考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法技术方案

本发明专利技术公开了考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，包括以下步骤：获取电网的基础数据；以高压直流输电系统为中心，将送受端电网简化为单母线模型，得到含高压直流输电系统的电网模型；根据高压直流输电系统在每个时段内发生随机故障的概率、计划检修期间内整体维修的固定费用及送受端电网的发电机组发电量计算高压直流输电系统的检修风险；根据高压直流输电系统在每个时段内发生随机故障的概率、送受端电网的负荷水平及旋转备用容量计算高压直流输电系统的故障风险；根据计及检修风险及故障风险的高压直流输电系统总风险最小化的目标函数获得检修时机。本发明专利技术实现了HVDC输电系统检修决策与电网运行风险的融合，在电网系统最需要的时机完成对设备的预防性检修。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网检修领域，具体涉及考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法。
技术介绍
高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)输电系统主要用于电能的大功率、远距离传输，受端电网为其配置的旋转备用有限，当HVDC输电系统发生随机故障时，可能会导致受端电网紧急切负荷，甚至造成电网的解列，对受端电网产生严重影响。合理的HVDC输电系统检修策略对提高其可靠性和利用效率具有重要意义。当前，HVDC输电系统的检修均采用定期检修策略，定期检修不考虑设备自身性能的变化，不可避免的出现“过检修”或者“欠检修”，导致其利用效率较低。在实际生产中，考虑到HVDC随机故障的巨大危害，目前的HVDC输电系统检修策略多为保守的定期检修策略，通过频繁的计划检修降低HVDC输电系统发生随机故障的概率，然而，频繁的定期检修还将导致受端电网运行风险增加，电网运行总成本增加，造成不必要的资源浪费。电网状态检修：电网状态检修(Condition-Based Maintenance，CBM)是在设备状态信息完备有效的基础之上，准确评估系统状态变化规律，考虑系统运行需要，实现在设备发生随机故障前对其进行预防性检修。即设备的检修周期既不保守也不冒进，能够兼顾系统运行需要和设备性能要求，提高检修的经济性。申请号为201410262151.4的专利技术专利申请提供了一种电网检修计划优化方法，采用单目标满意度和总体目标贴近度实现决策者偏好信息的量化处理。该方法以检修成本最低和期望缺供电量最小为目标，重点解决多优化目标间矛盾的平衡协调问题，侧重满足决策者对优化目标多元化的需要，但并未系统考虑设备检修决策对检修风险和故障风险的影响。申请号为201310342265.5的专利技术专利申请提供了一种配电网检修实施方案优化方法，主要步骤为：配电网和配电设备信息收集；计算配电设备故障率；评估配电网运行风险，计算检修方案的检修收益率；采用粒子群优化算法对检修方案进行优化。该方法以检修收益率为优化目标，有利于检修工作的有效开展及成本的降低，防止过度检修，对故障损失较小的配电网具有较强的适应性，但在含高压直流输电系统的电网运行中，高压直流输电系统的检修决策会对系统的经济性和可靠性造成重大影响，仅考虑提高检修收益可能造成“欠检修”，导致系统故障风险的上升，因此，对于本专利技术所涉及的高压直流输电系统检修决策问题，实现故障风险和检修风险的折中决策更为重要。电网状态检修作为一种理论研究，其有效协调设备检修与系统运行间矛盾，在系统最需要的时机完成对设备的预防性检修。因此，将状态检修理论应用到HVDC输电系统的检修中，建立既不保守也不冒进的检修决策模型，具有重要意义。因此，有必要寻求一种能够有效协调HVDC输电系统检修与电网运行矛盾的检修时机决策方法。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，本专利技术用以解决考虑HVDC输电系统检修与电网运行间矛盾的检修时机决策问题。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，包括以下步骤：获取电网的基础数据；以高压直流输电系统为中心，将送受端电网简化为单母线模型，得到含高压直流输电系统的电网模型；根据高压直流输电系统在每个时段内发生随机故障的概率、计划检修期间内整体维修的固定费用及送受端电网的发电机组发电量计算高压直流输电系统的检修风险；根据高压直流输电系统在每个时段内发生随机故障的概率、送受端电网的负荷水平及旋转备用容量计算高压直流输电系统的故障风险；根据计及检修风险及故障风险的高压直流输电系统总风险最小化的目标函数获得检修时机。进一步的，含高压直流输电系统的电网模型中，发电成本等于高压直流输电系统运行成本，发电成本包括送端电网的运行成本及受端电网的运行成本。进一步的，在高压直流输电系统正常运行的情况下，送受端电网的发电机组发电成本等于送端电网的运行成本及受端电网的运行成本。正常运行时，送受端电网的发电机组发电成本为： C I = C 1 + C 2 = ( a 1 + b 1 · P 1 ( t ) + c 1 · P 1 2 ( t ) ) + ( a 2 + b 2 · P 2 ( t ) + c 2 · P 2 2 ( t ) ) - - - ( 1 ) ]]>其中，发电成本使用二次函数描述，送端电网的运行成本为：C1＝a1+b1P1(t)+c1P12(t)；受端电网的运行成本为：C2＝a2+b2P2(t)+c2P22(t)；其中：a1、b1、c1、a2、b2、c2分别为送受端电网的成本函数参数；将研究周期等分为N个时段，送受端电网各时段的负荷水平分别为：L1(t)、L2(t)(1≤t≤N)，P1(t)、P2(t)为送受端电网的发电机组发电量；HVDC输电系统在双极运行时的传输容量为PT。进一步的，基于高压直流输电系统将电能从送端电网传输到受端电网得到送受端电网发电量与负荷的关系。送受端电网发电量与负荷的关系为： P 1 ( t ) = L 1 ( t ) + 本文档来自技高网...

