一种综合考虑系统充裕性和系统安全性的风险评估方法技术方案

本发明专利技术涉及一种综合考虑系统充裕性和系统安全性的风险评估方法，包括下述步骤：确定评估对象；数据校验；对电网进行静态和暂态的全故障智能扫描；风险评估；确定风险评估指标。本发明专利技术提供的技术方案实现了基于静态安全分析的静态风险评估和基于暂态稳定的动态风险评估，使评估分析更加全面，并给用户提供了便捷的操作方式及报表展示，主要为电网运行方式、规划、调度、国网安全质量监察部门服务。

【技术实现步骤摘要】
一种综合考虑系统充裕性和系统安全性的风险评估方法
本专利技术涉及一种大电网安全领域的可靠性分析方法，具体涉及一种综合考虑系统充裕性和系统安全性的风险评估方法析方法。
技术介绍
电力系统风险的根源在于其行为的概率特征。系统中设备的随机故障往往超出人力所能控制的范围，负荷也总是存在着不确定性，因而不可能对其准确预测。电力系统故障造成的后果可能导致从局部直至大面积的停电。停电的经济后果不只是公司的收入损失或用户的停电损失，而且包括造成社会和环境影响的间接损失。电力公司一直在长期不懈地处理系统风险问题。例如，已在电力工业中使用多年静态安全评估，属于确定性的准则和方法，其优点在于概念清晰、指标直观、计算简单，得到了系统规划和运行人员的广泛认可。但这种确定性准则的主要缺陷是不能反映系统运行中的不确定因素，诸如负荷变化及元件故障的随机性，难以表征系统的运行风险；另外，预想故障集的选取依赖于运行人员的经验，既可能存在放大小概率大后果事件影响作用的情况，也可能存在对中等严重事故的累计效应考虑不足的情况；另外，静态安全评估的指标仅针对系统状态量进行检查和分析，缺乏表征系统整体性能的总体指标。因此需要引入电力系统风险评估的理论为运行人员提供基于风险的决策方法来改善电网的安全水平，保证系统经济、可靠运行。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种综合考虑系统充裕性和系统安全性的风险评估方法析方法，该方法实现了基于静态安全分析的静态风险评估，基于暂态稳定的动态风险评估。按照风险评估过程中系统状态分析的性质，可将电力系统风险评估区分为系统充裕性(静态)和系统安全性(动态)两个方面。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种综合考虑系统充裕性和系统安全性的风险评估方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：1)确定评估对象；2)数据校验；3)对电网进行静态和暂态的全故障智能扫描；4)风险评估；5)确定风险评估指标。进一步地，所述步骤1)中，评估对象包括：(1)电网的实际运行数据：基于电力系统分析综合程序PSASP的数据格式；(2)可靠性数据：可靠性数据指的是元件停运模型中的参数；所述可靠性数据来源于的《电力可靠性指标发布会会议资料》和《国家电网公司继电保护与安全自动装置运行情况统计分析》报告；根据《输变电设施可靠性评价规程》中对各有关设备(各有关设备包括交流线、变压器、母线)的可靠性参数的定义及计算公式，对统计数据经过预处理，得到元件的故障率和修复率指标的平均统计数据。进一步地，所述步骤2)的数据校验包括：基于电力系统分析综合程序PSASP的潮流计算程序以及暂态稳定计算程序来校验导入的数据的完整性、及电网数据模型的一致性；调用电力系统分析综合程序PSASP的潮流计算程序以及暂态稳定计算程序来计算导入的数据是否能够计算成功，即是否成功输出潮流结果或暂稳计算结果，如果计算成功，则数据就符合风险计算的条件；反之，不符合，需要重新确认数据源是否完整。进一步地，所述步骤3)的对电网进行静态和暂态的全故障智能扫描包括下述步骤：<1>创建扫描方式及故障设置，包括：a、静态扫描计算：选择进行全网、某区域电网或某电压等级电网的N-1计算以及切除指定元件时的N-1计算，并且考虑同杆并架进行故障扫描；计算任务定义一个方案(方案或者叫计算原则，例如：N-1原则，同杆并架原则等)或者同时定义几个方案，一个方案包括交流线、变压器、发电机中的一些元件；b、动态扫描计算：批量设置全网的动态故障，进行全网的暂态稳定批量校核，并按照电压等级和不同区域的划分来设置故障；<2>实现对设定的静态扫描和动态扫描扫描方式进行扫描：根据上述的扫描方式及故障设置后，分别进行静态安全分析计算；安全分析是对运行中的网络或某一研究态下的网络，按N-1原则(或其它原则)，研究一个个运行元件因故障退出运行后,网络的安全情况及安全裕度；静态安全分析是研究元件有无过负荷、母线电压有无越限和支路有无过载情况；批量调用暂稳稳定计算程序来实现故障扫描计算(电力系统暂稳稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行状态的能力；大干扰：短路故障，突然断开线路、变压器或发电机，大量负荷的切除或投入；静态扫描设置后，进行静态安全分析计算；动态扫描设置后，进行批量调用暂稳计算程序(枚举一个故障，就进行一次暂稳计算，对每次暂稳计算的结果保留或只保留比较关心的结果信息。)