\left(S\right)}{M_0}+\frac{M_{in}\left(S\right)}{M_0}$其中，M₀为变电站S所在卫星区域中所有变电站的主变容量总和，L_d(S)为变电站S的负载量；M_in(S)为变电站S的电能中转量，算法如下：假设变电站S具有n条边，每条边都能够进行功率的双向流动，则M_in(S)的计算模型为，$\begin{array}{cc}obj& M_{in}\left(S\right)=max\underset{i\in {\delta }_1}{\Sigma }{P}_i\end{array}$$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{i\in {\delta }_1}{\Sigma }{P}_i=\underset{j\in {\delta }_2}{\Sigma }\end{array}{P}_j$P_i≤P_i,max i∈δ₁P_j≤P_j，max j∈δ₂其中，δ₁和δ₂分别节点S的进出线路集合，P为边的实际流过功率，P_max为边的功率限值，C_R(S)计算方法如下，首先定义通路容量：一条通路的容量是指通路中所有边中容量最小的数值，单位距离能够输送的最大电能称为电能获得效率EOP，用来反映节点从真源点获得电能的效率，EOP计算模型如下，$\begin{array}{cc}obj& EOP=max\frac{M\left(I_j\right)}{Z\left(I_j\right)}\end{array}$s.t. I_j∈I(S,X₀)$Z\left(I_j\right)=\underset{L_i\in I_j}{\Sigma }Z\left(L_i\right)$$M\left(I_j\right)=\underset{L_i\in I_j}{min}M\left(L_i\right)$其中，M(I_j)表示通路I_j的最大传输容量，Z(I_j)表示通路I_j的阻抗，I(S,X₀)表示节点S与X₀之间的通路集合，L_i表示通路I_j中的第i条边，C_R(S)计算公式如下，$C_R\left(S\right)=\frac{1}{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\max EOP(S,X_i)}$其中，n表示S所在卫星区域内的真源点数量，X_i表示第i个真源点，C_Q(S)计算公式如下，C_Q(S)＝H(S)+T(S)其中，H(S)为S所在拓扑位置的回路情况，T(S)为S所在拓扑位置的树情况，计算公式分别如下：$H\left(S\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(1+{\left(\frac{\Psi \left(S\right)}{fs\left(i\right)}\right)}^2(f\left(i\right)-ft\left(i\right)-1))$其中，n为节点S所在的回路总数量，ψ(S)用于判断节点S种类，如果S为源点，ψ(S)＝1，否则ψ(S)＝0；f(i)、fs(i)和ft(i)分别为第i个回路中的节点数量、源点数量和真源点数量，$T\left(S\right)=1+\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\left(\frac{a\left(i\right)}{fs}\right)}^2\left(f\right(i)-ft(i\left)\right)$其中，n表示S退出后本树分成的互不连通的树的数量，fs为本树中的源点数量，a(i)为除了树i之外其他树中的源点总数量，f(i)和ft(i)分别表示树i中的节点数量和真源点数量，然后根据下式计算变电站S综合可靠性指标R(S)，R(S)＝(E(S)+T_z(S)·T_j(S)+Q(S))R₀(S)；第三步，根据所计算的综合可靠性指标指导调控操作，降低调度操作执行可能存在的风险。