城市电网异常状态分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种城市电网异常状态分析方法，包含：根据预先采集的城市电网的电力系统和外部环境的影响因素，确定主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数；根据预先建立的电网设备异常状态风险等级体系，通过主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数，确定其各自异常状态的风险等级；根据主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级，分析评价其电网设备异常状态特征和异常状态风险。本发明专利技术利用来自电力系统和外部环境的多源信息，设计电力系统和外部环境各类影响因素的多重判据，通过挖掘电网历史运行数据获得部分指标阈值，普适性高，提高电网异常状态评估的有效性，加强城市电网日常运行风险管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统电网运行
，具体涉及一种城市电网异常状态分析方法及系统。
技术介绍
城市电网自身具有脆弱性，使得其运行状态容易受到电力系统、外部环境等各类条件的影响，从而导致电网运行状态表现为不同程度的异常，威胁电网安全可靠性运行。随着城市电网快速发展，供电可靠性要求越来越高，对电网运行管理和风险防范的要求也随之提高。因此加强城市电网的异常状态分析就显得尤为必要。由于城市电网异常状态的诱发因素广泛，不仅包括电力设备、网架结构、运行参数等电力系统内部因素，也包括气象、灾害、节假日和特殊活动等各类外部因素。因此分析城市电网异常状态需要汇集电力系统内外各类管理系统提供的多源信息，建立能够反映电网异常运行特征和程度的多重判据。从已公开的文献资料来看，现有方法常见以下缺陷：1、指标判据单一，主要依靠系统及各设备的负荷、电压等电气量的简单比较，忽略了设备故障、网架结构、供电可靠性要求、极端气象等因素对电网运行异常的影响，导致对异常严重程度的评估偏乐观，对风险的预判不足。2、指标判据的阈值多依靠主观推断，科学性有待提高。少部分文献利用了历史运行数据，但仅限于简单的推理统计，对历史数据的挖掘深度不足。
技术实现思路
本专利技术提供一种城市电网异常状态分析方法及系统，达到有效判断电网异常状态及其相应的异常状态风险，以方便调度人员维持安全可靠运行，提高城市电网供电可靠性水平。为实现上述目的，本专利技术提供一种城市电网异常状态分析方法，其特点是，该分析方法包含：根据预先采集的城市电网的电力系统和外部环境的影响因素，确定主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数；根据预先建立的电网设备异常状态风险等级体系，通过主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数，分别确定主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级；根据主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级，分别分析评价其电网设备异常状态特征和异常状态风险。上述确定主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数的方法包含：影响因素包含电网结构α1、设备可靠性α2、供电可靠性α3、气象灾害α4；判断电网结构α1是否符合电网运行结构完整和电网结构要求中的两者之一，若是α1＝0，若否α1＝1；判断设备可靠性α2是否符合设备服役时间超过10年和过去3年内出现过3次及以上的故障或缺陷的两者之一，若是α2＝1，若否α2＝0；判断供电可靠性α3是否符合设备所在的供电区域属于高可靠供电区域和设备所在线路所供的用户中包含高可靠用户的两者之一，若是α3＝1，若否α3＝0；判断是否发生气象灾害，若是α4＝1，若否α4＝0；按式(1)得到设备综合影响系数α：α＝α1∪α2∪α3∪α4(1)。上述主变压器的异常状态的风险等级的确定方法包含：主变压器异常状态的分析指标包含顶层油温越限指标tT和负荷电流越限指标IT；按式(2)进行顶层油温越限指标tT的评价，风险等级STO为：按式(3)进行负荷电流越限指标IT的评价，风险等级STI为：αT为主变压器综合影响系数；I0为主变压器额定负荷电流。若分析评价电网设备为主变压器，则异常状态风险级别ST＝MAX(STO，STI)。上述母线的异常状态的风险等级的确定方法包含：母线异常状态的分析指标包含电压越上限指标UU和电压越下限指标UD；按式(4)进行母线电压越上限指标UU的评价，风险等级SBU为：按下列公式进行母线电压越下限指标UD评价，风险等级SBD为：αB为母线综合影响系数；UMax是预设最大阈值，U22、U32、U42是针对母线电压越上限指标预先计算得到的二级、三级、四级风险的判定阈值；UMin是预设最小阈值，U21、U31、U41是针对母线电压越下限指标预先计算得到的二级、三级、四级风险的判定阈值。若分析评价电网设备为母线，则异常状态风险级别SB＝MAX(SBU，SBD)。上述线路的异常状态的风险等级的确定方法包含：线路异常状态评价指标包含负载率越限指标η和电流异常指标δ；按式(6)进行负载率η越限评价，风险等级SLη为：定义电流异常指标δ＝|(I-IF)/I0|，其中IF为电流预测值，I0为线路额定电流；按式(7)进行电流异常评价，风险等级SLδ为：αL为线路综合影响系数。若分析评价电网设备为线路，则异常状态风险级别SL＝MAX(SLη，SLδ)。一种城市电网异常状态分析系统，其特点是，该系统包含：设备综合影响系数确定模块，其根据预先采集的城市电网的电力系统和外部环境的影响因素，确定主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数；风险等级确定模块，其连接设备综合影响系数确定模块的输出端，用于根据预先建立的电网设备异常状态风险等级体系，通过主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数，分别确定主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级；电网设备异常状态评价模块，其连接风险等级确定模块的输出端，用于根据主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级，分别分析评价其电网设备异常状态特征和异常状态风险。