一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)運行方式風(fēng)險評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的 電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快以及經(jīng)濟水平的不斷提高，社會用電負荷越來越 大，快速增長的用電負荷給電力系統(tǒng)帶來沉重的壓力。目前，地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度工作中需要人工 進行運行方式的風(fēng)險評估，這種方式不僅工作量大，還可能造成遺漏。為了防止人工進行運 行方式評估所造成遺漏，有必要開發(fā)地區(qū)電網(wǎng)運行方式風(fēng)險評估自動評估當(dāng)前方式下的運 行風(fēng)險，篩選出存在事故隱患的薄弱環(huán)節(jié)并給出直觀的量化評估結(jié)果，并以圖形界面的形 式直觀顯示給調(diào)度員，生成事故風(fēng)險評估報告，從而及時提醒調(diào)度員采取必要措施，保障電 網(wǎng)的安全運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種計及設(shè)備健康 狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估方法、裝置及系統(tǒng)，以實現(xiàn)對電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險進行評 估。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方 式的風(fēng)險評估方法，依次包括以下步驟：
[0005] 步驟一：建立電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲模型，利用數(shù)據(jù)庫中預(yù)存儲的解析后的當(dāng)前電網(wǎng)拓 撲數(shù)據(jù)生成用于風(fēng)險評估的電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)；
[0006] 步驟二：導(dǎo)入檢修計劃中檢修設(shè)備及其停運時間，生成實時的網(wǎng)絡(luò)拓撲模型，依據(jù) 所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及導(dǎo)入的檢修計劃中檢修設(shè)備及其停運時間，將所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)中 與所述檢修設(shè)備匹配的設(shè)備刪除，將從所述數(shù)據(jù)庫獲取的當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)中檢修設(shè)備的 狀態(tài)改為檢修狀態(tài)；其中，當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、各設(shè)備的運行狀態(tài)等；
[0007] 步驟三：預(yù)設(shè)故障N-I掃描，對電網(wǎng)中運行的設(shè)備進行N-I掃描，即預(yù)設(shè)元件故障， 查看故障后電網(wǎng)的運行狀態(tài)；
[0008] 步驟四：采用"點集收縮算法"尋找復(fù)電的路徑L，如果在N-I掃描過程中出現(xiàn)失壓 情況，則采用"點集收縮算法"尋找復(fù)電路徑；
[0009] 步驟五：計算采用路徑L的復(fù)電幾率&，結(jié)合采集的電網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)評估得出 各元件健康狀態(tài)，通過斷路器的潛在失效幾率計算得出故障后失壓區(qū)域復(fù)電的幾率；其具 體如下式：（1)~（2)所示：

[0012] 式中&為對第k個元件故障時通過操作路徑L對失壓區(qū)域復(fù)電的成功幾率，L為 恢復(fù)失壓區(qū)域的復(fù)電路徑，i為該路徑上的斷路器，A1S斷路器i的潛在失效幾率。GkS 失壓區(qū)域的復(fù)電幾率，其值為所有復(fù)電路徑成功率的最大值。
[0013] 步驟六：采用量化風(fēng)險評估算法計算電網(wǎng)運行風(fēng)險，得出電網(wǎng)運行方式N-I的量 化風(fēng)險評估結(jié)果；采用Var風(fēng)險量化評估模型給出具體的量化評估結(jié)果。其大小為：
[0015] 其中R為量化的風(fēng)險評估結(jié)果，Gk為對第k個元件故障時的復(fù)電成功幾率，F(xiàn)f si為 第k個元件故障時的損失負荷大小，D為電網(wǎng)中所有元件的集合。其值具體大小由公式（4) 求得。
[0017] 式（4)中P為故障后會造成負荷損失的元件集合，flc]SS為存在失壓情況的區(qū)域負 荷，T為不會造成負荷損失的元件集合。
[0018] 步驟七：給出量化評估結(jié)果和失壓事故預(yù)想案例，生成檢修時電網(wǎng)運行方式的風(fēng) 險評估報告。
[0019] 優(yōu)選的，還包括計算斷路器潛在失效幾率，用于計算采用路徑L的復(fù)電幾率GL，其 方法步驟如下：
[0020] 步驟一：統(tǒng)計斷路器的額定開斷次數(shù)N、額定開斷電流Ie、已開斷次數(shù)以及每次開 斷的電流大小。
[0021] 步驟二：根據(jù)以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)斷路器的開斷次數(shù)與開斷電流的關(guān)系，計算出斷路器 目前存在的磨損，其計算公式如下式（5)所示：
[0023] 其中Si為斷路器第i次開斷的磨損（由第i次開斷的電流和廠商提供的參數(shù)得 到）。N為該斷路器的額定開斷次數(shù)，M為開斷額定電流時的磨損。
