计及风险的城市电网运行安全评估方法技术

本发明专利技术公布了计及风险的城市电网运行安全评估方法，首先进行城市电网运行风险源分析，将风险源分为两类：小扰动型风险源，包括负荷波动和分布式电源出力波动；故障型风险源，包括内网故障和外网故障。再针对两类风险源，分别建立静态安全风险指标和暂态安全风险指标模型以评价城市电网运行安全水平。传统的确定性安全评估只重视最严重、最可信的事故，结果显得过于保守。概率性评估方法则克服了确定性评估方法的不足，在确定电力系统安全水平时，比确定性方法多考虑了事件概率这一不确定性因素。风险评估是对原有概率评估方法的改进和提高，可以对事故的后果加以量化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于电力系统优化运行 领域。
技术介绍
电网运行过程中发生的局部故障可能会诱发连锁反应，扩大事故的范围和程度。 电力市场化改革的深入使得电网的运行状态常常接近极限，一旦发生事故，会给社会经济 带来不可估量的损失，甚至危及人身安全，引发社会动荡。城市电网作为电力系统的重要组 成部分，保证其安全可靠运行尤为重要。目前，以状态评估为基础，通过自愈控制使其始终 保持健康运行状态的方法已获得应用，而城市电网运行安全评价也是自愈控制系统的核心 组成。因此，评价城市电网的安全性具有重要意义。 为了对城市电网进行准确的安全性评估，首先需要构建适当的安全评价指标。目 前相关的研究成果主要是对大电网进行评估。计及气象因素的电网静态安全指标体系针对 输电网，提出涵盖系统评估和断面评估的风险评估指标体系，能够对系统的薄弱点进行辨 识，计及气象因素，对电网静态安全风险影响进行全方位评估；基于复杂网络理论和条件概 率的灾难性事故风险评估方法和电网的结构性安全分析以复杂网络为研究对象，综合熵度 和输电介数，考虑系统节点和支路的重要性，改进传统安全指标，使其能更准确地识别薄弱 环节；IndicesSystemandMethodsforUrbanPowerGridSecurityAssessment针对 城市电网的特点提出"最大供电区域"和"负荷损失率"指标，为事故后采取紧急措施提供 依据，但不能计及不同类型风险源对电网造成的不同影响。在配电网安全研究方面，配电 网风险评价体系及其应用提出了基于效用理论的配电网安全风险评价体系，综合评估了线 路过负荷、母线电压越限以及负荷点停电的风险水平，但未能对事故后电压、电流等状态量 的不同越限程度产生的不同影响进行量化；ANeuro-FuzzyMethodasToolforVoltage SecurityAssessmentofSystemswithDistributedGeneration米用了基于蒙特卡洛模 拟的神经网络模糊评估方法，对含有分布式电源的配电网进行了电压安全评估，计算量较 大，且没有计及分布式电源出力的波动性。 针对以上问题，本申请对城市电网运行可能存在的风险源进行分析。首先根据风 险源对城市电网造成的影响，将其分为小扰动型风险源和故障型风险源两类，然后基于风 险理论，分别建立静态安全和暂态安全评价指标，对于事故造成的危害程度的不同，分别采 用合适的严重度函数。此外，越来越多的分布式电源接入使得城市电网的运行情况更加不 稳定，因此在建立安全评价指标时还应考虑分布式电源带来的不确定性影响。在城市电网 自愈控制示范工程应用中，本申请提出的安全评价指标体系能够准确地辨识出城市电网的 安全运行风险，为自愈控制方案的选择提供依据。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对于
技术介绍
存在的不能计及不同类 型风险源对电网造成的不同影响、未能对事故后电压和电流等状态量的不同越限程度产生 的不同影响进行量化、计算量较、没有计及分布式电源出力的波动性的问题。 技术方案：本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案： -种，包括以下步骤： 1)进行城市电网运行风险源分析，将风险源划分为小扰动型风险源和故障型风险 源两类； 2)针对步骤1)划分的两类风险源，分别建立静态安全风险指标和暂态安全风险 指标t旲型； 3)针对步骤2)建立的静态和暂态安全风险指标模型，分别对静态安全风险指标 和暂态安全风险指标的内部指标进行模型建立； 4)针对步骤3)中的静态安全风险指标和暂态安全风险指标的内部指标分别引入 严重度函数，并归纳入建立的模型中。 