本發(fā)明涉及一種可靠性水平判定方法，具體涉及一種基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法。
背景技術(shù)：
：隨著電網(wǎng)元件的數(shù)量、種類不斷增多，電力系統(tǒng)自動化程度不斷提高，以及用戶對電能質(zhì)量要求的提高，使得電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行、維修等工作面臨極大的挑戰(zhàn)。近年來，國內(nèi)外頻發(fā)的大面積停電事故，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和沉重的社會影響，因此保持電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，不僅僅可以為社會生產(chǎn)帶來效益保障，更可以保證全社會健康穩(wěn)定的發(fā)展。傳統(tǒng)的可靠性評估往往僅考慮單一的或少量的幾種不確定因素，僅計算常規(guī)的電力或電量損失指標(biāo)，且未能給出判定電網(wǎng)可靠性水平的評判標(biāo)準(zhǔn)。一種基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法，考慮了元件可能停運(yùn)的概率、運(yùn)行環(huán)境中的不確定性和多重約束導(dǎo)致的風(fēng)險增加等因素，能計算元件、負(fù)荷點(diǎn)和系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，記錄具體的切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和切負(fù)荷量，并給出了判定電網(wǎng)可靠性水平的一種評判標(biāo)準(zhǔn)，能對電網(wǎng)的靜態(tài)可靠性進(jìn)行較為全面和客觀的評價，對電網(wǎng)的可靠性水平進(jìn)行判定。因此，基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法具有較好的實(shí)際指導(dǎo)意義和應(yīng)用價值。在靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)計算中，需要采用概率可靠性評估模型。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法。本發(fā)明基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法能對電網(wǎng)的靜態(tài)可靠性進(jìn)行較為全面和客觀的評價，對電網(wǎng)的可靠性水平進(jìn)行判定。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：一種基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法，所述方法包括如下步驟：(1)輸入元件的可靠性參數(shù)；(2)搭建電力系統(tǒng)，形成初始狀態(tài)的潮流計算模型，進(jìn)行潮流計算；(3)選擇一個故障事件，計算其發(fā)生的概率；(4)判斷所述電力系統(tǒng)是否解列，若是則根據(jù)解列信息形成子網(wǎng)絡(luò)集，否則在判定電力系統(tǒng)電力供給充足后轉(zhuǎn)入步驟(6)；(5)選擇一個子網(wǎng)絡(luò)，判斷該子網(wǎng)絡(luò)是否采取了有功校正措施；(6)在初始狀態(tài)的潮流計算模型中刪除故障元件，形成故障后的潮流計算數(shù)據(jù)文件，再次進(jìn)行潮流計算；(7)根據(jù)步驟(6)計算結(jié)果進(jìn)行節(jié)點(diǎn)電壓越限和線路過載檢測判斷；(8)輸出節(jié)點(diǎn)電壓越限信息、線路過載信息和節(jié)點(diǎn)負(fù)荷削減量信息；(9)對所有的子網(wǎng)絡(luò)和所有的狀態(tài)進(jìn)行上述步驟分析，并計算系統(tǒng)、負(fù)荷點(diǎn)和元件的可靠性指標(biāo)；(10)結(jié)合電網(wǎng)規(guī)模和可靠性歷史數(shù)據(jù)，確定評價電網(wǎng)靜態(tài)可靠性水平的基準(zhǔn)值，判定電網(wǎng)可靠性水平。優(yōu)選的，所述步驟(1)中，所述可靠性參數(shù)包括元件故障率、故障平均修復(fù)時間、計劃檢修率和計劃檢修時間。優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、平衡節(jié)點(diǎn)、變壓器和線路。