本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)安全風險評估方法，尤其涉及一種惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)風險評估方法。

背景技術：
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的命脈，而電網(wǎng)的穩(wěn)定、高效的運行是社會發(fā)展和人民生產生活正常進行的重要保障。因此，如果電力系統(tǒng)發(fā)生重大事故導致電網(wǎng)的穩(wěn)定性遭到破壞，必然會對整個社會帶來巨大的經(jīng)濟損失。歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，惡劣天氣對電網(wǎng)故障發(fā)生具有巨大的影響，惡劣天氣一直威脅著電網(wǎng)的供電安全。隨著全球氣候的變暖、環(huán)流異常，世界范圍內惡劣天氣越來越頻繁，這給電網(wǎng)安全運行帶來新的更大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的電網(wǎng)靜態(tài)安全評估在分析中一般只重視影響最為嚴重的故障狀態(tài)，而部分故障狀態(tài)出現(xiàn)的概率可能非常小，使得評估結果過于保守，在保證系統(tǒng)有較大全裕度時，卻犧牲了系統(tǒng)的經(jīng)濟性；而且傳統(tǒng)的靜態(tài)安全評估未全面考慮故障出現(xiàn)的可能性和嚴重性，單一方面的考慮使得結果與現(xiàn)實情況往往存在較大偏差。隨著電力市場機制的建立，風險的概念被引入到了電力系統(tǒng)的分析方法中，電力系統(tǒng)的分析方法由以前的確定性方法向不確定性與確定性相結合的研究方式轉變。因此，風險評估結果既能反映故障發(fā)生的概率，又計及故障造成的后果，為電網(wǎng)安全性的度量提供了更準確的表述。然而，目前所進行的電網(wǎng)靜態(tài)安全風險評估研究中，沒有專門針對由惡劣天氣因素引起的電網(wǎng)故障概率計算模型，及相應的惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)安全風險評估方法。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)風險評估方法，能夠分析惡劣天氣下電網(wǎng)故障發(fā)生的概率及引起的靜態(tài)安全風險，為發(fā)現(xiàn)惡劣天氣下電網(wǎng) 潛在風險、提前降低電網(wǎng)運行風險和故障損失提供支持。本發(fā)明采用下述技術方案：一種惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)風險評估方法，包括以下步驟A：選定待評估的電網(wǎng)，并獲得待評估電網(wǎng)的拓撲連接關系、結構參數(shù)、負荷參數(shù)和歷史惡劣天氣下平均故障率，然后進入步驟B；B：對待評估電網(wǎng)進行潮流計算,獲得正常情況下系統(tǒng)的狀態(tài)及潮流分布，然后進入步驟C；C：進行惡劣天氣下的預想故障選取,并計算由該惡劣天氣引起故障的概率，然后進入步驟D；D：在選取的預想故障下進行潮流計算，然后進入步驟E：E：判斷預想故障下潮流計算的結果是否收斂，如果出現(xiàn)潮流收斂，進入步驟H；如果出現(xiàn)潮流不收斂，則進入步驟F；F：切除部分負荷或增加發(fā)電機出力,以維持惡劣天氣引起的故障下電網(wǎng)潮流收斂，然后進入步驟G；G：計算執(zhí)行步驟F操作所損失的負荷值，并在切除部分負荷或增加發(fā)電機出力后重新進行潮流計算，然后進入步驟H；H：計算靜態(tài)安全風險指標和靜態(tài)安全綜合風險指標結果，輸出靜態(tài)安全風險結果。