进一步地，所述步骤4)的风险评估计算包括：<1>静态扫描(静态安全分析)计算完成后，进行支路过载检查，如越限则采取校正措施，确定切负荷地点和切负荷量，是否有孤立负荷点，如果有，计算孤立负荷点的失负荷量；然后形成枚举状态的失负荷风险指标；最后形成电力系统总指标；<2>动态扫描计算完成后，读取暂稳计算结果文件及网络故障信息文件；读取元件的动态可靠性参数；然后调用电网拓扑分析程序(一个比较成熟的计算模块。电网拓扑分析是根据电气设备的连接关系，把整个电网看成线与点结合的拓扑图，然后根据电源结点、开关结点等进行整个网络的拓扑连线分析，它是电网网络进行状态估计、潮流计算、故障定位、隔离及供电恢复、网络重构等其它分析的基础)，生成故障拓扑变化导致的孤立点负荷信息，之后调用动态可靠性计算程序，生成风险评估指标的结果文件。动态可靠性评估计算程序：主要功能是结合设备发生故障的概率(设备本身的概率、事故概率、保护的概率、开关的概率)和故障失负荷量来做乘法运算。进一步地，其特征在于，所述步骤5)中，风险评估指标包括：静态充裕性风险评估指标和动态安全性风险评估指标；所述静态充裕性风险评估指标和动态安全性风险评估指标均包括程度类指标、层次类指标和时限类指标；所述动态安全性风险评估指标的时限类指标包括短期指标和长期指标；所述短期指标的时间框架为小时级；长期指标包括日指标、月指标和年指标。进一步地，所述静态充裕性风险评估指标的程度类指标是量化大电网系统风险程度的一类指标，描述支路潮流过载、母线电压越限运行安全约束条件的满足情况及导致的切负荷后果，包括：①支路过载类指标：线路过载指标LPO，表达式如下：其中，i表示电力系统失效状态，pi是电力系统失效状态i发生的概率，Li是电力系统失效状态i下过载线路的实际电流，Limax是过载线路的电流设定上限值，Slpo是所有会导致电力系统出现线路过载情况的电力系统状态的集合，线路过载指标LPO表示电力系统发生线路过载风险的大小；变压器过载指标BPO，表达式如下：其中，i表示系统一个失效状态，Wi是电力系统失效状态i下过载变压器的实际视在功率，Wimax是过载变压器的视在功率设定上限值，Sbpo是所有会导致电力系统出现变压器过载情况的系统状态的集合，变压器过载指标BPO表示电力系统发生变压器过载的风险大小；②电压越限类指标：电压越限指标BVV，表达式如下：其中，Vb是电力系统失效状态i下越限母线实际电压标幺值，Vbmin是越限母线的电压下限标幺值，Vbmax是越限母线的电压上限标幺值，Sbvv是所有会导致出现母线电压越上限或越下限电力系统状态的集合；电压越限指标BVV表示系统发生电压越限的风险大小；i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种综合考虑系统充裕性和系统安全性的风险评估方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：1)确定评估对象；2)数据校验；3)对电网进行静态和暂态的全故障智能扫描；4)风险评估；5)确定风险评估指标。

【技术特征摘要】
1.一种综合考虑系统充裕性和系统安全性的风险评估方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：1)确定评估对象；2)数据校验；3)对电网进行静态和暂态的全故障智能扫描；4)风险评估；5)确定风险评估指标。2.如权利要求1所述的风险评估方法，其特征在于，所述步骤1)中，评估对象包括：(1)电网的实际运行数据：基于电力系统分析综合程序PSASP的数据格式；(2)可靠性数据：可靠性数据指的是元件停运模型中的参数；所述可靠性数据来源于的《电力可靠性指标发布会会议资料》和《国家电网公司继电保护与安全自动装置运行情况统计分析》报告；根据《输变电设施可靠性评价规程》中对各有关设备的可靠性参数的定义及计算公式，对统计数据经过预处理，得到元件的故障率和修复率指标的平均统计数据。3.如权利要求1所述的风险评估方法，其特征在于，所述步骤2)的数据校验包括：基于电力系统分析综合程序PSASP的潮流计算程序以及暂态稳定计算程序来校验导入的数据的完整性、及电网数据模型的一致性；调用电力系统分析综合程序PSASP的潮流计算程序以及暂态稳定计算程序来计算导入的数据是否能够计算成功，即是否成功输出潮流结果或暂稳计算结果，如果计算成功，则数据就符合风险计算的条件；反之，不符合，需要重新确认数据源是否完整。4.