優(yōu)選的，所述步驟(4)中，所述解列信息為所述電力系統(tǒng)的一部分和所述電力系統(tǒng)其它部分的聯(lián)系切斷，分成相互獨(dú)立、互不聯(lián)系的部分。優(yōu)選的，所述步驟(5)中，若采取了有功校正措施，則轉(zhuǎn)入步驟(8)輸出節(jié)點(diǎn)負(fù)荷削減量信息；若未采取有功校正措施，則繼續(xù)判斷該子網(wǎng)絡(luò)是否包含了負(fù)荷、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)信息；如果子網(wǎng)絡(luò)包含了負(fù)荷、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)入步驟(6)；否則，將采取校正措施直至子網(wǎng)絡(luò)包含完整的負(fù)荷、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)信息。優(yōu)選的，所述步驟(7)中，所述進(jìn)行節(jié)點(diǎn)電壓越限和線路過載檢測判斷包括，若存在節(jié)點(diǎn)電壓越限或線路過載問題，則采取校正措施，并跳轉(zhuǎn)至步驟(8)。優(yōu)選的，所述步驟(9)中，所述計算系統(tǒng)和負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)的方法，包括如下步驟：步驟9-1、計算系統(tǒng)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的可靠性水平指標(biāo)，公式如下：PSLOLP=ΣP(Xi)=Σi∈SLCΠk=1MP(Xi,k)]]>式中，PSLOLP為停電概率，當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電概率；P(Xi)為系統(tǒng)狀態(tài)的概率分布函數(shù)；P(Xi,k)為元件的概率分布函數(shù)；FSLOLF=Σi∈SLC(P(Xi)(Σk∈Mdownμk-Σk∈Mupλk))]]>式中，F(xiàn)SLOLF為停電頻率，單位：次/年；當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電頻率；SLC為存在切負(fù)荷的系統(tǒng)狀態(tài)集合；Mdown為系統(tǒng)中停運(yùn)元件集合；Mup為系統(tǒng)中運(yùn)行元件集合；μk為修復(fù)率；λk為故障率；PSEPNS=Σi∈SLC(P(Xi)·PS,i)]]>式中，PSEPNS為停電功率期望值，單位：MW；當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電功率期望值；PS,i為第i個系統(tǒng)狀態(tài)的停電電量，單位為：MWh；ESEENS＝PSEPNS·T式中，ESEENS為停電電量期望值，單位：MWh/年；當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電電量期望值；T為研究時段小時數(shù)，一年取8760小時；HSLOLE＝PSLOLP·T式中，HSLOLE為年停電小時數(shù)，單位為：h/年；DSLOLD＝HSLOLE/FSLOLF式中，DSLOLD均次停電時間，單位：h/次；當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電時間期望值；PSAPC＝PSEPNS/FSLOLF式中，PSAPC為均次停電功率，單位：MW/次；ESAEC＝ESEENS/FSLOLF式中，ESAEC為均次停電電量，單位：MWh/次；PSMPC＝max(PS,i)，i＝1,2,...,NLC式中，PSMPC為最大停電功率，單位：MW；NLC為存在切負(fù)荷的系統(tǒng)狀態(tài)的總個數(shù)；ESMEC＝max(ES,i)，i＝1,2,...,NLC式中，ESMEC為最大停電電量，單位：MWh；ES,i為第i個系統(tǒng)狀態(tài)的停電電量，單位：MWh；ISISI＝ESEENS/Lmax×60式中，ISISI為停電嚴(yán)重性指標(biāo)，單位：分鐘；Lmax為系統(tǒng)年峰荷；步驟9-2、計算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的可靠性水平的指標(biāo)，公式如下：PVIO,l=Σi∈SVIO,lP(Xi)=Σi∈SVIO,lΠk=1MP(Xi,k)]]>式中，PVIO,l為負(fù)荷點(diǎn)l存在電壓越界的概率，SVIO,l為負(fù)荷點(diǎn)l存在電壓越界的系統(tǒng)狀態(tài)集合；步驟9-3、計算系統(tǒng)可靠性指標(biāo)在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)間分配情況的平均值指標(biāo)，公式如下：FSYAIF=(Σi=1NLFSLOLFi)/NL]]>式中，F(xiàn)SYAIF為負(fù)荷點(diǎn)平均停電頻率，單位：次/(年.