一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法，属于电力系统的风险评估技术领域，首先收集风雨气候和电网致障跳闸方面的数据，求出风雨气候条件下的线路故障率，进而建立风雨气候条件下的电力系统运行风险评估模型；接着在失负荷状态下计算失负荷概率、失负荷量、线路功率和节点电压；最后综合各个失负荷状态，得出风雨气候条件下电力系统的负荷削减指标、线路过载风险值和低电压风险值，该方法专门针对风雨气候条件下电网失负荷时的风险评估，掌握风雨气候条件下被评估电网失负荷时的风险情况，以便对电网进行风雨气候条件下的风险评估，从而保证电网的安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法
本专利技术涉及电力系统的风险评估
，尤其涉及一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法。
技术介绍
目前电力系统评估方法已经得到广泛的研究。主要分为三类：确定性评估方法、概率性评估方法、风险评估方法。确定性评估方法通常只重视最严重、最可信的事故；概率性方法对事故的后果没有加以具体指标的量化；风险评估方法考虑了事故的可能性和后果严重性，对电力系统运行中的不确定性因素进行定量评估，综合协调电力系统的安全性与经济性。但目前在电力系统方面的风险评估方法主要通过如下四个步骤完成的：第一步是获取电力系统运行数据和状态；第二步是进行预想故障集选取及故障分析；第三步是基于预想故障对电力系统造成的后果进行判断，若出现供电风险则进入第四步，否则返回第二步；第四步是计算风险指标，根据指标进行风险提示。该风险评估方法对电力系统中的不确定因素进行风险定量评估，并根据风险指标的大小进行风险等级划分。但该风险评估方法选取的是预想故障集，具有一定的主观性和确定性，对电力系统故障的随机性考虑不足，使得在风雨气候条件下不能对电网失负荷进行风险评估，不能全面掌握电网失负荷时的风险情况，电网失负荷风险较严重时会导致电网灾害性事故的发生。中国专利公开号CN103632310A，公开日是2014年3月12日，公开了一种大电网运行风险评估方法，包括有如下步骤：1)故障及风险因素统计；2)风险概率计算；3)基于负荷损失的风险量化评估；4)风险指标的等级化与结果评估。该大电网运行风险评估方法没有针对风雨气候条件下电网失负荷时的风险评估，不能掌握风雨气候条件下电网失负荷时的风险情况，风雨气候条件下电网失负荷风险较严重时会导致电网灾害性事故的发生。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有电力系统方面的风险评估方法没有针对风雨气候条件下电网失负荷时的风险评估，不能掌握风雨气候条件下电网失负荷时的风险情况，易导致电网灾害性事故发生的不足，提供一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法，该方法专门针对风雨气候条件下电网失负荷时的风险评估，掌握风雨气候条件下被评估电网失负荷时的风险情况，以便对电网进行风雨气候条件下的风险评估，从而保证电网的安全运行。