如权利要求1所述的风险评估方法，其特征在于，所述步骤3)的对电网进行静态和暂态的全故障智能扫描包括下述步骤：<1>创建扫描方式及故障设置，包括：a、静态扫描计算：选择进行全网、某区域电网或某电压等级电网的N-1计算以及切除指定元件时的N-1计算，并且考虑同杆并架进行故障扫描；计算任务定义一个方案或者同时定义几个方案，一个方案包括交流线、变压器、发电机中的一些元件；b、动态扫描计算：批量设置全网的动态故障，进行全网的暂态稳定批量校核，并按照电压等级和不同区域的划分来设置故障；<2>实现对设定的静态扫描和动态扫描扫描方式进行扫描：根据上述的扫描方式及故障设置后，分别进行静态安全分析计算；安全分析是对运行中的网络或某一研究态下的网络，按N-1原则，研究一个个运行元件因故障退出运行后,网络的安全情况及安全裕度；静态安全分析是研究元件有无过负荷、母线电压有无越限和支路有无过载情况和批量调用暂稳稳定计算程序来实现故障扫描计算；大干扰：短路故障，突然断开线路、变压器或发电机，大量负荷的切除或投入；静态扫描设置后，进行静态安全分析计算；动态扫描设置后，进行批量调用暂稳计算程序。5.如权利要求1所述的风险评估方法，其特征在于，所述步骤4)的风险评估计算包括：<1>静态扫描计算完成后，进行支路过载检查，如越限则采取校正措施，确定切负荷地点和切负荷量，是否有孤立负荷点，如果有，计算孤立负荷点的失负荷量；然后形成枚举状态的失负荷风险指标；最后形成电力系统总指标；<2>动态扫描计算完成后，读取暂稳计算结果文件及网络故障信息文件；读取元件的动态可靠性参数；然后调用电网拓扑分析程序，生成故障拓扑变化导致的孤立点负荷信息，之后调用动态可靠性计算程序，生成风险评估指标的结果文件；动态可靠性评估计算程序：主要功能是结合设备发生故障的概率和故障失负荷量来做乘法运算。6.如权利要求1所述的风险评估方法，其特征在于，所述步骤5)中，风险评估指标包括：静态充裕性风险评估指标和动态安全性风险评估指标；所述静态充裕性风险评估指标和动态安全性风险评估指标均包括程度类指标、层次类指标和时限类指标；所述动态安全性风险评估指标的时限类指标包括短期指标和长期指标；所述短期指标的时间框架为小时级；长期指标包括日指标、月指标和年指标。7.如权利要求6所述的风险评估方法，其特征在于，所述静态充裕性风险评估指标的程度类指标是量化大电网系统风险程度的一类指标，描述支路潮流过载、母线电压越限运行安全约束条件的满足情况及导致的切负荷后果，包括：①支路过载类指标：线路过载指标LPO，表达式如下：其中，i表示系统一个失效状态，pi是电力系统失效状态i发生的概率，Li是电力系统失效状态i下过载线路的实际电流，Limax是过载线路的电流设定上限值，Slpo是所有会导致电力系统出现线路过载情况的电力系统状态的集合，线路过载指标LPO表示电力系统发生线路过载风险的大小；变压器过载指标BPO，表达式如下：其中，i表示系统一个失效状态，Wi是电力系统失效状态i下过载变压器的实际视在功率，Wimax是过载变压器的视在功率设定上限值，Sbpo是所有会导致电力系统出现变压器过载情况的系统状态的集合，变压器过载指标BPO表示电力系统发生变压器过载的风险大小；②电压越限类指标：电压越限指标BVV，表达式如下：其中，Vb是电力系统失效状态i下越限母线实际电压标幺值，Vbmin是越限母线的电压下限标幺值，Vbmax是越限母线的电压上限标幺值，Sbvv是所有会导致出现母线电压越上限或越下限电力系统状态的集合；电压越限指标BVV表示系统发生电压越限的风险大小；i、均表示电力系统失效状态；电压越上限指标BHVV，表达式如下：其中，Sbhvv是所有会导致出现母线电压越上限情况的电力系统状态的集合；电压越上限指标BHVV表示电力系统发生电压越上限的风险大小；电压越下限指标BLVV，表达式如下：其中，Sblvv是所有会导致出现母线电压越下限情况的电力系统状态的集合；电压越下限指标BLVV表示电力系统发生电压越下限的风险大小；③失负荷类指标：失负荷概率LOLP指标，无量纲，表达式如下：其中，S是所有会导致失负荷的电力系统状态的集合，失负荷概率LOLP指标表示电力系统失负荷的可能性大小；切负荷持续时间LOL...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦晶晶，宫春明，李勤新，孙璐，黄毅臣，孙永锋，裘微江，吕颖，李顺昕，孙树明，邹卫美，陈勇，康建东，郭中华，刘欣，赵炜炜，罗春青，张亮，白俊杰，佟德江，秦长峰，陈继林，臧主峰，刘娜娜，刘琳，何春江，贾军茹，周智强，陈丹，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网冀北电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11