基于安全稳定裕度的电网运行安全风险事件在线辨识方法

摘要

本发明公开了一种基于安全稳定裕度的电网运行安全风险事件在线辨识方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明根据自然环境和设备健康状态可能引起未来时段输变电设备故障的概率，形成不确定性事件及其引起的预想故障概率；计及电网运行方式出现的概率，进行安全稳定裕度评估，以安全稳定裕度不能满足预期要求作为故障后果，计算预想故障风险值；分析统计各个不确定性事件在未来各个时段引起电网故障的累计风险值，将风险值大于门槛值的不确定性事件定义为电网运行安全风险事件。本发明能够准确地辨识出导致电网运行安全风险的事件，从而能够采取有针对性的措施防控风险，为调度运行人员进行基于风险的控制决策奠定技术基础。

主权项

基于安全稳定裕度的电网运行安全风险事件在线辨识方法，其特征在于，包括如下步骤:1)在控制中心汇集电网运行信息、负荷预测信息、发电计划信息、具有概率特征的风电与光伏机组出力预测信息、检修计划信息以及能够引起输变电设备故障的不确定性事件及其故障发生概率；2)根据能够引起输变电设备故障的不确定性事件及其故障发生概率信息，得到各个不确定性事件在各个时段内引起的各个预想故障及其概率，并按照以下方法根据各个预想故障的概率确定需要分析的预想故障、时段：如果在某一时段内某一预想故障的概率超过预先设置的故障概率门槛值Th，则将该预想故障确定为该时段需要分析的预想故障；如果在某一时段内至少有一个不确定性事件引起了需要分析的预想故障，则将该时段确定为需要分析的时段；上述时段，是基于异常性的自然环境发展演变信息和设备健康状态变化信息及其变化特征进行划分的；上述得到各个不确定性事件在各个时段内引起的各个预想故障及其概率的过程为：先确定由各单一不确定性事件在各时段内引起的各单一设备故障的概率，然后确定由各单一不确定性事件在各时段内引起的各个多设备故障的概率，再确定由多个不确定性事件在各时段内引起的各单一设备故障的概率以及多个不确定性事件在各时段内引起的各个多设备故障的概率；上述故障概率门槛值Th的设置方法如下：对于单一设备故障，根据设备类型和所属电网，按照设备运行可靠性数据中的可用系数α，用以下公式计算Th：Th＝(1‑α)*0.85   (1)对于同一时段内的多设备故障，根据设备类型和所属电网，按照设备运行可靠性数据中的可用系数，按以下公式计算Th：Th＝0.1^k‑1*(1‑max(α))*0.85   (2)其中k是同一时段内的故障设备数，max(α)是同一时段内的k个故障设备中单个设备的最大可用系数；3)对于各个需要分析的时段，根据电网运行信息、负荷预测信息、发电计划信息和检修计划信息，结合具有概率特征的风电与光伏机组出力预测信息，得到各个需要分析的时段的电网运行方式及其概率；4)对于各个需要分析的预想故障，选取其相应的需要分析的时段的电网运行方式，进行安全稳定评估，并对于其中不满足安全稳定裕度要求的预想故障，以实际安全稳定裕度与期望安全稳定裕度的偏差作为故障后果，计算其风险值：首先，对于各个预想故障所引起的各个元件安全稳定裕度不能满足要求的情况，按式(3)计算各个预想故障对于其引起的各个元件的影响后果CS：CS＝|η_r‑η_e|   (3)其中η_r是各个元件的实际安全稳定裕度，η_e是该元件的期望安全稳定裕度；接着，对于各个预想故障所引起的各类安全稳定问题的情况，按式(4)计算各个预想故障对于其所引起的各类安全稳定问题的影响后果TS：$TS={\Sigma }_{i=1}^N{\mathrm{CW}}_i*{\mathrm{CS}}_i---\left(4\right)$其中N是各个预想故障所引起的各类安全稳定问题中所涉及的元件总数，CS_i是上面按式(3)计算出的各个预想故障对于其所引起的各类安全稳定问题中所涉及的各个元件的影响后果，CW_i是各个预想故障对于其所引起的各类安全稳定问题中所涉及的各个元件的影响后果的重要性加权因子；然后，按式(5)计算各个预想故障的总后果TOTS：$TOTS={\Sigma }_{i=1}^M{\mathrm{TS}}_i*{\mathrm{TW}}_i---\left(5\right)$其中M是该预想故障引起的所有的安全稳定问题的总数，TS_i是上面按式(4)计算出的各个预想故障对于其所引起的各类安全稳定问题的影响后果，TW_i是各个预想故障对于其所引起的各类安全稳定问题的影响后果重要性加权因子；最后，按式(6)计算各个不满足安全稳定裕度要求的预想故障的风险值RF：RF＝P_c*P_f*TOTS   (6)其中，P_c是电网运行方式的概率，P_f是各个预想故障的概率；5)根据步骤4)得到的不满足安全稳定裕度要求的预想故障，得到引起这些预想故障的各个不确定性事件，并对这些不确定性事件所各自引起的不满足安全稳定裕度要求的预想故障的风险值进行汇总、作为这些不确定性事件各自的风险累计值，最后将其中风险累计值大于预先设置的风险门槛值RTh的不确定性事件确定为电网运行安全风险事件；汇总得到各个不确定性事件的风险累计值RT按照式(7)进行：$RT={\Sigma }_{i=1}^L{\Sigma }_{j=1}^{K_i}{\mathrm{RF}}_{ij}---\left(7\right)$其中L是每个不确定性事件引起的不满足安全稳定裕度要求的预想故障所在的时段的总数，K_i是每个不确定性事件在第i个时段内引起的不满足安全稳定裕度要求的预想故障的总数，RF_ij是每个不确定性事件在第i个时段内引起的第j个不满足安全稳定裕度要求的预想故障的风险值；上述风险门槛值RTh的设置方法如下：RTh＝Th*CSTh*NTh   (8)其中CSTh是可接受的实际安全稳定裕度与期望安全稳定裕度的偏差的绝对值，NTh是可接受的实际安全稳定裕度与期望安全稳定裕度有偏差的元件数量。