負(fù)荷點(diǎn))；NL為系統(tǒng)中負(fù)荷點(diǎn)個數(shù)；HSYAIH=(Σi=1NLHSLOLEi)/NL]]>式中，HSYAIH為負(fù)荷點(diǎn)年平均停電時數(shù)，單位：h/(年.負(fù)荷點(diǎn))；DSYAID=(Σi=1NLHSLOLEi)/(Σi=1NLFSLOLFi)]]>式中，DSYAID為負(fù)荷點(diǎn)平均停電持續(xù)時間，單位：h/(次.負(fù)荷點(diǎn))；PSYAPC＝PSEPNS/NL式中，PSYAPC為負(fù)荷點(diǎn)平均停電功率，單位：MW/(年.負(fù)荷點(diǎn))；ESYAEC＝ESEENS/NL式中，ESYAEC為負(fù)荷點(diǎn)平均停電電量，單位：MWh/(年.負(fù)荷點(diǎn))；優(yōu)選的，所述步驟(9)中，計算元件可靠性指標(biāo)，公式如下：POL,k=Σi∈SOL,kP(Xi)=Σi∈SOL,kΠj=1MP(Xi,j)]]>式中，POL,k為線路k的過負(fù)荷概率；SOL,k為線路k存在過載的系統(tǒng)狀態(tài)集合；ΔPmax,k＝max(ΔPk,j)，(j＝1,2,...,NOL,k)式中，ΔPk,j為線路k過負(fù)荷量，NOL,k為線路k存在過載的系統(tǒng)狀態(tài)的總個數(shù)，ΔPmax,k為線路k的有功最大過負(fù)荷量。優(yōu)選的，所述步驟(10)中，所述判定電網(wǎng)可靠性水平包括：將可靠性最低的元件不可用率作為閾值，將步驟(9)中所計算的可靠性指標(biāo)與所述閾值做比較，若低于閾值，則認(rèn)為可靠性滿足要求，否則不滿足要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明考慮了元件可能停運(yùn)的概率、運(yùn)行環(huán)境中的不確定性和多重約束導(dǎo)致的風(fēng)險增加等因素，能計算元件、負(fù)荷點(diǎn)和系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，能對電網(wǎng)的靜態(tài)可靠性進(jìn)行較為全面和客觀的評價，記錄具體的切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和切負(fù)荷量、描述系統(tǒng)在不同區(qū)域的失負(fù)荷情況，解決了電網(wǎng)靜態(tài)可靠性評估缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的問題。附圖說明圖1是本發(fā)明提供的一種基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法圖2是元件二狀態(tài)模型圖3是某地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)局部接線圖具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，一種基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法，該方法包括如下步驟：(1)根據(jù)計算需求搭建數(shù)據(jù)；輸入元件可靠性參數(shù)，包括：元件的故障率(次/年)、故障平均修復(fù)時間(小時/次)、計劃檢修率(次/年)、計劃檢修時間(小時/次)等。(2)搭建發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、平衡節(jié)點(diǎn)、變壓器和線路數(shù)據(jù)，形成初始狀態(tài)的潮流計算模型，進(jìn)行潮流計算。(3)選擇一個故障事件，計算其發(fā)生的概率。(4)判斷所述電力系統(tǒng)是否解列，若是則根據(jù)解列信息形成子網(wǎng)絡(luò)集，否則在判定電力系統(tǒng)電力供給充足后轉(zhuǎn)入步驟(6)。(5)選擇一個子網(wǎng)絡(luò)，判斷該子網(wǎng)絡(luò)是否采取了有功校正措施。若采取了有功校正措施，則轉(zhuǎn)入(8)輸出節(jié)點(diǎn)負(fù)荷削減量信息；若未有功校正措施，則繼續(xù)判斷該子網(wǎng)絡(luò)是否包含了負(fù)荷、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)信息。