一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法
一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法
【专利摘要】一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法：S1读入网架基础数据，并选取事故集；S2基于BPA软件进行潮流计算，判断是否有支路过载或电压越界等问题，进行静态安全分析；同时，建立元件故障率和故障事件概率模型，计算元件故障率和故障事件概率；S3基于灵敏度矩阵，利用安全校正策略计算故障事件导致的负荷损失；S4根据故障事件概率和故障事件导致的负荷损失，计算失负荷概率风险指标，进行风险定量评估；S5根据事故等级判定标准和系统承受能力，判断系统各个事故等级允许的负荷损失值，明确规划和运行各自负责的不同事故等级；S6将步骤S5所得的规划与运行责任分界值与故障事件的失负荷概率风险指标进行比较，确定故障事件所属的责任区域。
【专利说明】—种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用失负荷概率风险指标协调电力系统规划和运行的分区方法，具体说是一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法。
【背景技术】
[0002]电力系统规划与运行是构建系统、维持系统正常运作的两个重要方面。在规划中，一方面要考虑作为前提条件使用的各因素(如负荷、潮流等)的概率性，另一方面在讨论装设电力设备的必要性时，要满足N-1准则，甚至是N-2、N_3准则；而系统运行需要考虑的是系统极限情况、设备承受能力、电能质量等问题。因此，系统规划与运行的侧重点是不一样的，规划与运行部门关注的角度也不相同。
[0003]目前国内外对如何协调电网规划与运行尚无系统的探讨，规划是概率性的，而运行需要考虑极限值，认为运行中的保护、安稳装置是对设备规划的补充。WSCC(WesternSystems Coordinating Council)中应用概率方法统筹系统规划,但其仅限于规划领域,并未涉及电网运行。此外，除英国将规划与运行的可靠性要求分开，并要求规划遵守更高等级的可靠性标准外，在大多数国家的可靠性标准中，并没有区分规划与运行，而是以规划中的要求为准。如此虽可以保证运行时满足可靠性要求，但却会增大建设成本，并不能实现经济效益最大化，容易造成不必要的浪费。规划与运行之间如何划分界限、理清关系是系统长期存在的实际问题，但已有文献或是关注电网规划方案制定，或是关注调度控制，对规划与运行之间关系的研究却较为有限。
[0004]风险评估(Probabilistic Risk Assessment, PRA)现已在电力系统多个领域得到了实际应用，包括电力市场分析、决策支持系统设计、EMS系统、连锁故障分析等[5_9]。风险评估为科学考虑电力系统各种不确定性因素提供了有效手段，也为进一步协调规划与运行的关系提供了可能。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，风险指标是评估系统可靠性的重要指标，融入了概率认识，更加符合系统的实际运行情况；根据风险理论，判断各个事故对系统的影响程度，提出了基于失负荷概率风险指标来划分系统规划与运行的分区方法，可以较为简便有效地解决规划与运行的责任划分问题，协调规划与运行的关系，平衡系统可靠性需求与建设成本，保证系统的稳定、可靠和安全。
[0006]解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0007]一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是包括以下步骤:
[0008]SI读入网架基础数据，包括母线、发电机、变压器、架空线路的运行参数和负荷分布；并根据电力安全稳定导则和电力安全事故调查规定中要求检验的事故类型，选取事故集;
[0009]S2基于BPA软件进行潮流计算，判断是否有支路过载或电压越界等问题，进行静态安全分析；同时，建立元件故障率和故障事件概率模型，计算元件故障率和故障事件概率；
[0010]S3基于灵敏度矩阵，利用安全校正策略计算故障事件导致的负荷损失；
[0011]S4根据故障事件概率和故障事件导致的负荷损失，计算失负荷概率风险指标，进行风险定量评估；
[0012]S5根据事故等级判定标 准和系统承受:能力，判断系统各个事故等级允许的负荷损失值，明确规划和运行各自负责的不同事故等级；此外，为了保证电力系统的安全稳定，对故障事件作足够保守的区域划分，计算区域分界值时采用最低的元件故障率作为基准元件故障率，结合计算规划和运行之间的责任分界值；
