一種電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法，該方法包括：根據(jù)實際電網(wǎng)調(diào)研結(jié)果選取15項電網(wǎng)安全基礎(chǔ)指標(biāo)，結(jié)合指標(biāo)結(jié)構(gòu)性、指標(biāo)適應(yīng)性和量綱一致性確定計算公式；采用層次分析法對15項基礎(chǔ)指標(biāo)在綜合指標(biāo)下的初始權(quán)重進行計算；利用變權(quán)重懲罰函數(shù)對步驟2)得到的權(quán)重進行修正；采用最終權(quán)重對電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)進行計算；電網(wǎng)運行狀態(tài)安全等級劃分及展示；電網(wǎng)安全指標(biāo)運行軌跡圖繪制。本發(fā)明從工程實用化角度篩選電網(wǎng)安全基礎(chǔ)指標(biāo)并設(shè)計計算公式，在層次分析法計算得到各權(quán)重的基礎(chǔ)上引入變權(quán)重懲罰函數(shù)對重載或越限指標(biāo)權(quán)重進行修正，并確定電網(wǎng)當(dāng)前及未來態(tài)勢，以電網(wǎng)安全指標(biāo)運行軌跡圖來為調(diào)度人員提供直觀的電網(wǎng)態(tài)勢監(jiān)視手段。
【專利說明】一種電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力【技術(shù)領(lǐng)域】的確定方法，具體涉及一種電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 特高壓智能電網(wǎng)建設(shè)，特高壓電網(wǎng)、交直流混聯(lián)和新能源的發(fā)展，互聯(lián)電網(wǎng)的復(fù)雜 程度越來越高，電網(wǎng)運行狀態(tài)量和信息量成幾何級數(shù)增長，雖然用常規(guī)分類指標(biāo)逐一表述 電網(wǎng)狀態(tài)，可以翔實反映電網(wǎng)安全情況，卻無法直觀感知電網(wǎng)安全整體情況。當(dāng)系統(tǒng)當(dāng)前突 然遭遇事故或者未來即將發(fā)生危險時，調(diào)度員面對海量數(shù)據(jù)和各種分類指標(biāo)，往往無法及 時準(zhǔn)確感知，這給電網(wǎng)的安全帶來了極大隱患。因此，需要從龐大的電網(wǎng)運行信息中提煉、 綜合，建立起高度概括而又能準(zhǔn)確反映電網(wǎng)整體安全水平的指標(biāo)。
[0003] 本發(fā)明人對現(xiàn)有技術(shù)的大量研究，尤其對于基礎(chǔ)指標(biāo)的選取計算已有較多文獻和 專利等已有技術(shù)進行研究發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)停留在理論研究階段，難于解決實際電網(wǎng)中的中存 在的技術(shù)問題。各研究采用的指標(biāo)計算方法千姿百態(tài)，應(yīng)用在對量綱統(tǒng)一，意義一致要求較 高的綜合指標(biāo)計算中存在困難，需要后期處理。在確定指標(biāo)權(quán)重方面，國內(nèi)外的研究也很 多，有用基于主觀經(jīng)驗的層次分析法、專家法、模糊評價法等，有用基于客觀歷史數(shù)據(jù)的熵 權(quán)法、變異系數(shù)法、主成分分析法等。這些權(quán)重計算方法，在得到指標(biāo)權(quán)重后，直接用于聚合 綜合指標(biāo)，會帶來關(guān)鍵信息湮沒的問題，即某些指標(biāo)的重載和越限因為聚合無法體現(xiàn)在綜 合指標(biāo)的表征上，會給調(diào)度員的監(jiān)視和控制帶來困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法，本 發(fā)明從工程實用化角度篩選電網(wǎng)安全基礎(chǔ)指標(biāo)并設(shè)計了計算公式，在層次分析法計算得到 的各權(quán)重基礎(chǔ)上引入變權(quán)重懲罰函數(shù)對重載或越限指標(biāo)權(quán)重進行修正，根據(jù)設(shè)計的電網(wǎng)運 行狀態(tài)安全等級劃分原則確定電網(wǎng)當(dāng)前及未來態(tài)勢，以包含歷史、當(dāng)前和未來電網(wǎng)態(tài)勢的 電網(wǎng)安全指標(biāo)運行軌跡圖來為調(diào)度人員提供直觀的電網(wǎng)態(tài)勢監(jiān)視手段。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明提供一種電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法，其改進之處在于，所述方法包括下 述步驟：
