[发明专利]一种计及电气主设备时变状态的变电站运行风险评估方法

说明书

本发明提供一种计及电气主设备时变状态的变电站运行风险评估方法，包括：按照故障树分层分级得到电气主设备中的各部件的状态评分，通过层次分析法确定各部件的权重系数，求得各电气主设备的模糊综合评价结果，进行电气主设备状态分类；考虑电气主设备状态和天气条件对故障概率的影响，求得电气主设备当前时段的故障概率；采用蒙特卡洛法，确定主设备的正常运行或故障停运状态，以变电站电源进线到负荷点之间的连通性为风险量化指标，评估变电站短时运行风险指标；若变电站短时运行风险指标满足预设条件，发出预警信息。本方法有助于提前采取预防措施，降低电气主设备偶发故障和天气灾害对变电站的影响，提高变电站的运行可靠性水平。

技术领域

本发明涉及电力系统风险评估领域，具体地说，涉及一种计及电气主设备时变状态的变电站运行风险评估方法。

背景技术

变电站作为电力系统的枢纽，其安全运行水平对电力系统安全稳定运行和对用户可靠供电具有重要的意义。变电站内变压器、断路器等主电气设备的故障，可能会引起失负荷风险，甚至造成变电站停运等恶性事故。

在常规的变电站风险评估中，通常为了简化计算，而将设备故障概率设为恒定值，即按年均故障概率计算变电站长期可靠性指标。在实际的系统中，设备的故障概率并不是恒定的，设备所处运行环境、自身状态不一样，故障概率差异较大，变电站运行风险大小也不一样，按年平均故障概率计算的长期可靠性指标并不能反映设备和变电站在当前所面临的风险程度。因此，需要考虑设备所处的内外部条件，根据变电站主设备的时变故障概率来评估变电站的短时运行风险。

在主设备时变故障概率模型方面，研究的重点主要集中于变压器。例如使用马尔可夫链蒙特卡罗方法(Markov Chain Monte Carlo，MCMC)对变压器的故障周期进行场景模拟，建立了变压器动态故障概率模型，来预测变压器的故障概率。有文献根据油气信息与产气速率分别反映变压器健康状态与恶劣程度变化，建立变压器综合时变停运模型。有文献通过引入比例风险模型(Proportional hazards model，PHM)，考虑老化过程和变压器健康状态建立变压器故障概率模型。主设备故障概率与自身老化过程、运行状态及外部天气条件相关，在变压器时变故障概率模型上，需要将以上因素都考虑进去。

关于变电站风险评估，国内外学者已经开展了一些计及设备时变故障概率的变电站可靠性研究。例如将设备故障分为主动故障、被动故障、维护中断，根据不同的故障模式计算变电站的可靠性。有文献通过计及故障电流限制器对变电站断路器和其他组件的时变故障概率的影响，来评估变电站的可靠性。有文献提出一种考虑操作条件和故障类型的故障概率模型，根据不同天气条件与故障类型下的设备故障概率对变电站系统进行可靠性评估。上述文献在设备故障概率模型上提出一些改进，但其考虑因素并不完整，在变电站短时风险评估方面应用有限。

由于变电站的核心功能是电压变换并提供进线(电源)与出线(负荷)之间的连通路径，因此，其风险评估关键点是判断负荷点与电源点的连通性问题。主接线连通性识别方法主要有直接标号法、最小割集法、图论法这三种方法。利用图论方法进行主接线连通性分析，能突破直接标号法对多电源负荷点的局限性，过程也较最小割集法简单，在实际中逐渐得到应用。

综上可见，如何在变电站的短时风险评估过程中，既考虑到设备的基础故障概率，又考虑到设备状态和天气条件的影响，从而更准确反映变电站所遭受风险大小，提供及时的预警方案，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明实际需要解决的问题是：如何确定变电站内变压器、断路器、隔离开关等电气主设备在具体天气条件与设备状态下的故障概率，计算变电站的短时运行风险指标，提高风险预警的准确性和实效性。

本发明采用了如下的技术方案：

一种计及电气主设备时变状态的变电站运行风险评估方法，包括如下步骤：