考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法。本发明专利技术包括如下步骤：步骤1、根据天气统计数据、设备故障率的历史统计数据和三状态天气模型分别计算出正常天气条件、恶劣天气条件和极度恶劣天气条件下的调度操作过程中设备故障的概率；步骤2、根据调度操作过程中系统的状态得出故障树模型；步骤3、根据故障树模型和给定的风险后果指标计算出每一步操作的后果，并判读该后果是否为上一步的发展故障；步骤4、根据风险理论计算出调度操作过程中每一步的风险值和总体的风险值。本发明专利技术的方法可靠、易行，便于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电网调度操作风险评估领域，特别涉及一种考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法。
技术介绍
调度操作是电力系统日常运行的重要组成部分，为了保证电网安全、可靠运行，调度员需采取合理的调度操作。但是在实际调度操作过程中，由于天气等不确定因素，常常使调度操作面临一定的风险，甚至对电力系统造成极大的危害。因此，对调度操作过程进行风险评估，使调度员在调度操作之前就得知应该注意的事项，选择合理的调度操作顺序，对于电网的安全性来说是非常重要的。而目前的风险评估方法忽略了恶劣天气等外部不利因素对调度操作产生的影响，同时也忽略了前序操作结果对于后续操作可能带来的影响。针对这些不足，本专利技术专利提出了一种基于三状态天气模型的利用故障树模型考虑发展故障集的调度操作风险评估方法。
技术实现思路
本专利技术针对目前的风险评估方法忽略了恶劣天气等外部不利因素对调度操作产生的影响，以及忽略了前序操作结果对于后续操作可能带来的影响等问题，提供一种考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法，以解决现有评估方法中未考虑天气因素和调度操作后的发展故障集的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：步骤1、根据天气统计数据、设备故障率的历史统计数据和三状态天气模型分别计算出正常天气条件、恶劣天气条件和极度恶劣天气条件下的调度操作过程中设备故障的概率；所述的天气统计数据来源于当地气象局提供的正常天气、恶劣天气和极度恶劣天气的年平均转移次数及每个状态的持续时间。所述的设备故障率的历史统计数据来源于电网公司提供的所需评估的单位设备的故障率统计数据。所述的三状态天气模型参看文献：参考文献Billinton R,Singh G.Application of adverse and extreme adverse weather：modelling intransmission and distribution system reliability evaluation.IEEProceedings-Generation,Transmission and Distribution,2006,153(1):115-120。通过天气统计数据得到三种天气之间的状态转移率，进而得到三种天气的稳态概率(Pn)、(Pa)和(Pm)；通过设备故障率的历史统计数据得到设备年平均故障率λavg，以及其故障发生在恶劣天气和极端恶劣天气下的比例，分别为Fb和Fm；从而求出三种天气状态条件下设备的年故障率λn、λa和λm；所述的状态转移率是根据天气统计数据设定的；设备年平均故障率λavg、以及Fb和Fm均通过设备故障率的历史统计数据能够直接得出的。所述的稳态概率(Pn)、(Pa)和(Pm)的求解具体如下：为了求出(Pn)、(Pa)和(Pm)还需要定义一些量：na为正常天气到恶劣天气的状态转移率；an、mn、nm、am、ma的含义同理，单位为发生次数/h。