如果子網(wǎng)絡(luò)包含了負(fù)荷、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)入(6)；否則，將采取校正措施直至子網(wǎng)絡(luò)包含完整的負(fù)荷、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn) 和平衡節(jié)點(diǎn)信息。(6)形成BPA潮流數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行故障狀態(tài)下的潮流計算。(7)根據(jù)(6)的計算結(jié)果進(jìn)行節(jié)點(diǎn)電壓越限和線路過載檢查。若存在節(jié)點(diǎn)電壓越限和(或)線路過載問題，則采取校正措施，并轉(zhuǎn)入(8)輸出節(jié)點(diǎn)電壓越限、線路過載信息以及相應(yīng)的負(fù)荷削減量信息。(8)輸出節(jié)點(diǎn)電壓越限信息、線路過載信息、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷削減量信息。(9)對所有的子網(wǎng)絡(luò)和所有的狀態(tài)進(jìn)行上述分析，并計算系統(tǒng)、負(fù)荷點(diǎn)以及元件的可靠性指標(biāo)。(10)結(jié)合電網(wǎng)規(guī)模、可靠性歷史數(shù)據(jù)，確定評價電網(wǎng)靜態(tài)可靠性水平的基準(zhǔn)值，判定電網(wǎng)是否滿足安全性要求。所述步驟(9)中，所述計算系統(tǒng)和負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)的方法，包括如下步驟：步驟4-1、計算系統(tǒng)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的可靠性水平指標(biāo)，公式如下：PSLOLP=ΣP(Xi)=Σi∈SLCΠk=1MP(Xi,k)]]>式中，PSLOLP為停電概率，當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電概率；P(Xi)為系統(tǒng)狀態(tài)的概率分布函數(shù)；P(Xi,k)為元件的概率分布函數(shù)；FSLOLF=Σi∈SLC(P(Xi)(Σk∈Mdownμk-Σk∈Mupλk))]]>式中，F(xiàn)SLOLF為停電頻率，單位：次/年；當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電頻率；SLC為存在切負(fù)荷的系統(tǒng)狀態(tài)集合；Mdown為系統(tǒng)中停運(yùn)元件集合；Mup為系統(tǒng)中運(yùn)行元件集合；μk為修復(fù)率；λk為故障率；PSEPNS=Σi∈SLC(P(Xi)·PS,i)]]>式中，PSEPNS為停電功率期望值，單位：MW；當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電功率期望值；PS,i為第i個系統(tǒng)狀態(tài)的停電電量，單位為：MWh；ESEENS＝PSEPNS·T式中，ESEENS為停電電量期望值，單位：MWh/年；當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指 標(biāo)即為系統(tǒng)停電電量期望值；T為研究時段小時數(shù)，一年取8760小時；HSLOLE＝PSLOLP·T式中，HSLOLE為年停電小時數(shù)，單位為：h/年；DSLOLD＝HSLOLE/FSLOLF式中，DSLOLD均次停電時間，單位：h/次；當(dāng)不考慮動態(tài)切負(fù)荷時，認(rèn)為該指標(biāo)即為系統(tǒng)停電時間期望值；PSAPC＝PSEPNS/FSLOLF式中，PSAPC為均次停電功率，單位：MW/次；ESAEC＝ESEENS/FSLOLF式中，ESAEC為均次停電電量，單位：MWh/次；PSMPC＝max(PS,i)，i＝1,2,...,NLC式中，PSMPC為最大停電功率，單位：MW；NLC為存在切負(fù)荷的系統(tǒng)狀態(tài)的總個數(shù)；ESMEC＝max(ES,i)，i＝1,2,...,NLC式中，ESMEC為最大停電電量，單位：MWh；ES,i為第i個系統(tǒng)狀態(tài)的停電電量，單位：MWh；ISISI＝ESEENS/Lmax×60式中，ISISI為停電嚴(yán)重性指標(biāo)，單位：分鐘；Lmax為系統(tǒng)年峰荷；步驟4-2、計算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的可靠性水平的指標(biāo)，公式如下：PVIO,l=Σi∈SVIO,lP(Xi)=Σi∈SVIO,lΠk=1MP(Xi,k)]]>式中，PVIO,l為負(fù)荷點(diǎn)l存在電壓越界的概率，SVIO,l為負(fù)荷點(diǎn)l存在電壓越界的系統(tǒng)狀態(tài)集合；步驟4-3、計算系統(tǒng)可靠性指標(biāo)在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)間分配情況的平均值指標(biāo)，公式如下：FSYAIF=(Σi=1NLFSLOLFi)/NL]]>式中，F(xiàn)SYAIF為負(fù)荷點(diǎn)平均停電頻率，單位：次/(年.