[0024] 步驟三：統(tǒng)計斷路器前五年的歷史故障率，并取出五年中該斷路器故障率的最大 值λ_與最小值λ _。
[0025] 步驟四：根據(jù)斷路器的歷史故障率與斷路器磨損狀態(tài)計算其潛在失效幾率，其具 體計算公式如下式（6)所示：
[0026] 入=[(λ mx- λ _) Σ Qs+ λ _] X 100 % (6)
[0027] 優(yōu)選的，所述解析后的當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的獲取過程包括 以下步驟：
[0028] 步驟一：從數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)獲取當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù) 據(jù)；其中，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)系 統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān) 視和控制。
[0029] 步驟二：對所述當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)進行解析；當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)解析后的數(shù)據(jù)包 括：電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)和拓撲連接關(guān)系。
[0030] 步驟三：將解析后的當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及所述當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)存入到所述數(shù) 據(jù)庫。檢修時電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估數(shù)據(jù)也存入到數(shù)據(jù)庫中。
[0031] -種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估裝置，包括：
[0032] 拓撲管理模塊，用于利用數(shù)據(jù)庫中預(yù)存儲的解析后的當(dāng)前電網(wǎng)圖譜數(shù)據(jù)生成用于 風(fēng)險評估的電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)；
[0033] 拓撲修改模塊，用于依據(jù)所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及導(dǎo)入的檢修計劃中檢修設(shè)備及其 停運時間，將所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)與所述檢修設(shè)備匹配的設(shè)備刪除；
[0034] 檢修狀態(tài)修改模塊；用于將從所述數(shù)據(jù)庫獲取的當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)中檢修設(shè)備的 狀態(tài)改為檢修狀態(tài)；
[0035] 拓撲生成模塊，用于由刪除設(shè)備后的電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)與標注有檢修狀態(tài)的當(dāng)前電網(wǎng) 運行數(shù)據(jù)，生成檢修時的拓撲數(shù)據(jù)；
[0036] 風(fēng)險評估模塊，用于將所述檢修時的拓撲數(shù)據(jù)與相對應(yīng)的風(fēng)險評估分析模型中的 數(shù)據(jù)進行對比，對檢修時電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險進行評估；
[0037] 報告生成模塊，用于生成檢修時電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估報告。
[0038] -種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估系統(tǒng)，包括：上述的風(fēng)險評估 裝置和服務(wù)器，所述服務(wù)器包括：
[0039] 數(shù)據(jù)接口模塊，用于從數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)獲取當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及當(dāng)前 電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)；
[0040] 數(shù)據(jù)解析模塊，用于對所述當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)進行解析；
[0041] 數(shù)據(jù)庫模塊，用于將解析后的當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及所述當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)存入 到所述數(shù)據(jù)庫。
[0042] 優(yōu)選的，所述當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)的格式為CIM文件格式。
[0043] 優(yōu)選的，所述當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的格式為E文件格式。
