一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法技术

本发明专利技术公开了一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法，包括故障概率诊断模块、网络拓扑合理性评估模块和配电系统实时风险值确定，以实时的预防控制为目标，从配电网主设备的故障概率与网络拓扑结构的合理性两个层次出发，选取风险指标并进行量化方案设计，应用层次分析法统筹制定各层次指标权重，综合评价配电网运行的风险程度。本发明专利技术通过辨识在不同网络拓扑结构下故障后果的严重程度完善了对配电网系统风险运行状态的评估，有助于综合考量配电网发生故障的频繁程度与故障后果的严重程度，得到配电网的实时风险值，为后续控制措施提供指导，有利于规避高风险设备、强化配电网抵御故障的能力。

A risk assessment method of intelligent distribution network considering the rationality of network topology

【技术实现步骤摘要】
一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法
本专利技术属于配电网自愈控制与电力系统自动化
，涉及配电网风险评估，具体来说是一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法。
技术介绍
配电网位于电力系统末端，是电力系统中直接与用户相连并向用户分配电能的重要环节。据统计，发生由配电网故障而引发的停电事件大约占电力系统故障停运事故的八成。电力系统停电事故存在着状态恶化、风险增加的演变发展过程，采取有针对性的控制措施能够有效降低停电事故发生的概率以及损失。智能配电网的建设与实时安全监控技术的不断发展，为电网在发生恶性事故之前进行预防性调整、迅速恢复健康运行状态提供了硬件基础，而对配电网的运行风险实时、准确的评估则是实施有效预防控制的前提。智能配电网网络结构复杂，设备种类多、数量大、分散广，运行方式多变，且易受到各种外部因素的影响，致使风险评估涉及因素众多，难以细致量化得到准确的风险评估结果。系统的风险值是故障概率可能性及故障后果严重程度的综合考量结果，当前配电网的风险多面向设备可靠性评价，考虑外部环境或系统运行状态等因素对设备停运概率的影响，但就其系统本身网络拓扑结构合理性的考量不足，无法满足指导配电网运行和控制的需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法，通过对配电网实时运行风险指标的选取，对设备故障概率及网络拓扑合理性进行综合评估。本专利技术为解决技术问题所采取的技术方案如下：一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法，包括如下步骤：(1)故障概率诊断模块：对设备的风险运行状态进行量化评价，辨识配电网高故障概率电气设备；(2)网络拓扑合理性评估模块：对网络拓扑的合理性进行量化评价，实现判别故障后果较为严重的网络拓扑结构；(3)配电系统实时风险值确定：应用层次分析法统筹制定各层次指标权重，计算故障概率风险值和网络拓扑评分值，将上述二者取乘积作为配电系统的实时风险值。所述的故障概率诊断模块：配电设备的故障停运是造成配电网失电的主要因素，故将配电网中的电气主设备：变压器与配电线路作为研究对象，诊断配电网发生故障的概率；其中电气主设备的运行风险由本体因素、外部因素与历史记录三方面共同决定；(1)本体因素：本体因素指电气设备自身的运行工况及健康程度，分为电气量指标与非电气量指标两方面；电气量指标是指电气设备当前时刻的负荷电流与电压水平，设备运行在过负荷或电压越限的情况均会导致设备保护跳闸引发故障停电；定义设备过负荷风险值ROD，根据流经设备的电流大小评价设备的过负荷风险程度，当设备电流小于或者等于额定电流的80％时，风险概率为0；随着流过设备电流的增加，风险概率增大，且增速呈指数型上涨趋势；设备过负荷风险值ROD计算公式：式中，I为流经设备的电流标幺值；λI为电流越限风险概率系数；定义设备电压越限风险值RLV，设定母线额定电压为1.0p.u.，当设备电压处于额定值的±3％范围内时，风险概率为0；随着偏离母线额定电压数值的增加，风险概率增大，且增速呈指数型上涨趋势；设备电压越限风险值RLV计算公式：式中，V为节点当前电压标幺值，λV为电压越限风险概率系数；非电气量指标是指电气设备的理化性能，根据设备实际运行情况，对变压器、配电线路选取不同的风险指标进行分析；对于变压器，将油温情况、绕组是否发生变形、套管接线引头温度等自身健康指标列入考量范围，风险值设定参照行业标准提供的主变健康指标数据；对于配电线路，将其完整程度列入考量范围，风险值设定参照日常巡线数据结果，若在巡线中发现配电线路出现损坏的情况及时增大线路风险值，为后续的预防措施中转移负荷至风险较小的线路提供技术指导；(2)外部因素：外部因素指恶劣气象环境对配电线路、变压器等设备的影响，由温度、降雨量、风速等因素决定，城市配电网在不同区域大多安装有微气象站等装置，依据观测装置的气象数据，实时评估设备当前所处气象条件的恶劣程度；温度因素：环境温度的升高，