根据状态转移率，由式(1)-(4)，就可以求出正常天气、恶劣天气和极端恶劣天气的稳态概率分别为：Pn＝(maan+mnan+mnam)/D (1)Pa＝(mana+manm+mnna)/D (2)Pm＝(naam+nman+nmam)/D (3)D＝mana+manm+maan+naam+nman+nmam+mnan+mnam+mnna (4)通过计算出的设备年平均故障率λavg，同时根据操作进行时的天气状况计算出设备在调度操作过程中的故障率，具体的：所述的正常天气条件下调度操作过程中设备故障的概率λn的计算。λn=λavg1-FbPn]]>所述的恶劣天气条件下调度操作过程中设备故障的概率λa的计算。λa=λavgFb(1-Fm)Pa]]>所述的极度恶劣天气条件下调度操作过程中设备故障的概率λm的计算。λm=λavgFbFmPm]]>当所考虑的设备仅运行于“正常”或“停运”2种运行状态时，在所考虑的预测时间段Δt内，设备受天气影响发生停运事件的次数近似服从泊松分布。因此，t0时刻处于正常运行的设备，在t0+Δt时刻发生停运的概率能够表达为：Pi=1-e-λiΔt]]>步骤2、根据调度操作过程中系统的状态得出故障树模型所述的每一步的调度操作都有着成功和失败两种可能性，且成功和失败分别会造成系统调度操作成功和调度操作失败两种状态；当所述的调度操作为第一步，调度操作都有着成功和失败两种可能性；且成功和失败对系统会造成直接和间接两种后果，但是系统只显示直接后果：调度操作成功和调度操作失败两种状态；当所述的调度操作为第二步，调度操作都有着成功和失败两种可能性；且成功和失败对系统会造成直接和间接两种后果，但是系统会显示该调度操作的直接后果以及第一步调度操作带来的间接后果：直接后果为调度操作成功和调度操作失败两种状态；间接后果为给定的风险指标(电压越限、潮流越限和负荷损失)的增加；当所述的调度操作为第三步至最后前一步时，调度操作都有着成功和失败两种可能性；且成功和失败对系统会造成直接和间接两种后果，但是系统会显示该调度操作的直接后果以及该调度操作上一步的调度操作带来的间接后果：直接后果为调度操作成功和调度操作失败两种状态；
间接后果为给定的风险指标(电压越限、潮流越限和负荷损失)的增加；当所述的调度操作为最后一步时，调度操作都有着成功和失败两种可能性；且成功和失败对系统会造成直接，但是系统会显示该调度操作的直接后果以及该调度操作上一步的调度操作带来的间接后果：直接后果为调度操作成功和调度操作失败两种状态；间接后果为给定的风险指标(电压越限、潮流越限和负荷损失)的增加；故障树中每个基本事件都是调度操作的风险来源，D表示操作直接风险，其中Ds表示操作成功直接带来的风险，Df,v表示导致操作失败的第v个元件自身故障直接带来的风险；I表示操作间接风险，即系统新状态下的发展故障，其中Is,n表示操作成功后的第n个发展故障带来的风险，If,v,w表示第v个元件故障导致操作失败后的第w个发展故障带来的风险。同时定义系统状态为C，例如C(Ds)表示调度操作成功后系统的状态，而C(0)表示调度操作之前的系统状态。步骤3、根据故障树模型和给定的风险后果指标计算出每一步操作的后果，并判读该后果是否为上一步的发展故障；3-1、根据故障树模型，将调度操作的后果作为顶层事件，并将调度操作的后果默认由成功的后果和失败的后果两部分组成，其中成功与失败的后果均包括直接后果和间接后果，间接后果为操作之后系统可靠性降低对后续操作造成的影响；3-2、完成一步的调度操作后，根据系统当前的状态以及给定的风险后果指标计算出这一步操作给当前系统造成的直接风险后果值Sev1；具体计算如下：通过电压越限、潮流越限和负荷损失三个指标来衡量调度操作状态的后果严重度。(1)电压越限后果值计算电压越限后果值定义如下：SevU=Σi=1nSev(Ui)---(11)]]>其中，n为电网中母线总数目；Sev(Ui)代表母线i上的电压越限程度，
函数表达式为式(11)Sev(Ui)=1000≤Ui≤0.7451.7e0.9-本文档来自技高网...