本专利技术城市电网异常状态分析系统及分析方法和现有技术相比，其优点在于，本专利技术利用了来自于电力系统和外部环境的多源信息，设计了城市电网的电力系统和外部环境各类影响因素的多重判据，通过挖掘电网历史运行数据获得部分指标阈值，该方法具有普适性高的特点，提高了电网异常状态评估的有效性，加强了城市电网日常运行风险管理。附图说明图1为本专利技术城市电网异常状态分析方法的方法流程图。具体实施方式以下结合附图，进一步说明本专利技术的具体实施例。如图1所示，公开了一种城市电网异常状态分析方法的实施例，该分析方法包含以下步骤：S1、采集城市电网的电力系统和外部环境数据。从调度自动化系统(SCADA/PMS)、电力管理系统(PMS)、电网地理信息系统(GIS)获取电网结构信息、实时运行信息、电网设备信息等数据。从气象灾害系统获取天气预报信息、灾害预警信息，具体输入数据如表1所示：表1城市电网的电力系统和外部环境数据S2、设计电网设备异常状态风险等级体系。结合各地《电网调度操作规程》和实际运行经验，设备异常状态风险设计为四个等级，依次为四级、三级、二级、一级，风险严重程度逐级递增。四级的特征为：电网设备出现轻微程度异常状态，尚不影响电网安全运行，需要调度员予以关注，但不需要采取预防控制措施。三级的特征为：电网设备出现中等程度异常状态，可能影响电网安全运行，需要调度员予以密切关注，可以采取相应预防控制措施。二级的特征为：电网设备出现严重程度异常状态，很可能影响电网安全运行，需要调度员予以密切关注，必须采取相应预防控制措施。一级的特征为：电网设备已超出安全运行极限，已经影响电网安全运行，可能触发安全保护装置动作，需要电网调度员采取应急管控措施。S3、根据预先采集的城市电网的电力系统和外部环境的影响因素，确定电网设备，例如主变压器、母线和线路，的异常状态风险的设备综合影响系数。影响系数用来评估电力系统和外部环境各因素对电网设备异常状态风险的影响。影响因素具体包括电网结构α1、设备可靠性α2、供电可靠性α3、气象灾害α4四类。S3.1、电网结构α1对电网设备异常状态风险的影响，其判定指标为：1)根据《Q/GDW738-2012配电网规划设计技术导则》中各类型供电区域的推本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市电网异常状态分析方法，其特征在于，该分析方法包含：根据预先采集的城市电网的电力系统和外部环境的影响因素，确定主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数；根据预先建立的电网设备异常状态风险等级体系，通过主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数，分别确定主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级；根据主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级，分别分析评价其电网设备异常状态特征和异常状态风险。

【技术特征摘要】
1.一种城市电网异常状态分析方法，其特征在于，该分析方法包含：根据预先采集的城市电网的电力系统和外部环境的影响因素，确定主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数；根据预先建立的电网设备异常状态风险等级体系，通过主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数，分别确定主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级；根据主变压器、母线和线路的异常状态的风险等级，分别分析评价其电网设备异常状态特征和异常状态风险。2.如权利要求1所述的城市电网异常状态分析方法，其特征在于，所述确定主变压器、母线和线路的异常状态风险的设备综合影响系数的方法包含：影响因素包含电网结构α1、设备可靠性α2、供电可靠性α3、气象灾害α4；判断电网结构α1是否符合电网运行结构完整和电网结构要求中的两者之一，若是α1＝0，若否α1＝1；判断设备可靠性α2是否符合设备服役时间超过10年和过去3年内出现过3次及以上的故障或缺陷的两者之一，若是α2＝1，若否α2＝0；判断供电可靠性α3是否符合设备所在的供电区域属于高可靠供电区域和设备所在线路所供的用户中包含高可靠用户的两者之一，若是α3＝1，若否α3＝0；判断是否发生气象灾害，若是α4＝1，若否α4＝0；按式(1)得到设备综合影响系数α：α＝α1∪α2∪α3∪α4(1)。3.如权利要求1所述的城市电网异常状态分析方法，其特征在于，所述主变压器的异常状态的风险等级的确定方法包含：主变压器异常状态的分析指标包含顶层油温越限指标tT和负荷电流越限指标IT；按式(2)进行顶层油温越限指标tT的评价，风险等级STO为：STO=1,tT≥1152-αT,115>tT≥1053-αT,105>tT≥954-αT,95>tT≥85---(2)]]>按式(3)进行负荷电流越限指标IT的评价，风险等级STI为：STI=1,IT≥1.8I02-αT,1.8I0>IT≥1.5I03-αT,1.5I0>IT≥1.3I04-αT,1.3I0>IT≥I0---(3)]]>αT为主变压器综合影响系数；I0为主变压器额定负荷电流。4.如权利要求3所述的城市电网异常状态分析方法，其特征在于，若分析评价电网设备为主变压器，则异常状态风险级别ST＝MAX(STO，STI)。5.如权利要求1所述的城市电网异常状态分析方法，其特征在于，所述母线的异常状态的风险等级的确定方法包含：母线异常状态的分析指标包含电压越上限指标UU和电压越下限指标UD；按式(4)进行母线电压越上限指标UU的评价，风险等级SBU为：SBU=1,UU≥UMax2-αB,UMax>UU≥U223-&...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁宗相，徐特威，乔颖，顾黎强，张麟，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31