一般会由于台区变压器散热不充分导致变压器寿命缩短，损耗变大，从而造成故障概率升高；根据运行经验，温度因素风险指标RT计算公式：式中，λ为温度风险系数，T为该地区实时环境温度；降雨量因素：降雨量的增加，会改变变压器或线路的绝缘套管介损常数，从而易于引发绝缘击穿，导致设备漏电等危险情况的发生；根据运行经验，温度因素风险指标RR计算公式：式中，λR1、λR2分别为降雨故障风险系数，D为该地区实时降雨量；风速因素：将风速定义为距离地面10m高度，持续时间为10min的风行进的平均速度；风力较大时架空线路容易发生倒杆事故影响系统安全可靠运行，风力的破坏程度与架空线路距风源中心的距离有关；根据统计经验，风速因素风险指标RW计算公式：式中，λW表示为风力故障风险系数；对应于风向对线路风力载荷的影响；为风向与线路之间的夹角；A为描述风力的严重程度参数；(x,y)为线路位置；(μx,μy)最大风力所在处；σx、σy分别为风力载荷的计算参数，与风力影响半径相关；(3)历史记录：历史记录指设备的不良运行记录：例如设备服役年限较长造成的绝缘老化失效问题、设备有故障维修的不良记录问题以及同厂家量产设备中出现的家族性缺陷问题，这些情况下认为设备发生故障的概率较高，设备的故障概率风险值增加。所述的网络拓扑合理性评估模块：配电网故障造成的后果损失与网络拓扑的合理性直接相关，合理的网络拓扑结构使配电网具有更强的故障控制能力，在电网故障后能够迅速隔离故障并尽可能减少电力用户的失电，故从负荷转供能力、故障隔离能力及负荷失电率三方面入手，对配电网的网络拓扑合理性进行综合评价：(1)负荷转供能力：负荷转供能力指电网故障后失电负荷被其他备用电源转供的能力，由站间联络线比例、中压联络线比例共同决定；站间联络线比例反映的是在配电网不同变电站间进行负荷转移的可能性；中压联络线比例反映的是配电网中压馈线间进行负荷转移的可能性；(2)故障隔离能力：故障隔离能力指将故障进行隔离控制在最小范围内的能力，从线路平均分段数、自动隔离技术覆盖率、智能化开关平均分段容量三个方面评估，以上三者均为配电网自身属性，由相关技术人员负责提供；(3)负荷失电率：负荷失电率指当前网架结构下发生故障致使负荷失电的比例，从能量损失角度进行评估，能量损失率计算公式如下:式中，P表示发生故障受影响的负荷；PLOST表示未被转供负荷。所述的配电系统实时风险值确定：应用层次分析法建模，对各层次的指标进行重要程度对比分析，构造判断矩阵并进行一致性检验，制定各层次指标的权重值；将指标风险值加权累加，作为故障概率风险值和网络拓扑评分值，上述二者取乘积作为配电系统的实时风险值。配电系统运行风险值WS计算公式：WS＝∑(Ri×αi)×∑(Rj×βj)式中，Ri为故障概率诊断体系各指标风险值；αi为故障概率诊断体系各指标权重值；Rj为网络拓扑评估体系各指标风险值；βj为网络拓扑评估体系各指标权重值。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法，通过建立故障概率诊断与网络拓扑评估指标体系，综合考量配电网故障的频繁程度和严重程度，准确评估配电网的实时运行风险，为实施防控措施提供基础，有利于规避高风险设备、强化配电网抵御本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）故障概率诊断模块：对设备的风险运行状态进行量化评价，辨识配电网高故障概率电气设备；（2）网络拓扑合理性评估模块：对网络拓扑的合理性进行量化评价，实现判别故障后果较为严重的网络拓扑结构；（3）配电系统实时风险值确定：应用层次分析法统筹制定各层次指标权重，计算故障概率风险值和网络拓扑评分值，将上述二者取乘积作为配电系统的实时风险值。

【技术特征摘要】
1.一种计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）故障概率诊断模块：对设备的风险运行状态进行量化评价，辨识配电网高故障概率电气设备；（2）网络拓扑合理性评估模块：对网络拓扑的合理性进行量化评价，实现判别故障后果较为严重的网络拓扑结构；（3）配电系统实时风险值确定：应用层次分析法统筹制定各层次指标权重，计算故障概率风险值和网络拓扑评分值，将上述二者取乘积作为配电系统的实时风险值。2.根据权利要求1所述的计及网络拓扑合理性的智能配电网风险评估方法，其特征在于：所述故障概率诊断模块是通过对设备本体因素、外部因素以及历史因素的综合分析构成设备故障概率风险值；其中本体因素指电气设备自身的运行工况及健康程度，从电气量指标与非电气量指标两个方面诊断设备故障的概率；其中外部因素指恶劣气象环境对设备的影响，从设备运行环境的温度、降雨量、风速三个方面诊断设备故障的概率；其中历史记录指设备的不良运行记录：从设备服役年限水平、故障记录以及同族设...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍薇，张绍辉，燕跃豪，钟浩，辛军，刘雪珂，许琬昱，董文娜，赵乔，王增平，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司郑州供电公司，华北电力大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41