一种计及保护失效的输电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术涉及一种计及保护失效的输电网可靠性评估方法，所述方法包括(1)建立输电线路的Markov模型；(2)设定初始条件；(3)系统初始状态仿真；(4)修正系统状态转移时刻线路诱发故障的状态；(5)计算线路的当前状态持续时间Ti,k及下一运行状态；(6)计算系统当前状态持续时间Dk；(7)计算系统在此状态下的负荷损失；(8)判断tk+1是否大于设定时长。本发明专利技术基于对保护两类失效、断路器失效及保护系统之间的配合对线路停运的影响分析，建立计及保护、断路器失效影响的输电线路完整Markov模型，使其更加符合实际的运行状况，系统可靠性分析结果的准确性及可信性更高。本发明专利技术实现了完整电力系统的可靠性分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输电网可靠性评估方法，具体讲涉及一种计及保护失效的输电网 可靠性评估方法。
技术介绍
继电保护作为电力系统二次设备中的重要元件之一，其正确动作与否将直接影响 电力系统运行的安全性及可靠性，近年来由于继电保护失效引起的电力系统故障越来越突 出。如何科学及合理地计及继电保护系统对一次设备及系统安全运行的影响，是提高大电 网可靠性分析结果可信度及准确度的关键策略之一。 当前计及继电保护影响的系统可靠性分析文献，根据其可靠性模型的建立过程大 致分成两类： 第一类是以影响因子累加的方式计及保护系统对于一次设备失效率的影响。文献 [孙元章，周家启.大型互联电网在线运行可靠性的基础理论.2010]在对继电保护硬件失 效和原理性失效分别进行概率分析的基础上，结合实时潮流、天气等因素对设备停运的影 响，以影响因子累加的方式为输电线路、变压器等输电系统主要设备建立了运行可靠性模 型；文献[付聪，安灵旭，方华亮，等.继电保护系统对一次设备可靠性的影响研究.电力系 统保护与控制，2013,41 (11) : 38-44]结合继电保护配置方案及拒误动两种失效模式，建立 了继电保护对一次设备可靠性影响的Markov模型，并将保护对一次设备的影响定量描述 为保护可靠性对一次设备不可用度的贡献量。上述文献均简单地将保护失效影响以简单的 影响因子直接添加到被保护元件的停运率或不可用概率之中，由于没有详细考虑保护系统 配置、配合以及断路器失效等因素的影响，因此其可靠性分析结果的准确性相对较低。 第二类是建立一次设备及二次保护系统的联合可靠性分析模型来计及保护系统 对于电力系统运行可靠性影响。文献IX.Pottonen，Amethodfortheprobabilistic securityanalysisoftransmissiongrids，nPLD.dissertation，HelsinkiUniversity ofTechnology，Mar. 2005]综合事件树与故障树的分析方法，定量分析了保护故障对系 统供电可靠性的影响，该文实质上是利用状态枚举法进行相应保护系统及一次系统的联 合可靠性进行分析，随着系统规模的增大其计算量也将急剧增加。文献[JiangK，Singh C.Newmodelsandconceptsforpowersystemreliabilityevaluationincluding protectionsystemfailures[J] ·PowerSystems,IEEETransactionson,2011, 26(4) :1845-1855]则基于保护拒误动两种典型的失效模式及相邻继电保护系统之间的协 调配合关系，建立了输电线路的12状态Markov模型，并分别用马尔科夫状态空间法和蒙特 卡洛方法对简单及复杂系统的可靠性进行了评估；该文方法可同时适用于简单系统及实际 大系统，是一有效实用方法；然而，该文在保护可靠性建模过程中只考虑了保护范围内无故 障发生时的误动失效模式，而没有考虑更为常见的非选择性误动失效，即在被保护设备的 相邻下一级设备发生短路等故障的前提下，由继电保护装置的运行环境参数（电网运行方 式、保护整定值等）导致的非选择性跳闸；此外，该文没有考虑保护装置执行机构断路器的 失效，而根据实际运行经验和电力系统故障的相关统计分析，断路器的失效概率与二次保 护系统的失效概率为同一数量级，若不计断路器故障的影响，会使得其分析结果过于乐观。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出， 具体为一种基于线路完整模型及序贯蒙特卡洛仿真的输电系统可靠性分析新方法。结合保 护拒误动、断路器失效及保护系统之间的配合对线路停运的影响，本专利技术建立了计及保护、 断路器失效影响的输电线路完整Markov模型进行状态分析；基于此模型，采用序贯蒙特卡 洛方法，对包括一、二次设备的电力系统状态进行抽样仿真，并计算各类可靠性指标，从而 实现了完整电力系统的可靠性分析。 本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的： -种计及保护失效的输电网可靠性评估方法，其改进之处在于，所述方法包括 (1)建立输电线路的Markov模型； (2)设定初始条件； (3)系统初始状态仿真； (4)修正系统状态转移时刻线路诱发故障状态； (5)计算线路的当前状态持续时间Ti,k及下一运行状态； (6)计算系统当前状态持续时间Dk ; (7)计算系统当前系统状态下的负荷损失； (8)判断tk+1是否大于设定时长。 