步驟C中，所述的預想故障包括由惡劣天氣引起的N-1單重故障和大范圍惡劣天氣引起的共因失效故障。所述的由惡劣天氣引起的N-1單重故障概率的計算公式為其中，λi為第i條線路或母線在惡劣天氣下的平均故障率，可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到，t為統(tǒng)計時間；所述的由大范圍惡劣天氣引起的共因失效故障概率的計算公式為pg＝P(i)·P(m)，其中，P(i)和P(m)為同一惡劣天氣下 線路或母線i和m停運的概率，P(i)和P(m)的計算公式為ti為惡劣天氣下各元件的故障概率，n為輸電線路邏輯上串聯(lián)的元件個數(shù)。步驟H中，所述的靜態(tài)安全風險指標包括負荷風險R1、節(jié)點或母線電壓越限風險R2和失負荷風險R3。所述的負荷風險R1、節(jié)點或母線電壓越限風險R2和失負荷風險R3的計算公式為Ri＝p·Si；靜態(tài)安全綜合風險指標計算公式為R＝∑Ri＝∑(p·Si)，其中，p為惡劣天氣下預想故障發(fā)生的概率，Si為第i種風險指標的后果值。所述的第i條支路過負荷風險后果值的計算公式為當時，S1i＝0,其中，Pi為第i條支路實際有功功率，Pimax為第i條支路最大傳輸功率，m為待定常數(shù)，取m＝1；多條支路均過負荷的系統(tǒng)過負荷風險后果值為每條支路過負荷風險后果值的總和。所述的第i個節(jié)點或母線電壓越限風險后果值的計算公式為S2i＝(10×(Vmi-0.9))2m，當Vmi＜0.9時，S2i＝0；式中Vmi為第i個節(jié)點或母線的電壓幅值，m為待定常數(shù)，取m＝1。所述的失負荷風險后果值計算公式為S3i＝∑γiPLoss,i，其中，γi為第i個負荷點的負荷重要程度因素，PLoss,i為第i個負荷點負荷損失值。一般工業(yè)負荷γi取1，民用及重要工業(yè)負荷γi取1.5，特殊供電負荷γi取2。本發(fā)明綜合考慮了惡劣天氣引起的故障概率及故障的嚴重性，所提出的靜態(tài)安全指標可用于不同地區(qū)惡劣天氣下電網(wǎng)靜態(tài)安全風險評估，為找出電網(wǎng)在惡劣天氣下靜態(tài)安全中的薄弱環(huán)節(jié)提供有效的分析工具，能夠為惡劣天氣下故障預警提供有利地支持，并降低電網(wǎng)因為惡劣天氣造成的故障損失。附圖說明圖1為本發(fā)明的流程圖。具體實施方式如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟：A：選定待評估的電網(wǎng)，并獲得待評估電網(wǎng)的拓撲連接關系、結構參數(shù)、負荷參數(shù)和歷史惡劣天氣下平均故障率，然后進入步驟B；B：對待評估電網(wǎng)進行潮流計算,獲得正常情況下系統(tǒng)的狀態(tài)及潮流分布，然后進入步驟C；C：進行惡劣天氣下的預想故障選取,并計算由該惡劣天氣引起故障的概率，然后進入步驟D；D：在選取的預想故障下進行潮流計算，然后進入步驟E：E：判斷預想故障下潮流計算的結果是否收斂，如果出現(xiàn)潮流收斂，進入步驟H；如果出現(xiàn)潮流不收斂，則進入步驟F；F：切除部分負荷或增加發(fā)電機出力,以維持惡劣天氣引起的故障下電網(wǎng)潮流收斂，然后進入步驟G；G：計算執(zhí)行步驟F操作所損失的負荷值，并在切除部分負荷或增加發(fā)電機出力后重新進行潮流計算，然后進入步驟H；H：計算靜態(tài)安全風險指標和靜態(tài)安全綜合風險指標結果，輸出靜態(tài)安全風險結果。在本發(fā)明的步驟C中，預想故障包括由惡劣天氣引起的N-1單重故障和大范圍惡劣天氣引起的共因失效故障。