一种变电站系统抗震冗余性分析方法技术方案

本发明专利技术涉及一种变电站系统抗震冗余性分析方法，先将变电站系统中的各个部件划分为多种功能单元，并根据预设系统性能指标的值确定变电站系统中的冗余功能单元以及每一冗余功能单元的总冗余数量，然后根据实际冗余需求确定每一种冗余功能单元的实际冗余数量，并根据实际冗余数量计算每一种冗余功能单元的冗余程度以及冗余效果，再根据所有冗余功能单元的冗余程度和冗余效果计算系统冗余程度，最后基于系统冗余程度和系统冗余效果的关联关系，根据系统冗余程度计算系统冗余效果，进而能够计算得到实际冗余需求对应的系统冗余效果，对系统冗余性进行定量分析，评价系统抗震能力，还能依据定量分析结果对系统的薄弱环节进行改进，提升系统抗震能力。提升系统抗震能力。提升系统抗震能力。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站系统抗震冗余性分析方法


[0001]本专利技术涉及变电站冗余性分析
，特别是涉及一种变电站系统抗震冗余性分析方法。

技术介绍

[0002]目前，电力系统的设计通常采用N
‑
1安全准则，按照这一准则，电力系统的N个元件中的任一独立元件(发电机、输电线路、变压器等)发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电，不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。因此，从实现功能的角度来说，电力系统具有一定的冗余性。然而，目前缺少冗余性定量分析方法，难以针对性的提高系统抗震能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种变电站系统抗震冗余性分析方法，对系统冗余性进行定量分析，为提高系统抗震能力提供依据。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种变电站系统抗震冗余性分析方法，所述分析方法包括：
[0006]将变电站系统中的各个部件划分为多种功能单元，并根据预设系统性能指标的值确定所述变电站系统中的冗余功能单元以及每一所述冗余功能单元的总冗余数量；所述功能单元包括进线、第一母线、第二母线、变压器和出线；
[0007]根据实际冗余需求确定每一种所述冗余功能单元的实际冗余数量，并根据所述实际冗余数量计算每一种所述冗余功能单元的冗余程度以及冗余效果；
[0008]根据所有所述冗余功能单元的冗余程度和冗余效果计算系统冗余程度；
[0009]基于系统冗余程度和系统冗余效果的关联关系，根据所述系统冗余程度计算系统冗余效果。
[0010]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0011]本专利技术用于提供一种变电站系统抗震冗余性分析方法，先将变电站系统中的各个部件划分为多种功能单元，并根据预设系统性能指标的值确定变电站系统中的冗余功能单元以及每一冗余功能单元的总冗余数量，然后根据实际冗余需求确定每一种冗余功能单元的实际冗余数量，并根据实际冗余数量计算每一种冗余功能单元的冗余程度以及冗余效果，再根据所有冗余功能单元的冗余程度和冗余效果计算系统冗余程度，最后基于系统冗余程度和系统冗余效果的关联关系，根据系统冗余程度计算系统冗余效果，进而能够计算得到实际冗余需求对应的系统冗余效果，对系统冗余性进行定量分析，评价系统抗震能力，还能依据定量分析结果对系统的薄弱环节进行改进，提升系统抗震能力。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术实施例1所提供的220kV变电站的典型设置示意图；
[0014]图2为本专利技术实施例1所提供的220kV变电站的完整路径示意图；
[0015]图3为本专利技术实施例1所提供的分析方法的方法流程图；
[0016]图4为本专利技术实施例1所提供的无冗余系统(F
s
＝1/2)的示意图；
[0017]图5为本专利技术实施例1所提供的220kV变电站的状态树模型示意图；
[0018]图6为本专利技术实施例1所提供的部分冗余系统的示意图；
[0019]图7为本专利技术实施例1所提供的方法1对应的系统冗余效果与系统冗余程度的关联关系示意图；
[0020]图8为本专利技术实施例1所提供的方法2对应的系统冗余效果与系统冗余程度的关联关系示意图；
[0021]图9为本专利技术实施例1所提供的分析方法的详细流程图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术的目的是提供一种变电站系统抗震冗余性分析方法，对系统冗余性进行定量分析，评价系统抗震能力，进一步为提高系统抗震能力提供依据。
[0024]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0025]实施例1：
[0026]先对变电站进行介绍，变电站是由一系列电气设备组成的复杂系统，包括变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等，这些设备相互连接形成一个完整统一的系统，实现变换电压、输送电能的功能。220kV变电站的典型设置如图1所示，其中各个部件可以划分为进线、220kV母线、变压器、110kV母线和出线5个功能单元，220kV变电站系统包含8条进线、两条220kV母线、3台变压器、2条110kV母线和12条出线。为实现变电站系统的功能，5种功能单元必须正常工作，形成一条完整路径，如图2所示。
