一種基于圖論的變電站運行風險評估方法
【專利摘要】一種基于圖論的變電站運行風險評估方法，具體步驟為：數(shù)據(jù)輸入，構(gòu)建變電站運行風險評估的輸入數(shù)據(jù)模塊；使用元件停運模型模塊計算變電站元件停運概率；使用蒙特卡羅模塊模擬變電站元件退出運行的隨機性，形成變電站系統(tǒng)狀態(tài)；對變電站的系統(tǒng)狀態(tài)使用圖論的方法進行連通性識別，判斷負荷點是否與電源點連通；并對變電站運行風險進行評估，計算相應的變電站運行風險指標。本發(fā)明考慮變電站事件發(fā)生的隨機性，使用蒙特卡羅方法抽取了變電站的系統(tǒng)狀態(tài)；提出使用圖論的識別連通性的方法，將變電站主接線風險評估轉(zhuǎn)化成了變電站內(nèi)部負荷點與電源點的連通性識別問題，簡化了分析問題的復雜性；實現(xiàn)了變電站運行風險評估的目的。
【專利說明】—種基于圖論的變電站運行風險評估方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)風險評估領域，具體涉及一種基于圖論的變電站運行風險評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，是變換電壓、接受和分配電能的主要場所，各電壓等級通過變電站連成一個完整的電網(wǎng)，使得電網(wǎng)的投資和建設能夠充分發(fā)揮社會主義市場經(jīng)濟的優(yōu)越性，站在國家資源配置和發(fā)展大戰(zhàn)略的角度來統(tǒng)一規(guī)劃、布局和組織。變電站中相關設備的停運，可能會導致一些負荷點與變電所失去連接，嚴重的甚至造成整個變電站停運，引起停電事故，造成相應的經(jīng)濟損失和社會影響。
[0003]目前對變電站主接線的連通性識別研究主要有三種方法:直接標號法，使用割集理論方法，通過引入圖論的方法。直接標號法雖然過程較為簡單，但對多電源多負荷點的分析有局限性；最小割集法能夠突破單電源點負荷點的限制，易于推廣到多電源點多負荷點的分析，而且通用性強，但分析過程較為復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖論的變電站運行風險評估方法，從圖論的角度對變電站內(nèi)部的連通性進行識別。針對直接標號法和割集理論方法的局限性，本發(fā)明提出使用圖論來解決電氣之間連通性識別問題，該方法由于物理概念清晰，計算過程相對簡單，且進行連通性識別時考慮了電網(wǎng)事件發(fā)生的隨機性，較為合理地評估變電站的運行風險。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:首先，數(shù)據(jù)輸入，構(gòu)建變電站運行風險評估的輸入數(shù)據(jù)模塊；其次使用元件停運模型模塊計算變電站元件停運概率；然后使用蒙特卡羅模塊模擬變電站元件退出運行的隨機性，形成變電站系統(tǒng)狀態(tài)；進而對變電站的系統(tǒng)狀態(tài)使用圖論的方法進行連通性識別，判斷負荷點是否與電源點連通；最后對變電站運行風險進行評估，計算相應的變電站運行風險指標；實現(xiàn)了變電站運行風險評估的目的，對保證變電安全運行具有重要意義。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述一種基于評估對象的電網(wǎng)運行安全風險綜合評估方法的步驟如下:
[0007]第一步，數(shù)據(jù)輸入，構(gòu)建變電站運行風險評估的輸入數(shù)據(jù)模塊；
[0008]輸入數(shù)據(jù)模塊中的數(shù)據(jù)包括變電站元件的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、元件運行年限數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、和網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；其中元件歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、元件運行年限數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)主要用于計算變電站元件的停運概率；網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包含變電站內(nèi)部節(jié)點之間的聯(lián)系信息；
[0009]第二步，計算變電站元件的停運概率；
[0010]元件停運概率的計算是風險評價工作的基礎。變電站由大量的輸電線路、電纜、變壓器、斷路器、隔離開關等設備組成的，元件的停運是變電站存在風險的根本原因。因此計算變電站元件停運概率要綜合考慮元件可修復強迫失效、老化失效及環(huán)境相依失效三方面因素。
[0011]第三步，使用蒙特卡羅方法方法抽取變電站系統(tǒng)狀態(tài)；
[0012]變電站元件停運具有隨機性質(zhì)，站內(nèi)的任意一個元件隨時都有可能退出運行，變電站中的線路、斷路器、變壓器的運行狀態(tài)使用蒙特卡羅方法進行隨機模擬，形成變電站系統(tǒng)狀態(tài)，然后進行連通性識別； [0013]蒙特卡羅抽取系統(tǒng)狀態(tài)步驟為:
[0014](I)通過計算機產(chǎn)生[0，I]之間的隨機數(shù)，同時取得第三步計算的元件失效概率；
[0015](2)將計算機產(chǎn)生的隨機數(shù)與元件的失效概率對比；若隨機數(shù)大于元件失效概率，則該元件處于工作狀態(tài)；否則，元件失效；
[0016](3)對于有η個元件的系統(tǒng)，系統(tǒng)的一個維數(shù)為η的狀態(tài)矢量行矩陣；
[0017](4)判斷是否達到抽樣次數(shù)；若達到，則轉(zhuǎn)第(5)步；否則，返回第(I)步；
[0018](5)統(tǒng)計不同狀態(tài)矢量出現(xiàn)的次數(shù)m(s)；