【技术保护点】
考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、根据天气统计数据、设备故障率的历史统计数据和三状态天气模型分别计算出正常天气条件、恶劣天气条件和极度恶劣天气条件下的调度操作过程中设备故障的概率；步骤2、根据调度操作过程中系统的状态得出故障树模型；步骤3、根据故障树模型和给定的风险后果指标计算出每一步操作的后果，并判读该后果是否为上一步的发展故障；步骤4、根据风险理论计算出调度操作过程中每一步的风险值和总体的风险值。

【技术特征摘要】
1.考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、根据天气统计数据、设备故障率的历史统计数据和三状态天气模型分别计算出正常天气条件、恶劣天气条件和极度恶劣天气条件下的调度操作过程中设备故障的概率；步骤2、根据调度操作过程中系统的状态得出故障树模型；步骤3、根据故障树模型和给定的风险后果指标计算出每一步操作的后果，并判读该后果是否为上一步的发展故障；步骤4、根据风险理论计算出调度操作过程中每一步的风险值和总体的风险值。2.根据权利要求1所述的考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法，其特征在于所述的天气统计数据来源于当地气象局提供的正常天气、恶劣天气和极度恶劣天气的年平均转移次数及每个状态的持续时间；所述的设备故障率的历史统计数据来源于电网公司提供的所需评估的单位设备的故障率统计数据。3.根据权利要求1所述的考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法，其特征在于通过天气统计数据得到三种天气之间的状态转移率，进而得到三种天气的稳态概率(Pn)、(Pa)和(Pm)；通过设备故障率的历史统计数据得到设备年平均故障率λavg，以及其故障发生在恶劣天气和极端恶劣天气下的比例，分别为Fb和Fm；从而求出三种天气状态条件下设备的年故障率λn、λa和λm；所述的状态转移率是根据天气统计数据设定的；设备年平均故障率λavg、以及Fb和Fm均通过设备故障率的历史统计数据能够直接得出的；所述的稳态概率(Pn)、(Pa)和(Pm)的求解具体如下：为了求出(Pn)、(Pa)和(Pm)还需要定义一些量：na为正常天气到恶劣天气的状态转移率；an、mn、nm、am、ma的含义同理，单位为发生次
\t数/h；根据状态转移率，由式(1)-(4)，就可以求出正常天气、恶劣天气和极端恶劣天气的稳态概率分别为：Pn＝(maan+mnan+mnam)/D (1)Pa＝(mana+manm+mnna)/D (2)Pm＝(naam+nman+nmam)/D (3)D＝mana+manm+maan+naam+nman+nmam+mnan+mnam+mnna (4)通过计算出的设备年平均故障率λavg，同时根据操作进行时的天气状况计算出设备在调度操作过程中的故障率，具体的：所述的正常天气条件下调度操作过程中设备故障的概率λn的计算；λn=λavg1-FbPn]]>所述的恶劣天气条件下调度操作过程中设备故障的概率λa的计算；λa=λavgFb(1-Fm)Pa]]>所述的极度恶劣天气条件下调度操作过程中设备故障的概率λm的计算；λm=λavgFbFmPm]]>当所考虑的设备仅运行于“正常”或“停运”2种运行状态时，在所考虑的预测时间段Δt内，设备受天气影响发生停运事件的次数近似服从泊松分布；因此，t0时刻处于正常运行的设备，在t0+Δt时刻发生停运的概率能够表达为：。Pi=1-e-λiΔt]]>4.根据权利要求1所述的考虑天气因素的电网调度操作风险评估方法，其特征在于步骤2所述的根据调度操作过程中系统的状态得出故障树模型，具体如下：所述的每一步的调度操作都有着成功和失败两种可能性，且成功和失败分别会造成系统调度操作成功和调度操作失败两种状态；当所述的调度操作为第一步，调度操作都有着成功和失败两种可能
\t性；且成功和失败对系统会造成直接和间接两种后果，但是系统只显示直接后果：调度操作成功和调度操作失败两种状态；当所述的调度操作为第二步，调度操作都有着成功和失败两种可能性；且成功和失败对系统会造成直接和间接两种后果，但是系统会显示该调度操作的直接后果以及第一步调度操作带来的间接后果：直接后果为调度操作成功和调度操作失败两种状态；间接后...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭创新，陈哲，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33