作为优化，所述步骤1)中小扰动型风险源包括负荷波动和分布式电源出力波动； 故障型风险源包括内网故障和外网故障。 作为优化，所述步骤3)中静态安全风险指标的内部指标包括静态电压风险指标 和静态电流风险指标，暂态安全风险指标的内部指标包括暂态电压风险指标、暂态电流风 险指标、频率风险指标、功角风险指标和电压暂升/暂降风险指标。 作为优化，所述步骤3)中静态安全风险指标的确立包括以下步骤：首先基于负 荷和分布式电源出力的动态概率模型，运用动态概率潮流算法计算电网状态变量的概率分 布，然后提出状态变量的严重度函数，再结合风险定义，得到城市电网静态安全风险指标的 计算模型。 作为优化，由于通过概率潮流计算，负荷波动和分布式电源出力波动的随机性已 被计入电网状态变量的概率分布，因此所述静态安全风险指标模型中不包含负荷波动和分 布式电源出力波动的概率参数，如下式所示： R(Yt |E,L) = / /P(Yt |E1；L)XS(Yt)dExdYt (1) 式中屯是未来可能发生的小扰动；Yt是特定的运行状态；L是时刻t系统的负荷 状况；P^lEi，L)是发生事故￡1后系统运行状态的概率分布；S(Yt)描述了在状态Yt时事故 的严重程度；R(Yt|E，L)是风险指标。 作为优化，所述静态电压风险指标计算模型为： 式中：&为发生第i个扰动时第j条母线的电压；P(U^IE。L)为城市电网发生扰 动Ei后第j条母线电压的概率分布；S(Ud为第j条母线相应的电压越限严重度； 引入严重度函数，在对电压越限造成的危害性进行分析的基础上，按照偏移幅度 将电压分为若干区间：在正常运行区间，电压越限严重度与电压幅值呈线性 关系，当电压为1. 〇P.u.时，严重度为0 ;随着电压偏差更加严重，当运行在区间 和，严重度与电压呈平方关系；在区间时，电气设备安全性受到严重 影响，此时设严重度函数与电压值为三次方关系；当电压处于区间和 时，会严重影响电网安全稳定性，因此令严重度与电压值之间为指数关系；当电压标么值小 于0. 6或大于1. 3时，认为电网失稳，电压越限严重度分别达到最大，为保证严重度函数的 连续性，分别取值为144和133 ;各区间的电压越限严重度函数如下式所示： 静态电流风险指标计算模型为： 引入严重度函数，未出现电流越限现象时，对设备无影响，不存在风险，且一般变 压器和线路都有过载能力；短路情况下，电网中的短路电流可能与一般的过负荷电流处于 同一个数量级。综合考虑上述情况，可按额定电流的〇_〇. 9、0. 9-U1-2以及2以上进行分 段：在区间时，电流越限严重度为0;在区间时，严重度与电流呈线性关 系；在区间时，严重度与电流呈平方关系；当电流为2倍额定电流时，严重度取为1 ; 各区间严重度函数如下式所示： 作为优化，假设元件故障符合均匀泊松分布，SP: 则单位时间内该元件故障的概率为： -般假设元件的故障相互独立，则由式（6)、（7)可得： 故障发生后，城市电网的运行参数会发生变化，这些变化会导致整个电网运行状 态的变化，因此，电网运行状态变量的概率分布应与电网运行参数的概率分布密切相关，采 用正态分布来反映电网运行参数的不确定性，即： Yt~Normal ( u，〇) (9) 式中：y为运行参数的期望值；〇为运行参数的标准差； 用小负荷运行工况和大负荷运行工况两种运行方式下的电网运行参数Yt_和 Yt_作为极端状态值，由正态分布可知，在区间（y-3〇,ii+30)内的面积比例达到了 99. 74%，因此y和〇可通过以下公式求得： 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及风险的城市电网运行安全评估方法，其特征在于：包括以下步骤：1)进行城市电网运行风险源分析，将风险源划分为小扰动型风险源和故障型风险源两类；2)针对步骤1)划分的两类风险源，分别建立静态安全风险指标和暂态安全风险指标模型；3)针对步骤2)建立的静态和暂态安全风险指标模型，分别对静态安全风险指标和暂态安全风险指标的内部指标进行模型建立；4)针对步骤3)中的静态安全风险指标和暂态安全风险指标的内部指标分别引入严重度函数，并归纳入建立的模型中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星莺，葛思敏，余昆，莫菲，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32