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法，包括以下步骤：(1-1)获取被评估电网实时监测的气象数据、线路数据、发电机数据和负荷数据的历史记录；(1-2)建立风雨气候条件下被评估电网的元件故障率计算模型，根据元件故障率计算模型计算出风雨气候条件下的元件故障率；(1-3)采用蒙特卡洛法抽取风雨气候条件下的电力系统故障状态，并根据风雨气候条件下的电力系统故障状态和元件故障率进行电力系统事故概率计算，得到被评估电网的电力系统事故概率；(1-4)在电力系统故障状态下进行最优失负荷计算，得到最优失负荷量；(1-5)计算风雨气候条件下电力系统的一系列风险指标，并依据风险指标对风雨气候条件下的电力系统进行风险评估，得到风雨气候条件下电力系统的风险评估结果；(1-6)分析风雨气候条件下电力系统的风险评估结果，得到风雨气候条件下被评估电网在失负荷后的电力系统运行控制策略。本方案专门针对风雨气候条件下电网失负荷时的风险评估，掌握风雨气候条件下被评估电网失负荷时的风险情况，以便对电网进行风雨气候条件下的风险评估，从而保证电网的安全运行。本方案模拟风雨气候条件下被评估电网运行的不确定性和随机性，利用最优非线性规划模型对电网全面评估。首先收集风雨气候和电网致障跳闸方面的数据，求出风雨气候条件下的元件故障率，进而建立风雨气候条件下的电力系统运行风险评估模型；接着在失负荷状态下计算失负荷概率、失负荷量、线路功率和节点电压；最后综合各个失负荷状态，得出风雨气候条件下电力系统的负荷削减指标、线路过载风险值和低电压风险值，全面评估电网各个环节的供电可靠性程度，以找到风雨气候条件下电力系统的薄弱环节，采取针对性防护措施。作为优选，气象数据包括被评估电网所在气候区的风速v、降雨量p；线路数据包括被评估电网的各条线路在一个统计周期小时内故障次数n、停运小时MTTR，各线路单位电阻标幺值r、单位电抗标幺值x、对地单位导纳b标幺值、线路长度l、传输容量Sl；发电机数据包括为被评估电网供电的各台发电机正常运行小时MTTF、停运小时MTTR、发电机所属电厂、容量PG、输出无功下限QGmin和上限QGmax；负荷数据包括各变电站在统计周期小时内的有功负荷最大值Pd和无功负荷最大值Qd。作为优选，风雨气候条件下的元件故障率λm的计算公式为：其中，λm是元件m在风雨气候条件下的元件故障率；λm'是元件m在正常气候条件下长期运行的平均故障率；Nm是正常气候条件下元件m的期望持续运行天数；Sm是风雨气候条件下元件m的期望持续运行天数；Fm是元件m的故障发生在风雨气候条件下的百分比，0≤Fm≤1，即先求出故障发生在风雨气候条件下的次数或天数，然后与故障发生的总次数或总天数作比值得出；ni是第i次正常气候条件下元件m的持续运行天数；Si是第i次风雨气候条件下元件m的持续运行天数。作为优选，抽取风雨气候条件下由一个或多个元件故障而形成的不同的电力系统故障状态，并记录每个电力系统故障状态的持续时间；假设被评估电网电力系统的元件总数为Nc，任意元件m停运所导致的电力系统事故记为Em，则电力系统事故Em所发生的电力系统事故概率P(Em)的计算公式为：其中，μm是元件总数中的其中一个元件m在风雨气候条件下的修复率；μn是元件总数中的其中另一个元件n在风雨气候条件下的修复率；λm是元件m在风雨气候条件下的元件故障率；λn是元件总数中的其中另一个元件n在风雨气候条件下的元件故障率。作为优选，对抽取的风雨气候条件下的不同的电力系统故障状态分别采用基于交流潮流的最优非线性规划模型计算出电力系统的节点电压和线路功率；基于交流潮流的最优非线性规划模型为：0≤Pli≤Pdi，0≤Qli≤Qdi(6)，Uimin≤Ui≤Uimax(7)，Pgimin≤Pgi≤Pgimax，Qgimin≤Qgi≤Qgimax(8)，...