[0044] 從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方 式的風(fēng)險評估方法、裝置及系統(tǒng)，利用當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)、當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)以及導(dǎo)入的檢 修計劃中檢修設(shè)備及其停運時間，生成檢修時的拓撲數(shù)據(jù)，通過將電網(wǎng)的拓撲數(shù)據(jù)代入到 "計及設(shè)備健康狀態(tài)的風(fēng)險評估分析模型"中進行分析，對電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險進行評估， 從而實現(xiàn)包含檢修時間跨度的實時電網(wǎng)運行風(fēng)險評估，對未發(fā)生的故障進行預(yù)測和量化評 估，以便電網(wǎng)運行和管理人員合理安排檢修時序以及時采取有效措施降低電網(wǎng)失壓，確保 對用戶的可靠性供電以及電力設(shè)備運行的安全性。
【附圖說明】
[0045] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：
[0046] 圖1為本發(fā)明一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估方法流程圖；
[0047] 圖2為本發(fā)明解析后的當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的獲取過程方 法流程圖；
[0048] 圖3為本發(fā)明一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0049] 圖4為本發(fā)明一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0050] 圖5為本發(fā)明另一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 示意圖。
【具體實施方式】
[0051] 如圖1所示，一種計及設(shè)備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估方法，依次包括 以下步驟：
[0052] Sll :建立電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲模型，利用數(shù)據(jù)庫中預(yù)存儲的解析后的當(dāng)前電網(wǎng)拓撲數(shù) 據(jù)生成用于風(fēng)險評估的電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)；
[0053] S12:導(dǎo)入檢修計劃中檢修設(shè)備及其停運時間，生成實時的網(wǎng)絡(luò)拓撲模型，依據(jù)所 述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及導(dǎo)入的檢修計劃中檢修設(shè)備及其停運時間，將所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)中與 所述檢修設(shè)備匹配的設(shè)備刪除，將從所述數(shù)據(jù)庫獲取的當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)中檢修設(shè)備的狀 態(tài)改為檢修狀態(tài)；其中，當(dāng)前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、各設(shè)備的運行狀態(tài)等；
[0054] S13 :預(yù)設(shè)故障N-I掃描，對電網(wǎng)中運行的設(shè)備進行N-I掃描，即預(yù)設(shè)元件故障，查 看故障后電網(wǎng)的運行狀態(tài)；
[0055] S14 :采用"點集收縮算法"尋找復(fù)電的路徑L，如果在N-I掃描過程中出現(xiàn)失壓情 況，則采用"點集收縮算法"尋找復(fù)電路徑；
[0056] S15 :計算采用路徑L的復(fù)電幾率心，結(jié)合采集的電網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)評估得出各元 件健康狀態(tài)，通過斷路器的潛在失效幾率計算得出故障后失壓區(qū)域復(fù)電的幾率；其具體如 下式：（1)~⑵所示：
[0059] 式中Gf為對第k個元件故障時通過操作路徑L對失壓區(qū)域復(fù)電的成功幾率，L為 恢復(fù)失壓區(qū)域的復(fù)電路徑，i為該路徑上的斷路器，A1S斷路器i的潛在失效幾率。GkS 失壓區(qū)域的復(fù)電幾率，其值為所有復(fù)電路徑成功率的最大值。
[0060] S16 :采用量化風(fēng)險評估算法計算電網(wǎng)運行風(fēng)險，得出電網(wǎng)運行方式N-I的量化風(fēng) 險評估結(jié)果；采用Var風(fēng)險量化評估模型給出具體的量化評估結(jié)果。其大小為：
[0062] 其中R為量化的風(fēng)險評估結(jié)果，Gk為對第k個元件故障時的復(fù)電成功幾率，GL為 第k個元件故障時的損失負荷大小，D為電網(wǎng)中所有元件的集合。其值具體大小由公式（4) 求得。 LziN 丄 UD 丄 OiID 乙丄 /I /·! _ u/ u
[0064] 式（4)中P為故障后會造成負荷損失的元件集合，flDSS為存在失壓情況的區(qū)域負 荷，T為不會造成負荷損失的元件集合。
[0065] S17 :給出量化評估結(jié)果和失壓事故預(yù)想案例，生成檢修時電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評 估報告。
[0066] 優(yōu)選的，還包括計算斷路器潛在失效幾率，用于計算采用路徑L的復(fù)電幾率GL