[0013]根据599号令中对于轻微事故、一般事故和较大事故的负荷损失界定，轻微事故与一般事故以及一般事故与较大事故的失负荷概率风险指标分界值分别为:系统总负荷乘以4%再乘以基准元件故障率和系统总负荷乘以7%再乘以基准元件故障率；由于轻微事故对系统较弱的影响，将轻微事故归入运行负责区域，其他事故则归入规划负责区域，所以运行负责区域与规划负责区域之间的失负荷概率风险分界值可定为系统总负荷乘以4%再乘以基准元件故障率；
[0014]S6将步骤S5所得的规划与运行责任分界值与故障事件的失负荷概率风险指标进行比较，确定故障事件所属的责任区域。
[0015]所述的步骤S2中，元件故障率u的计算方法如下:
【权利要求】
1.一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是包括以下步骤: Si读入网架基础数据，包括母线、发电机、变压器、架空线路的运行参数和负荷分布；并根据电力安全稳定导则和电力安全事故调查规定中要求检验的事故类型选取事故集； S2基于BPA软件进行潮流计算，判断是否有支路过载或电压越界问题，进行静态安全分析；同时，建立元件故障率和故障事件概率模型，计算元件故障率和故障事件概率； S3基于灵敏度矩阵，利用安全校正策略计算故障事件导致的负荷损失； S4根据故障事件概率和故障事件导致的负荷损失，计算失负荷概率风险指标，进行风险定量评估； S5根据事故等级判定标准和系统承受:能力，判断系统各个事故等级允许的负荷损失值，明确规划和运行各自负责的不同事故等级；对故障事件作区域划分，计算区域分界值时采用最低的元件故障率作为基准元件故障率，结合计算规划和运行之间的责任分界值；轻微事故与一般事故以及一般事故与较大事故的失负荷概率风险指标分界值分别为:系统总负荷乘以4%再乘以基准元件故障率和系统总负荷乘以7%再乘以基准元件故障率；轻微事故归入运行负责区域，其他事故则归入规划负责区域；运行负责区域与规划负责区域之间的失负荷概率风险分界值定为系统总负荷乘以4%再乘以基准元件故障率； S6将步骤S5所得的规划与运行责任分界值与故障事件的失负荷概率风险指标进行比较，确定故障事件所属的责任区域。
2.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S2中，元件故障率u的计算方法如下:
3.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S3包括以下子步骤: S3-1计算灵敏度矩阵 电力系统的稳态平衡条件由η个非线性网络方程表示，在某一运行状态下，这一方程式的紧凑形式为: f (X，u) = O(5)； 其中，X表示被控制变量列向量；u表示控制变量列向量； 式(5)的方程数目和形式取决于如何选取X和u的变量集合，因而具体形式会有区别；同时方程式的形式和数目也会随着选择的坐标形式不同而变化；当系统在给定的稳定运行情况下运行时，式(5)变为:f (x0, u0) =O (6)； 其中，X0和Utl分别表示系统稳定运行情况时，被控制变量和控制变量； 当运行状态发生变化后，即X和u分别有一偏差量ΛΧ和Au时，系统的稳态平衡方程变为式⑵:
f (χ0+Δ X，U0+Δ u) = O (7)； 式(7)在运行点Xtl和Utl处进行泰勒级数展开，并略去二阶及以上的高阶项，得:
4.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S4中，失负荷概率风险指标的计算方法如下: Ri = PiXIi (11)； 其中，Ri表示故障事件i的失负荷概率风险指标，Pi和Ii分别表示故障事件i发生的概率和导致的失负荷值。
5.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S5中，运行负责区域与规划负责区域之间的失负荷概率风险分界值可定为: A = SLoadlossX4% XuBase(12); 其中，A表示运行负责区域与规划负责区域之间的失负荷概率风险分界值，S—33和uBase分别表示系统总负荷和基准元件故障率。
6.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S6中，根据式(11)得到各个故障事件的失负荷概率风险指标Ri,根据步骤S5可得到规划与运行的失负荷概率风险分界值A，将Ri与A进行比较，若Ri < A则故障事件属于运行负责，若R i > A则故障事件属于规划负责。
【文档编号】G06Q50/06GK104021501SQ201410178006
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】蔡广林, 林勇, 张沛, 郑秀波, 郇嘉嘉, 雷云凯 申请人:广东电网公司电网规划研究中心, 天津大学