优选的，所述步骤（1)包括根据线路的运行状态和保护的运行状态建立计及保护 失效影响的输电线路完整Markov模型。 优选的，所述步骤（2)包括设定仿真时刻初值h= 0,系统状态计数器k= 0 ;线 路的初始状态均为正常运行状态。 优选的，所述步骤（3)包括抽样生成线路初始状态持续时间Tu并计算系统的初 始状态持续时间Dtl山=D。，k=k+1。 优选的，所述步骤（4)包括遍历所有线路j，根据其两端相邻线路在上一系统状态 结束时刻的状态转移情况进行不同操作。 优选的，所述步骤（5)包括根据线路在系统状态转移时刻是否发生状态变化分别 计算当前系统状态下各线路的状态持续时间Ti;k及下一运行状态。 优选的，所述步骤（6)包括计算当前系统状态的持续时间Dk，系统仿真时间向前推 进：tk+1 =tk+Dk。 优选的，所述步骤（7)包括根据当前系统状态下线路的状态，进行当前系统状态 下的负荷损失计算。 优选的，所述步骤（7)包括 当前系统状态下没有线路停运，则负荷损失量为零，转至步骤8);和 当前系统状态下有部分线路停运，进行直流潮流计算验证是否有线路传输功率越 限；出现线路传输功率越限，进行基于直流OPF的最小切负荷计算，该最小切负荷量即为当 前系统状态下的负荷损失量；否则该状态下没有负荷损失，转至步骤8)。 优选的，所述步骤（8)包括4+1>设定时长，则程序结束；否则转至步骤4)，继续进 行下一系统状态的仿真。 与现有技术比，本专利技术的有益效果为： 1、本专利技术基于对保护两类失效、断路器失效及保护系统之间的配合对线路停运的 影响分析，建立了计及保护、断路器失效影响的输电线路完整Markov模型，使其更加符合 实际的运行状况，系统可靠性分析结果的准确性及可信性更高。 2、本专利技术采用序贯蒙特卡洛方法，对包括一、二次设备的电力系统状态进行抽样 仿真，并计算各类可靠性指标，从而实现了完整电力系统的可靠性分析。 【附图说明】 图1为本专利技术提供的流程图。 图2为本专利技术提供的示例电力系统图。 图3为本专利技术提供的输电线路A的完整Markov模型图。 图4为本专利技术提供的线路j及其相邻线路示意图。 图5为本专利技术提供的第k个系统状态下线路状态持续时间的计算示意图。 图6为本专利技术提供的LOLP及LOLF随仿真时长的变化曲线示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。 本专利技术，进行保护失效影响及线路停 电模式分析后建立输电线路的完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及保护失效的输电网可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括(1)建立输电线路的Markov模型；(2)设定初始条件；(3)系统初始状态仿真；(4)修正系统状态转移时刻线路诱发故障状态；(5)计算线路的当前状态持续时间Ti,k及下一运行状态；(6)计算系统当前状态持续时间Dk；(7)计算系统当前系统状态下的负荷损失；(8)判断tk+1是否大于设定时长。

【技术特征摘要】
1. 一种计及保护失效的输电网可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括 (1) 建立输电线路的Markov模型； (2) 设定初始条件； (3) 系统初始状态仿真； (4) 修正系统状态转移时刻线路诱发故障状态； (5) 计算线路的当前状态持续时间Ti;k及下一运行状态； (6) 计算系统当前状态持续时间Dk ; (7) 计算系统当前系统状态下的负荷损失； (8) 判断tk+1是否大于设定时长。2. 如权利要求1所述的一种计及保护失效的输电网可靠性评估方法，其特征在于，所 述步骤（1)包括根据线路的运行状态和保护的运行状态建立计及保护失效影响的输电线 路完整Markov模型。3. 如权利要求1所述的一种计及保护失效的输电网可靠性评估方法，其特征在于，所 述步骤（2)包括设定仿真时刻初值、=0,系统状态计数器k= 0 ;线路的初始状态均为正 常运行状态。4. 如权利要求1所述的一种计及保护失效的输电网可靠性评估方法，其特征在于，所 述步骤（3)包括抽样生成线路初始状态持续时间Ty并计算系统的初始状态持续时间％ ; h=D0,k=k+1 〇5. 如权利要求1所述的一种计及保护失效的输电网可靠性评估方法，其特征在于，所 述步骤（4)包括遍历所有线路j，根据其两端相邻线路在上一系统状态结束时刻的状态转...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，张占龙，赵鹏程，雷林绪，魏文辉，韩佳兵，张巍峰，沈方，刘岩，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，北京科东电力控制系统有限责任公司，国网天津市电力公司，国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11