[0027]对于变电站系统而言，为了满足供电可靠性，电气设备多采用多回路布置方式，具有冗余特征，其中一个或多个部件损坏不会影响系统的功能。目前，冗余性多为定性表述，其主要缺点在于：(1)缺乏明确的冗余性定量评价指标；(2)缺乏冗余性量化分析方法；(3)功能单元冗余与系统冗余的关联关系难以确定。
[0028]然而对于变电站系统而言，每种功能单元由多个部件组成，且功能单元是影响系统功能的基本单位，功能单元内部的部件仅对该功能单元产生影响，因此，本实施例基于功能单元开展变电站系统的冗余性分析。如图3所示，本实施例用于提供一种变电站系统抗震冗余性分析方法，所述分析方法包括：
[0029]S1：将变电站系统中的各个部件划分为多种功能单元，并根据预设系统性能指标的值确定所述变电站系统中的冗余功能单元以及每一所述冗余功能单元的总冗余数量；所述功能单元包括进线、第一母线、第二母线、变压器和出线；
[0030]预设系统性能指标包括系统的功能性、易损性和可靠性的相关指标；所述功能性为地震发生后可用出线数量与出线总数量的比值；所述地震发生后可用出线数量为地震发生后处于正常工作状态的出线数量、处于正常工作状态的变压器数量与单台变压器可供给出线数量的乘积以及处于正常工作状态的进线数量与单条进线可供给出线数量的乘积中的最小值；所述易损性为不少于N条出线失效的状态；所述可靠性为不少于N条出线工作的状态。
[0031]在此，本实施例对上述系统性能指标进行进一步的说明：
[0032]系统功能是指系统实现某种特定功能的能力，范围为0～100％，0表示完全丧失功能，100％表示完全功能，变电站的主要功能是变换电压并输送电能，根据出线的电能供给情况可以确定变电站的工作状况。本实施例中变电站的系统功能F
s
定义为地震发生后可用出线数量与出线总数量的比值，如下式(1)所示。
[0033]F
s
＝N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变电站系统抗震冗余性分析方法，其特征在于，所述分析方法包括：将变电站系统中的各个部件划分为多种功能单元，并根据预设系统性能指标的值确定所述变电站系统中的冗余功能单元以及每一所述冗余功能单元的总冗余数量；所述功能单元包括进线、第一母线、第二母线、变压器和出线；根据实际冗余需求确定每一种所述冗余功能单元的实际冗余数量，并根据所述实际冗余数量计算每一种所述冗余功能单元的冗余程度以及冗余效果；根据所有所述冗余功能单元的冗余程度和冗余效果计算系统冗余程度；基于系统冗余程度和系统冗余效果的关联关系，根据所述系统冗余程度计算系统冗余效果。2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述预设系统性能指标包括系统的功能性、易损性和可靠性的相关指标；所述功能性为地震发生后可用出线数量与出线总数量的比值；所述易损性为不少于N条出线失效的状态；所述可靠性为不少于N条出线工作的状态。3.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，所述地震发生后可用出线数量为地震发生后处于正常工作状态的出线数量、处于正常工作状态的变压器数量与单台变压器可供给出线数量的乘积以及处于正常工作状态的进线数量与单条进线可供给出线数量的乘积中的最小值。4.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，根据所述实际冗余数量计算每一种所述冗余功能单元的冗余程度具体包括：对于每一种所述冗余功能单元，冗余程度为单个所述冗余功能单元可供给出线数量与所述冗余功能单元的实际冗余数量的乘积与出线总数量的比值。5.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，根据所述实际冗余数量计算每一种所述冗余功能单元的冗余效果具体包括：对于每一种所述冗余功能单元，计算无冗余系统的第一系统性能指标值；并向所述无冗余系统中增加实际冗余数量个所述冗余功能单元，得到部分冗余系统，并计算所述部分冗余系统的第二系统性能指标值；所述无冗余系统为按照每一所述冗余功能单元的总冗余数量去除所述冗余功能单元后的变电站系统；以所述第二系统性能指标值与所述第一系统性能指标值的差值作为所述冗余功能单元的冗余效果。6.根据权利要求5所述的分析方法，其特征在于，所述计算无冗余系统的第一系统性能指标值；并向所述无冗余系统中增加实际冗余数量个所述冗余功能单元，得到部分冗余系统，并计算所述部分冗余系统的第二系统性能指标值具体包括：根据所述变电站系统中各个部件的关联关系建立所述变电站系统的状态树模型；按照每一所述冗余功能单元的总冗余数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李吉超，王涛，尚庆学，罗清宇，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，
类型：发明
国别省市：