【专利摘要】一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法：S1读入网架基础数据，并选取事故集；S2基于BPA软件进行潮流计算，判断是否有支路过载或电压越界等问题，进行静态安全分析；同时，建立元件故障率和故障事件概率模型，计算元件故障率和故障事件概率；S3基于灵敏度矩阵，利用安全校正策略计算故障事件导致的负荷损失；S4根据故障事件概率和故障事件导致的负荷损失，计算失负荷概率风险指标，进行风险定量评估；S5根据事故等级判定标准和系统承受能力，判断系统各个事故等级允许的负荷损失值，明确规划和运行各自负责的不同事故等级；S6将步骤S5所得的规划与运行责任分界值与故障事件的失负荷概率风险指标进行比较，确定故障事件所属的责任区域。
【专利说明】—种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用失负荷概率风险指标协调电力系统规划和运行的分区方法，具体说是一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法。
【背景技术】
[0002]电力系统规划与运行是构建系统、维持系统正常运作的两个重要方面。在规划中，一方面要考虑作为前提条件使用的各因素(如负荷、潮流等)的概率性，另一方面在讨论装设电力设备的必要性时，要满足N-1准则，甚至是N-2、N_3准则；而系统运行需要考虑的是系统极限情况、设备承受能力、电能质量等问题。因此，系统规划与运行的侧重点是不一样的，规划与运行部门关注的角度也不相同。
[0003]目前国内外对如何协调电网规划与运行尚无系统的探讨，规划是概率性的，而运行需要考虑极限值，认为运行中的保护、安稳装置是对设备规划的补充。WSCC(WesternSystems Coordinating Council)中应用概率方法统筹系统规划,但其仅限于规划领域,并未涉及电网运行。此外，除英国将规划与运行的可靠性要求分开，并要求规划遵守更高等级的可靠性标准外，在大多数国家的可靠性标准中，并没有区分规划与运行，而是以规划中的要求为准。如此虽可以保证运行时满足可靠性要求，但却会增大建设成本，并不能实现经济效益最大化，容易造成不必要的浪费。规划与运行之间如何划分界限、理清关系是系统长期存在的实际问题，但已有文献或是关注电网规划方案制定，或是关注调度控制，对规划与运行之间关系的研究却较为有限。
[0004]风险评估(Probabilistic Risk Assessment, PRA)现已在电力系统多个领域得到了实际应用，包括电力市场分析、决策支持系统设计、EMS系统、连锁故障分析等[5_9]。风险评估为科学考虑电力系统各种不确定性因素提供了有效手段，也为进一步协调规划与运行的关系提供了可能。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，风险指标是评估系统可靠性的重要指标，融入了概率认识，更加符合系统的实际运行情况；根据风险理论，判断各个事故对系统的影响程度，提出了基于失负荷概率风险指标来划分系统规划与运行的分区方法，可以较为简便有效地解决规划与运行的责任划分问题，协调规划与运行的关系，平衡系统可靠性需求与建设成本，保证系统的稳定、可靠和安全。
[0006]解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0007]一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是包括以下步骤:
[0008]SI读入网架基础数据，包括母线、发电机、变压器、架空线路的运行参数和负荷分布；并根据电力安全稳定导则和电力安全事故调查规定中要求检验的事故类型，选取事故集;
[0009]S2基于BPA软件进行潮流计算，判断是否有支路过载或电压越界等问题，进行静态安全分析；同时，建立元件故障率和故障事件概率模型，计算元件故障率和故障事件概率；
[0010]S3基于灵敏度矩阵，利用安全校正策略计算故障事件导致的负荷损失；
[0011]S4根据故障事件概率和故障事件导致的负荷损失，计算失负荷概率风险指标，进行风险定量评估；
[0012]S5根据事故等级判定标 准和系统承受:能力，判断系统各个事故等级允许的负荷损失值，明确规划和运行各自负责的不同事故等级；此外，为了保证电力系统的安全稳定，对故障事件作足够保守的区域划分，计算区域分界值时采用最低的元件故障率作为基准元件故障率，结合计算规划和运行之间的责任分界值；
