[发明专利]考虑灾害因素的电力系统短期风险判定方法

摘要

本发明涉及考虑灾害因素的电力系统短期风险判定方法，属于电力系统可靠性与风险分析领域。该方法包括从地理上划分引起电力系统输电线路故障的灾害所分布的地区（简称灾区，例如雷击、冰灾、鸟害等地区）；并根据电力系统输电设备的位置以及灾区的地理分布建立输电设备与灾区的对应关系；通过统计电力系统输电设备历史故障及其发生原因，计算处于灾区内的输电设备在灾害发生时的条件故障率；根据气象预报信息以及输电设备的条件故障率，利用电力系统风险评估技术判定未来短期内电力系统的停电风险。利用本方法对灾害天气下电力系统潜在的停电事故作出预警，合理安排电力系统检修计划与运行方式，预防电力系统大规模停电事故。

主权项

一种考虑灾害因素的电力系统短期风险判定方法，将电力系统发电机组、输电线路、变压器统称为“元件”；定义电力系统中的所有母线为“节点”；定义Tst与Ted为电力系统风险判定的起始时段与截止时段，电力系统风险判定的时间长度为Ted‑Tst；其特征在于，包括以下步骤：1)从地理上划分对电力系统输电线路故障具有影响的灾区，建立输电线路与灾区的对应关系，根据线路与灾区的对应关系将输电线路分为多个输电线路分段，计算处于灾区内输电线路分段在灾害发生及未发生条件下的条件故障概率；2)根据天气预报信息获取各灾区发生灾害的概率，并以此确定各输电线路分段的条件故障概率，根据输电线路的条件故障概率通过随机采样确定各输电线路的状态，并通过随机采样确定发电机组状态以及各母线负荷大小，以所述各元件的状态以及电力系统负荷大小为边界条件，利用最优潮流模型判断电力系统失效状态，得到电力系统各节点失负荷量；3)根据所述各节点失负荷量计算系统失负荷概率、失负荷期望电量以及失负荷损失，利用收敛准则判定风险评估是否收敛，若不收敛则返回步骤2)开始新一次的采样，若收敛则根据系统计算结果判定系统短期运行风险。所述步骤1)具体包括以下步骤：1.1)形成灾区地图结合多年气象数据以及电力系统因自然灾害而产生故障的区域分布，绘制灾区分布图，在地图上形成多个闭合的灾区；利用式(1)计算每个灾区不同月份发生灾害的概率：pij＝dij/Dj                (1)式(1)中pij表示灾区i第j月灾害发生概率，dij表示灾区i历史上在第j月发生灾害的平均天数，Dj为第j月的总天数；1.2)根据各输电线路故障的历史统计数据计算各输电线路的故障概率指标，包括各输电线路综合跳闸率al、重合闸成功率pRC，l、以及各输电线路故障平均修复时间MTTRl：采用式(2)计算输电线路综合跳闸率：式(2)中，al为输电线路l的综合跳闸率，单位为次/(年×百公里)；nl,T为时间T内输电线路l跳闸的总次数；ll为输电线路l的长度，单位为公里；采用式(3)计算输电线路重合闸成功率：式(3)中pRC,l为输电线路l的重合闸成功率；为时间T内输电线路l跳闸后自动重合闸成功的总次数；采用式(4)计算输电线路故障平均修复时间：式(4)中，MTTRl为输电线路l故障平均修复时间，单位为小时；tl,T为时间T内输电线路l跳闸后处于修复状态的总时间；1.3)建立灾区与输电线路对应关系：根据灾区对输电线路位置关系将输电线路进行分段，分别记录输电线路在每个灾区的起始坐标与终止坐标，进而将输电线路分为K段，形成K个输电线路分段，分别获取各输电线路分段的长度：ll,k,l＝1,2,...,L,k＝1,2,...,K                (5)式(5)中ll,k为输电线路l第k个分段的长度；1.4)计算灾区内线路因灾害而引起的故障占其整体故障的百分比：统计历史上灾区内各输电线路的所有故障，并将故障按发生原因进行分类，根据式(6)计算输电线路l因灾区i产生的灾害而引起的故障占其整体故障的百分比Qi,l为：式(6)中nl,T,i为输电线路l在时间T的因灾区i产生的灾害而引起的故障的总次数；1.5)计算处于同一灾区内输电线路故障相关系数：采用式(7)计算时间T内各输电线路因灾害i产生故障的概率pl,i：设灾区i内包含输电线路l1与l2，采用式(8)计算两输电线路故障的相关系数ρ：Φρ[Φ‑1(pl1,i),Φ‑1(pl2,i)]＝pl1,l2            (8)式(8)中pl1,i与pl2,i分别表示l1与l2各自因灾害产生的故障概率，pl1,l2表示线路l1与l2历史上因灾害同时产生故障的概率。Φ‑1表示一维标准正态分布函数的逆函数，Φρ为相关系数为ρ的二维正态分布；1.6)计算输电线路在灾害发生与未发生情况下的条件故障率：采用式(9)计算灾区i灾害时间占全年总时间的比例Ri：根据步骤1.3)中对输电线路的分段以及步骤1.2)中输电线路综合跳闸al率与重合闸成功率pRC,l，计算各输电线路各分段线路故障率，输电线路l第k分段故障率采用式(10)计算：对于处于灾区中的输电线路，采用式(11)计算输电线路在发生灾害情况下条件故障率λl,k,1与未发生灾害情况下条件故障率λl,k,0：