[0007] 1)選取15項電網(wǎng)安全基礎(chǔ)指標(biāo)，結(jié)合指標(biāo)結(jié)構(gòu)性、指標(biāo)適應(yīng)性和量綱一致性設(shè)計 計算公式；
[0008] 2)用層次分析法計算15項基礎(chǔ)指標(biāo)在電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)下的權(quán)重；
[0009] 3)利用變權(quán)重懲罰函數(shù)確定最終權(quán)重；
[0010] 4)用最終權(quán)重計算電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)；
[0011] 5)劃分及展示電網(wǎng)運行狀態(tài)安全等級；
[0012] 6)繪制電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)運行軌跡圖。
[0013] 進一步地，所述步驟1)中，15項電網(wǎng)安全基礎(chǔ)指標(biāo)包括線路負載率指標(biāo)、變壓器 負載率指標(biāo)、斷面潮流指標(biāo)、頻率指標(biāo)、電壓指標(biāo)、有功備用指標(biāo)、電壓穩(wěn)定指標(biāo)、短路電流 指標(biāo)、靜態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)、靜態(tài)安全分析指標(biāo)、暫態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)、動態(tài)穩(wěn)定阻尼比指標(biāo)、失負荷率指 標(biāo)、斷線率指標(biāo)和負荷變化指標(biāo)；各指標(biāo)的計算表達式如下：
[0014] (1)線路負載率指標(biāo)：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟： 1) 選取15項電網(wǎng)安全基礎(chǔ)指標(biāo)，結(jié)合指標(biāo)結(jié)構(gòu)性、指標(biāo)適應(yīng)性和量綱一致性設(shè)計計算 公式； 2) 用層次分析法計算15項基礎(chǔ)指標(biāo)在電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)下的權(quán)重； 3) 利用變權(quán)重懲罰函數(shù)確定最終權(quán)重； 4) 用最終權(quán)重計算電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)； 5) 劃分及展示電網(wǎng)運行狀態(tài)安全等級； 6) 繪制電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)運行軌跡圖。
2. 如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法，其特征在于，所述步驟1)中，15 項電網(wǎng)安全基礎(chǔ)指標(biāo)為分別按式（1)?（15)表示的指標(biāo)： (1) 線路負載率指標(biāo)：
式中：IH為線路電流值為線路熱穩(wěn)限值；NL為線路總個數(shù)；a i為修正因子， 750kV以上電壓等級的設(shè)備，取1. 2, 500kV電壓等級的設(shè)備，取1. 1，220kV電壓等級的設(shè)備， 取1.0，110kV電壓等級設(shè)備，取0.9,35kV電壓等級設(shè)備，取0.8 ; (2) 變壓器負載率指標(biāo)：
(越限或重載） <2>； 式中：Sti為變壓器視在功率；Stuim為變壓器額定容量；NT為變壓器總個數(shù)；(3) 斷面潮流指標(biāo)：
(越限或重載） <3>； 式中：Psi為斷面?zhèn)鬏敼β剩籔suim為斷面?zhèn)鬏斚拗担籒S為斷面?zhèn)€數(shù)； (4) 頻率指標(biāo)：
式中：f為當(dāng)前系統(tǒng)頻率；fN為額定頻率；Λ 為安全頻率偏差值，取0. 2Hz ; (5) 電壓指標(biāo)：
(_廁 式中％為母線電壓；Vi _和Vi _分別為母線電壓的上限值和下限值；NBUS為母線條 數(shù)； (6) 有功備用指標(biāo)：
式中：PSK為有功旋轉(zhuǎn)備用容量；PSIUim為有功旋轉(zhuǎn)備用容量的最低限值，取系統(tǒng)最大負 荷的10% ;SR表示系統(tǒng)備用； (7) 電壓穩(wěn)定指標(biāo)：
式中：Pd〇為當(dāng)前系統(tǒng)負荷功率；pd_max為連續(xù)潮流算出的系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定最大負荷值； (8) 短路電流指標(biāo)：
式中：ISh〇rt表示短路電流；Imax表示短路電流限額； (9) 靜態(tài)安全分析指標(biāo)