[0013]根据599号令中对于轻微事故、一般事故和较大事故的负荷损失界定，轻微事故与一般事故以及一般事故与较大事故的失负荷概率风险指标分界值分别为:系统总负荷乘以4%再乘以基准元件故障率和系统总负荷乘以7%再乘以基准元件故障率；由于轻微事故对系统较弱的影响，将轻微事故归入运行负责区域，其他事故则归入规划负责区域，所以运行负责区域与规划负责区域之间的失负荷概率风险分界值可定为系统总负荷乘以4%再乘以基准元件故障率；
[0014]S6将步骤S5所得的规划与运行责任分界值与故障事件的失负荷概率风险指标进行比较，确定故障事件所属的责任区域。
[0015]所述的步骤S2中，元件故障率u的计算方法如下:
【权利要求】
1.一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是包括以下步骤: Si读入网架基础数据，包括母线、发电机、变压器、架空线路的运行参数和负荷分布；并根据电力安全稳定导则和电力安全事故调查规定中要求检验的事故类型选取事故集； S2基于BPA软件进行潮流计算，判断是否有支路过载或电压越界问题，进行静态安全分析；同时，建立元件故障率和故障事件概率模型，计算元件故障率和故障事件概率； S3基于灵敏度矩阵，利用安全校正策略计算故障事件导致的负荷损失； S4根据故障事件概率和故障事件导致的负荷损失，计算失负荷概率风险指标，进行风险定量评估； S5根据事故等级判定标准和系统承受:能力，判断系统各个事故等级允许的负荷损失值，明确规划和运行各自负责的不同事故等级；对故障事件作区域划分，计算区域分界值时采用最低的元件故障率作为基准元件故障率，结合计算规划和运行之间的责任分界值；轻微事故与一般事故以及一般事故与较大事故的失负荷概率风险指标分界值分别为:系统总负荷乘以4%再乘以基准元件故障率和系统总负荷乘以7%再乘以基准元件故障率；轻微事故归入运行负责区域，其他事故则归入规划负责区域；运行负责区域与规划负责区域之间的失负荷概率风险分界值定为系统总负荷乘以4%再乘以基准元件故障率； S6将步骤S5所得的规划与运行责任分界值与故障事件的失负荷概率风险指标进行比较，确定故障事件所属的责任区域。
2.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S2中，元件故障率u的计算方法如下:
3.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S3包括以下子步骤: S3-1计算灵敏度矩阵 电力系统的稳态平衡条件由η个非线性网络方程表示，在某一运行状态下，这一方程式的紧凑形式为: f (X，u) = O(5)； 其中，X表示被控制变量列向量；u表示控制变量列向量； 式(5)的方程数目和形式取决于如何选取X和u的变量集合，因而具体形式会有区别；同时方程式的形式和数目也会随着选择的坐标形式不同而变化；当系统在给定的稳定运行情况下运行时，式(5)变为:f (x0, u0) =O (6)； 其中，X0和Utl分别表示系统稳定运行情况时，被控制变量和控制变量； 当运行状态发生变化后，即X和u分别有一偏差量ΛΧ和Au时，系统的稳态平衡方程变为式⑵:
f (χ0+Δ X，U0+Δ u) = O (7)； 式(7)在运行点Xtl和Utl处进行泰勒级数展开，并略去二阶及以上的高阶项，得:
4.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S4中，失负荷概率风险指标的计算方法如下: Ri = PiXIi (11)； 其中，Ri表示故障事件i的失负荷概率风险指标，Pi和Ii分别表示故障事件i发生的概率和导致的失负荷值。
5.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S5中，运行负责区域与规划负责区域之间的失负荷概率风险分界值可定为: A = SLoadlossX4% XuBase(12); 其中，A表示运行负责区域与规划负责区域之间的失负荷概率风险分界值，S—33和uBase分别表示系统总负荷和基准元件故障率。
6.根据权利要求1所述的基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法，其特征是:所述的步骤S6中，根据式(11)得到各个故障事件的失负荷概率风险指标Ri,根据步骤S5可得到规划与运行的失负荷概率风险分界值A，将Ri与A进行比较，若Ri < A则故障事件属于运行负责，若R i > A则故障事件属于规划负责。
【文档编号】G06Q50/06GK104021501SQ201410178006
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】蔡广林, 林勇, 张沛, 郑秀波, 郇嘉嘉, 雷云凯 申请人:广东电网公司电网规划研究中心, 天津大学
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