【技术保护点】
考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，包括以下步骤：获取电网的基础数据；以高压直流输电系统为中心，将送受端电网简化为单母线模型，得到含高压直流输电系统的电网模型；根据高压直流输电系统在每个时段内发生随机故障的概率、计划检修期间内整体维修的固定费用及送受端电网的发电机组发电量计算高压直流输电系统的检修风险；根据高压直流输电系统在每个时段内发生随机故障的概率、送受端电网的负荷水平及旋转备用容量计算高压直流输电系统的故障风险；根据计及检修风险及故障风险的高压直流输电系统总风险最小化的目标函数获得检修时机。

【技术特征摘要】
1.考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，包括以下步骤：获取电网的基础数据；以高压直流输电系统为中心，将送受端电网简化为单母线模型，得到含高压直流输电系统的电网模型；根据高压直流输电系统在每个时段内发生随机故障的概率、计划检修期间内整体维修的固定费用及送受端电网的发电机组发电量计算高压直流输电系统的检修风险；根据高压直流输电系统在每个时段内发生随机故障的概率、送受端电网的负荷水平及旋转备用容量计算高压直流输电系统的故障风险；根据计及检修风险及故障风险的高压直流输电系统总风险最小化的目标函数获得检修时机。2.如权利要求1所述的考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，含高压直流输电系统的电网模型中，发电成本等于高压直流输电系统运行成本，发电成本包括送端电网的运行成本及受端电网的运行成本。3.如权利要求2所述的考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，在高压直流输电系统正常运行的情况下，送受端电网的发电机组发电成本等于送端电网的运行成本及受端电网的运行成本。4.如权利要求3所述的考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，基于高压直流输电系统将电能从送端电网传输到受端电网得到送受端电网发电量与负荷的关系。5.如权利要求1所述的考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，假设高压直流输电系统的实时可靠性函数为R(t)，则HVDC输电系统各时段发生随机故障的概率p(t)为：p(t)＝(1-R(t-1))-(1-R(t))＝R(t)-R(t-1)(3)。6.如权利要求1所述的考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，计划检修期间，整体维修的固定费用为Cm，此时送受端电网的发电机组发电量分别为：L1(t)、L2(t)，则计划检修产生的送受端电网单位时间运行风险为： Δ C ( t ) = ( b 2 - b 1 ) · P T + 2 · ( c 2 · L 2 ( t ) - c 1 · L 1 ( t ) ) · P T - ( c 1 + c 2 ) · P T 2 - - - ( 4 ) ]]>高压直流系统检修风险为：CM＝Cm+ΔC(t0)·Tp (5)式中，t0为计划检修时机，Tp为计划检修持续时间，b1、c1、b2、c2分别为送受端电网的成本函数参数；HVDC输电系统在双极运行时的传输容量为：PT。7.如权利要求1所述的考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，所述旋转备用容量记为qL2(t)，q为系统配置备用容量的百分数，L2(t)为受端电网在每个时段内的负荷水平。8.如权利要求7所述的考虑电网运行风险的高压直流输电系统检修时机优化方法，其特征是，计算故障风险时，假设高压直流输电系统发生随机故障后的抢修成本表示为Cf，则计算故障风险为： C F = Σ t = 1 , t ≠ t 0 t = N p ( t ) · ( ( ΔC 1 ( t ) + k · Δ P ( t ) ) · T u p + C f ) - ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文博，杨思，李业勇，孙东磊，麻常辉，蒋哲，蒋佳音，赵泽箐，李明，李智，武乃虎，张丹丹，杨冬，邢鲁华，张磊，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37