(10) 靜態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)：
式中：匕為某一運行情況下的輸送功率；PM為極限功率； (11) 暫態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)：
式中：Δ 5">?為最大功角差；Δ SSm為功角差最大限值，取180° ; (12) 動態(tài)穩(wěn)定阻尼比指標(biāo)：
式中：η為預(yù)想故障集下系統(tǒng)最小阻尼比；nmin為故障后的特殊運行方式下系統(tǒng)最小 允許阻尼比，取0.01 ; (13) 斷線率指標(biāo)：
式中：NUut為支路切除數(shù)；NLMti().max為系統(tǒng)允許最大斷線率，取0. 2 ; (14) 失負荷率指標(biāo)：
式中：pd^為失負荷功率量；ro為總負荷量；PDMti().max為系統(tǒng)允許最大失負荷率，取 0. 15 ； (15) 負荷變化指標(biāo)：
式中：Pdpeak為負荷峰值；vHse/drop為負荷上升或下降速率，nlim為負荷異常變化率因 子，取 0.005。
3. 如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法，其特征在于，所述步驟3)中，當(dāng)電 網(wǎng)安全基礎(chǔ)指標(biāo)到達懲罰門檻的時候，利用下式（16)表達的變權(quán)重懲罰函數(shù)修正電網(wǎng)安 全基礎(chǔ)指標(biāo)權(quán)重：
式中：w(0)為各基礎(chǔ)指標(biāo)初始權(quán)重；xthrashaLd為重載懲罰門濫；X為基礎(chǔ)指標(biāo)值。
4. 如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法，其特征在于，所述步驟5)中，電網(wǎng) 運行狀態(tài)安全等級劃分為安全區(qū)、預(yù)警區(qū)和危險區(qū)； 在區(qū)域劃分中，分別設(shè)置了五個刻度點："〇"、歷史最好值xhis.best、歷史平均值x his.ave、 懲罰門檻值 Xthreshold 矛口 1 ; " 1"作為安全限值，是電網(wǎng)運行狀態(tài)安全等級的關(guān)鍵刻度點；指標(biāo)超過" 1"認為電網(wǎng)進 入危險區(qū)，需要采取措施，超過"1"的門檻越大，電網(wǎng)越危險； 當(dāng)?shù)竭_懲罰門檻值Xthresh()ld指標(biāo)水平時，電網(wǎng)進入預(yù)警區(qū)，調(diào)度員需要密切留意關(guān)注電 網(wǎng)態(tài)勢； 歷史平均值xhis.ave和歷史最好值xhis.best，分別反映歷史上指標(biāo)的平均水平和最好水 平，起到當(dāng)前和歷史水平的參考對照作用； "〇"是指標(biāo)的最低限值，表達指標(biāo)的最安全狀態(tài)，在〇-xthMsh()ld區(qū)間以內(nèi)是指標(biāo)的安全 區(qū)。 結(jié)合可視化展示，分別將處于安全區(qū)、預(yù)警區(qū)和危險區(qū)的指標(biāo)以綠色、橙色和紅色表 示，便于調(diào)度員捕捉到系統(tǒng)異常指標(biāo)；該電網(wǎng)運行狀態(tài)安全等級劃分方法既用于基礎(chǔ)指標(biāo) 安全等級劃分，也用于綜合指標(biāo)安全等級劃分。
5.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)確定方法，其特征在于，所述步驟6)中，電網(wǎng) 安全運行軌跡圖為一段時間內(nèi)電網(wǎng)安全指標(biāo)的時序圖，描繪歷史、當(dāng)前和未來時段構(gòu)成的 連續(xù)時間段內(nèi)電網(wǎng)安全變化過程； 指標(biāo)曲線圖包含：電網(wǎng)安全指標(biāo)歷史軌跡曲線，反映電網(wǎng)安全歷史指標(biāo)情況；電網(wǎng)安 全當(dāng)前指標(biāo)點，反映電網(wǎng)安全指標(biāo)當(dāng)前值；電網(wǎng)安全未來軌跡曲線，反映電網(wǎng)安全未來一段 時間電網(wǎng)指標(biāo)情況； 每進行一次電網(wǎng)安全綜合指標(biāo)計算會在時間軸上新增當(dāng)前電網(wǎng)運行軌跡點并重新描 繪未來軌跡曲線。
【文檔編號】G06Q50/06GK104252686SQ201410403673
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】徐鵬, 李峰, 楊勝春, 姚建國, 楊爭林, 於益軍, 馮樹海, 王勇, 湯必強, 石飛, 王禮文, 潘玲玲, 李烽, 劉俊, 郭曉蕊 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司南通供電公司