負(fù)荷點(diǎn))；NL為系統(tǒng)中負(fù)荷點(diǎn)個數(shù)；HSYAIH=(Σi=1NLHSLOLEi)/NL]]>式中，HSYAIH為負(fù)荷點(diǎn)年平均停電時數(shù)，單位：h/(年.負(fù)荷點(diǎn))；DSYAID=(Σi=1NLHSLOLEi)/(Σi=1NLFSLOLFi)]]>式中，DSYAID為負(fù)荷點(diǎn)平均停電持續(xù)時間，單位：h/(次.負(fù)荷點(diǎn))；PSYAPC＝PSEPNS/NL式中，PSYAPC為負(fù)荷點(diǎn)平均停電功率，單位：MW/(年.負(fù)荷點(diǎn))；ESYAEC＝ESEENS/NL式中，ESYAEC為負(fù)荷點(diǎn)平均停電電量，單位：MWh/(年.負(fù)荷點(diǎn))；優(yōu)選的，所述步驟(9)中，計算元件可靠性指標(biāo)，公式如下：POL,k=Σi∈SOL,kP(Xi)=Σi∈SOL,kΠj=1MP(Xi,j)]]>式中，POL,k為線路k的過負(fù)荷概率；SOL,k為線路k存在過載的系統(tǒng)狀態(tài)集合；ΔPmax,k＝max(ΔPk,j)，(j＝1,2,...,NOL,k)式中，ΔPk,j為線路k過負(fù)荷量，NOL,k為線路k存在過載的系統(tǒng)狀態(tài)的總個數(shù)，ΔPmax,k為線路k的有功最大過負(fù)荷量。如圖3所示，某地區(qū)電網(wǎng)包含24臺發(fā)電機(jī)，140條輸電線路，104臺變壓器(其中三繞組變有37臺)，53個負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，包含有220kV、110kV這兩層電壓等級。根據(jù)基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法計算得到各可靠性如下表所示。表1系統(tǒng)可靠性指標(biāo)PSLOLPPSEPNS(MW)ESEENS(MWh/y)0.002391690.03809812333.7395HSLOLE(h/y)POL,kPSMPC(MW)20.951280.00136305270表2元件可靠性指標(biāo)(按線路過負(fù)荷概率由大到小)線路名稱POL,kΔPmax,k(MW)BUS33–BUS274.662072e-0045.450000e+001BUS8–BUS301.351481e-0049.710000e+001BUS36–BUS192.106149e-0074.520000e+001BUS33–BUS362.009073e-0076.660000e+001BUS30–BUS321.100947e-0071.140000e+001表3負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)負(fù)荷點(diǎn)年平均停電時數(shù)負(fù)荷點(diǎn)平均停電功率負(fù)荷點(diǎn)平均停電電量1.812997e-0011.788644e-0041.566852表4負(fù)荷節(jié)點(diǎn)可靠性指標(biāo)(按負(fù)荷點(diǎn)停電概率由大到小)節(jié)點(diǎn)名稱PSLOLPPSEPNS(MW)BUS275.765937e-0041.042017e-003BUS95.393999e-0041.519624e-002BUS151.351174e-0042.187986e-003BUS381.351080e-0041.418368e-004BUS11.351080e-0041.620992e-004以單一元件故障(N-1)是否造成系統(tǒng)失穩(wěn)作為衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，閾值為1e-003，上述元件的可靠性參數(shù)均小于閾值，由此可見系統(tǒng)符合安全標(biāo)準(zhǔn)。基于靜態(tài)可靠性概率指標(biāo)的電網(wǎng)可靠性水平判定方法計算比較方便，概念清晰，在實(shí)際電網(wǎng)中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證。最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁1 2 3