在計算故障概率時，由惡劣天氣引起的N-1單重故障概率的計算公式為其中，λi為第i條線路或母線在惡劣天氣下的平均故障率，可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到，t為統(tǒng)計時間；由大范圍惡劣天氣引起的共因失效故障概率的計算公式為pg＝P(i)·P(m)，其中，P(i)和P(m)為同一惡劣天氣下線路或母線i和m停運的概率，P(i)和P(m)的計算公式為ti為惡劣天氣下各元件的故障概率，n為輸電線路邏輯上串聯(lián)的元件個數(shù)。在本發(fā)明的步驟H中，靜態(tài)安全風險指標包括負荷風險R1、節(jié)點或母線電壓越限風險R2和失負荷風險R3。負荷風險R1、節(jié)點或母線電壓越限風險R2和失負荷風險R3的計算公式為Ri＝p·Si；靜態(tài)安全綜合風險指標計算公式為R＝∑Ri＝∑(p·Si)，其中，p為惡劣天氣下預想故障發(fā)生的概率，Si為第i種風險指標的后果值。各個風險指標后果值的計算方法如下：1.第i條支路過負荷風險后果值的計算公式為當時，S1i＝0,其中，Pi為第i條支路實際有功功率，Pimax為第i條支路最大傳輸功率，m為待定常數(shù)，取m＝1；多條支路均過負荷的系統(tǒng)過負荷風險后果值為每條支路過 負荷風險后果值的總和。在第i條支路過負荷風險后果值的計算過程中，容易出現(xiàn)“遮蔽”缺陷現(xiàn)象?！罢诒巍比毕莠F(xiàn)象是指當系統(tǒng)過負荷風險后果值由各元件過負荷風險后果值累加得到時，系統(tǒng)中存在許多重載或小越限情況的過負荷風險后果值可能大于只有一個大越限情況的過負荷風險后果值，然而，存在大越限的情況往往更為嚴重。當支路負載率小于90％時，過負荷風險后果值為0；當支路重載時，負載率在90％到100％之間，此時過負荷風險后果值在0到1之間取值；當支路發(fā)生過載，負載率大于100％時，過負荷風險后果值為大于1的值。此時，過負荷風險后果值不僅可以反映各支路過載的嚴重程度，也可以反映支路重載的嚴重程度。當支路僅發(fā)生重載，但不存在過載情況時，離散型和越限型函數(shù)得到的后果值皆為0，表面系統(tǒng)不存在風險；但事實上，重載的系統(tǒng)在接近極限值的區(qū)域運行，此時的系統(tǒng)隱含了危險，任何擾動都有可能導致系統(tǒng)發(fā)生過載。在重載情況下，連續(xù)型函數(shù)可以得到大于0的后果值，向調度運行人員揭示了系統(tǒng)中的潛在過載風險。因此，在本發(fā)明中，m取值為1，可有效避免“遮蔽”缺陷的出現(xiàn)。2.第i個節(jié)點或母線電壓越限風險后果值的計算公式為S2i＝(10×(Vmi-0.9))2m，當Vmi＜0.9時，S2i＝0；式中Vmi為第i個節(jié)點或母線的電壓幅值，如上所述，m為待定常數(shù)，取m＝1，可有效避免“遮蔽”缺陷的出現(xiàn)。當且僅當節(jié)點電壓幅值等于額定電壓時，第i個節(jié)點或母線電壓越限風險后果值取0；當幅值在規(guī)定的安全范圍內波動時，第i個節(jié)點或母線電壓越限風險后果值在0到1之間取 值；當幅值越出電壓上下限后，第i個節(jié)點或母線電壓越限風險后果值大于1。此時，第i個節(jié)點或母線電壓越限風險后果值不僅可以反映各節(jié)點電壓越限的嚴重程度，也可以反映電壓與電壓上下限間的接近程度，進而揭示潛在的電壓越限風險。3.考慮負荷重要程度不同，失負荷風險后果值計算公式為S3i＝∑γiPLoss,i，其中，γi為第i個負荷點的負荷重要程度因素，一般工業(yè)負荷γi取1，民用及重要工業(yè)負荷γi取1.5，醫(yī)院政府等特殊供電負荷γi取2；PLoss,i為第i個負荷點負荷損失值。