[0019](6)計算系統(tǒng)狀態(tài)失效概率；
[0020]^) = ^r
M
[0021]式中:M為總的抽樣數(shù)；
[0022]m(s)是在抽樣中系統(tǒng)狀態(tài)s出現(xiàn)的次數(shù)。
[0023]第四步，基于圖論的連通性識別方法；
[0024]由第三步通過Monte Carlo模擬法產(chǎn)生的每一個變電站系統(tǒng)狀態(tài)，都修改相應的變電站鄰接矩陣A，并通過邏輯運算獲得每一個變電站系統(tǒng)狀態(tài)的可達矩陣R。
[0025]求解可達矩陣R步驟如下:
[0026](I)根據(jù)變電站內(nèi)電氣主接線抽象成變電站的圖G ；
[0027](2)根據(jù)變電站圖G的連接信息形成鄰接矩陣A(G)；
[0028](3)根據(jù)下式求取可達矩陣:
[0029]R = A+A2+...+An
[0030]第五步，對變電站運行風險進行評估；
[0031]其風險評估過程為:
[0032](I)根據(jù)第三步方法使用蒙特卡羅方法抽取變電站系統(tǒng)狀態(tài)；
[0033](2)對每一個變電站運行狀態(tài)使用第四步介紹的方法進行連通性識別
[0034](3)根據(jù)(2)識別的結(jié)果，判斷是否有孤立負荷點；若無孤立負荷點，返回第(3)步；否則，轉(zhuǎn)第(4)步；
[0035](4)計算孤立負荷點的失負荷風險；
[0036](5)判斷是否所有狀態(tài)計算完畢；若完成，則轉(zhuǎn)入第(6)步；否則，返回第(3)步；
[0037](6)計算整個變電站的失負荷風險；
[0038]其計算公式為:
[0039]PLC = YupicK

k^K[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種基于圖論的變電站運行風險評估方法，其特征是，所述方法包括下列步驟: 第一步，數(shù)據(jù)輸入，構(gòu)建變電站運行風險評估的輸入數(shù)據(jù)模塊； 輸入數(shù)據(jù)模塊中的數(shù)據(jù)包括變電站元件的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、元件運行年限數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、和網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；其中元件歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、元件運行年限數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)主要用于計算變電站元件的停運概率；網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包含變電站內(nèi)部節(jié)點之間的聯(lián)系信息；第二步，計算變電站元件的停運概率； 元件停運概率的計算是風險評價工作的基礎。變電站由大量的輸電線路、電纜、變壓器、斷路器、隔離開關等設備組成的，元件的停運是變電站存在風險的根本原因，因此計算變電站元件停運概率要綜合考慮元件可修復強迫失效、老化失效及環(huán)境相依失效三方面因素； 第三步，使用蒙特卡羅方法方法抽取變電站系統(tǒng)狀態(tài)； 變電站元件停運具有隨機性質(zhì)，站內(nèi)的任意一個元件隨時都有可能退出運行，變電站中的線路、斷路器、變壓器的運行狀態(tài)使用蒙特卡羅方法進行隨機模擬，形成變電站系統(tǒng)狀態(tài)，然后進行連通性識別； 蒙特卡羅抽取系統(tǒng)狀態(tài)步驟為: (1)通過計算機產(chǎn)生[O，1]之間的隨機數(shù)，同時取得第三步計算的元件失效概率； (2)將計算機產(chǎn)生的隨機數(shù)與元件的失效概率對比；若隨機數(shù)大于元件失效概率，則該元件處于工作狀態(tài)；否則，元件失效； (3)對于有η個元件的系統(tǒng)，系統(tǒng)的一個維數(shù)為η的狀態(tài)矢量行矩陣； (4)判斷是否達到抽樣次數(shù)；若達到，則轉(zhuǎn)第(5)步；否則，返回第(I)步； (5)統(tǒng)計不同狀態(tài)矢量出現(xiàn)的次數(shù)m(s)； (6)計算系統(tǒng)狀態(tài)失效概率； P(S) = M(S)/M
式中:M為總的抽樣數(shù)； m(s)是在抽樣中系統(tǒng)狀態(tài)s出現(xiàn)的次數(shù)； 第四步，基于圖論的連通性識別方法； 由第三步通過Monte Carlo模擬法產(chǎn)生的每一個變電站系統(tǒng)狀態(tài)，都修改相應的變電站鄰接矩陣A，并通過邏輯運算獲得每一個變電站系統(tǒng)狀態(tài)的可達矩陣R ； 求解可達矩陣R步驟如下: (1)根據(jù)變電站內(nèi)電氣主接線抽象成變電站的圖G； (2)根據(jù)變電站圖G的連接信息形成鄰接矩陣A(G)； (3)根據(jù)下式求取可達矩陣:
R = A+A2+…+An 第五步，對變電站運行風險進行評估； 其風險評估過程為: (1)根據(jù)第三步方法使用蒙特卡羅方法抽取變電站系統(tǒng)狀態(tài)； (2)對每一個變電站運行狀態(tài)使用第四步介紹的方法進行連通性識別； (3)根據(jù)(2)識別的結(jié)果，判斷是否有孤立負荷點；若無孤立負荷點，返回第(3)步；否貝U，轉(zhuǎn)第(4)步； (4)計算孤立負荷點的失負荷風險； (5)判斷是否所有狀態(tài)計算完畢；若完成，則轉(zhuǎn)入第(6)步；否則，返回第(3)步； (6)計算整個變電站的失負荷風險； 其計算公式為:
【文檔編號】G06Q50/06GK103606110SQ201310512011
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】張忠會, 謝義苗, 何樂彰, 王卉, 許威, 何葉, 張琪琪, 胡一波, 萬東, 李玉婷 申請人:南昌大學