【技术保护点】
一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤： (1‑1)获取被评估电网实时监测的气象数据、线路数据、发电机数据和负荷数据的历史记录； (1‑2)建立风雨气候条件下被评估电网的元件故障率计算模型，根据元件故障率计算模型计算出风雨气候条件下的元件故障率； (1‑3)采用蒙特卡洛法抽取风雨气候条件下的电力系统故障状态，并根据风雨气候条件下的电力系统故障状态和元件故障率进行电力系统事故概率计算，得到被评估电网的电力系统事故概率； (1‑4)在电力系统故障状态下进行最优失负荷计算，得到最优失负荷量； (1‑5)计算风雨气候条件下电力系统的一系列风险指标，并依据风险指标对风雨气候条件下的电力系统进行风险评估，得到风雨气候条件下电力系统的风险评估结果； (1‑6)分析风雨气候条件下电力系统的风险评估结果，得到风雨气候条件下被评估电网在失负荷后的电力系统运行控制策略。

【技术特征摘要】
1.一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：（1-1）获取被评估电网实时监测的气象数据、线路数据、发电机数据和负荷数据的历史记录；（1-2）建立风雨气候条件下被评估电网的元件故障率计算模型，根据元件故障率计算模型计算出风雨气候条件下的元件故障率；（1-3）采用蒙特卡洛法抽取风雨气候条件下的电力系统故障状态，并根据风雨气候条件下的电力系统故障状态和元件故障率进行电力系统事故概率计算，得到被评估电网的电力系统事故概率；（1-4）在电力系统故障状态下进行最优失负荷计算，得到最优失负荷量；（1-5）计算风雨气候条件下电力系统的一系列风险指标，并依据风险指标对风雨气候条件下的电力系统进行风险评估，得到风雨气候条件下电力系统的风险评估结果；（1-6）分析风雨气候条件下电力系统的风险评估结果，得到风雨气候条件下被评估电网在失负荷后的电力系统运行控制策略；气象数据包括被评估电网所在气候区的风速、降雨量；线路数据包括被评估电网的各条线路在一个统计周期小时内故障次数、停运小时，各线路单位电阻标幺值r、单位电抗标幺值、对地单位导纳标幺值、线路长度、传输容量；发电机数据包括为被评估电网供电的各台发电机正常运行小时、停运小时、发电机所属电厂、容量、输出无功下限和上限；负荷数据包括各变电站在统计周期小时内的有功负荷最大值和无功负荷最大值；风雨气候条件下的元件故障率的计算公式为：（1），其中，是元件在风雨气候条件下的元件故障率；是元件在正常气候条件下长期运行的平均故障率；是正常气候条件下元件的期望持续运行天数；是风雨气候条件下元件的期望持续运行天数；是元件的故障发生在风雨气候条件下的百分比，0≤≤1，即先求出故障发生在风雨气候条件下的次数或天数，然后与故障发生的总次数或总天数作比值得出；是第次正常气候条件下元件的持续运行天数；是第次风雨气候条件下元件的持续运行天数。2.根据权利要求1所述的一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法，其特征在于，抽取风雨气候条件下由一个或多个元件故障而形成的不同的电力系统故障状态，并记录每个电力系统故障状态的持续时间；假设被评估电网电力系统的元件总数为，任意元件停运所导致的电力系统事故记为，则电力系统事故所发生的电力系统事故概率的计算公式为：（2），其中，是元件总数中的其中一个元件m在风雨气候条件下的修复率；是元件总数中的其中另一个元件n在风雨气候条件下的修复率；是元件在风雨气候条件下的元件故障率；是元件总数中的其中另一个元件n在风雨气候条件下的元件故障率。3.根据权利要求2所述的一种适用于风雨气候条件下电网失负荷风险评估方法，其特征在于，对抽取的风雨气候条件下的不同的电力系统故障状态分别采用基于交流潮流的最优非线性规划模型计算出电力系统的节点电压和线路功率；基于交流潮流的最优非线性规划模型为：=（3），（4），（5），（6），（7），，（8），(9)，（10），其中，是最小失负荷量，是节点负荷削减前的有功功率，是节点负荷削减后的有功功率，是节点负荷削减前的无功功率，是节点负荷削减后的无功功率，、是节点、的电压，是节点、之间的相角差，、、是节点处发电机的有功功率及其上下限，、、是节点处发电机的无功功率及其上下限，是线路传输容量，是支路的有功功率，是支路的无功功率，、是节点的电压的上下限，是节点和之间的线路电纳，是节点和之间的线路电导；式（3）是最优规划的目标函数，表示最小失负荷量；式（4）是交流潮流方程，表示功率平衡方程的有功功率约束；式（5）是交流潮流方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：李献，莫若慧，吴锋，祁永福，吴云亮，
申请(专利权)人：海南电网公司，
类型：发明
国别省市：海南;66