專利名稱：：基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的電力輸電系統(tǒng)，特別是涉及一種對(duì)該電力輸電系統(tǒng)的進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)視、評(píng)估和優(yōu)化的方法。
背景技術(shù)：
：與很多實(shí)際應(yīng)用一樣，本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)也存在著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)安全兩方面的相互制約。一方面，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，用戶希望其電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)越來(lái)越接近系統(tǒng)的穩(wěn)定極限，也就是希望使用效率越高越好，這樣一來(lái)，導(dǎo)致了系統(tǒng)可靠性的下降。另一方面，電力系統(tǒng)不能忽視技術(shù)安全方面的監(jiān)控，電力工業(yè)系統(tǒng)多年來(lái)采用的N-1準(zhǔn)則目前已不足以保持系統(tǒng)合理的可靠性水平，但是對(duì)于更高的電力系統(tǒng)穩(wěn)定邊界N-2或N-3的規(guī)劃原則，在實(shí)際應(yīng)用中，業(yè)界又認(rèn)為其缺乏經(jīng)濟(jì)上的合理性。在這樣的情況下，對(duì)于電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，一種可行的選擇就是在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行中引進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)管理方法，以使系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平保持在可接受的范圍之內(nèi)。因此有必要開(kāi)發(fā)在線概率安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。但是，在線概率安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)能實(shí)時(shí)給出輸電系統(tǒng)短期內(nèi)的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平，需要考慮各種不確定因素，計(jì)算量大，計(jì)算速度要求高。定義于注入功率空間的實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域(PDSR)把安全域表達(dá)為注入功率的線性組合的不等式約束形式，從而可以大大降低概率的安全性評(píng)估計(jì)算量，可使一大類電力系統(tǒng)調(diào)度最優(yōu)化問(wèn)題中暫態(tài)穩(wěn)定約束難以處理這一棘手的問(wèn)題變得十分簡(jiǎn)易。因此有必要基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域以及輸電系統(tǒng)中存在的各種不確定因素，來(lái)實(shí)現(xiàn)輸電系統(tǒng)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。此外，預(yù)防控制和緊急控制措施是對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)有很大影響的，通過(guò)預(yù)防控制和緊急控制措施以及事故集合的合理劃分可以提供最優(yōu)的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平和最優(yōu)的控制方案，用于輔助運(yùn)行人員，通過(guò)綜合考慮經(jīng)濟(jì)和系統(tǒng)安全控制指標(biāo)，進(jìn)行預(yù)防控制和緊急控制決策。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與優(yōu)化方法，首先，通過(guò)建立一種基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和優(yōu)化模型，在動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中計(jì)及了系統(tǒng)安全控制措施和節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響，其次，本發(fā)明借助一種確定和劃分預(yù)想事故集合r-riur2的方法，并以系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)，建立了針對(duì)主導(dǎo)預(yù)想事故集的一種風(fēng)險(xiǎn)控制的最優(yōu)化模型。風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化可分為兩層進(jìn)行，外層為對(duì)預(yù)想控制集合的優(yōu)化(即確定優(yōu)化的(r^r^))，內(nèi)層為針對(duì)一個(gè)既定的事故子集(r^，rj進(jìn)行的綜合安全控制成本的優(yōu)化，最優(yōu)化模型中以實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的臨界超平面為暫態(tài)穩(wěn)定約束。本發(fā)明提出了一種基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，通過(guò)建立基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，在動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中計(jì)及了系統(tǒng)安全控制措施和節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響，該方法包括如下步驟步驟l:從EMS采集所需要的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行事故掃描確定動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的初始預(yù)想事故集；步驟2:基于采集到的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)和預(yù)想事故集中的每個(gè)既定預(yù)想事故，求取實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的臨界超平面系數(shù)；步驟3:按照事故對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全概率的貢獻(xiàn)作為排序指標(biāo)進(jìn)行排序，將初始預(yù)想事故集中事故的動(dòng)態(tài)不安全概率與動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝礶進(jìn)行比較，去除小于動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝档氖鹿剩玫饺缦露x的主導(dǎo)預(yù)想事故集rr:=|Pr(DISn￡,)^式中應(yīng)用超平面形式的實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域計(jì)算動(dòng)態(tài)不安全概率，《為預(yù)想事故集合中的第i個(gè)事故發(fā)生的事件；DIS表示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全；步驟4:將主導(dǎo)預(yù)想事故集r繼續(xù)劃分為兩部分，其中一部分事故需要采取預(yù)防控制措施或緊急控制措施，以保證該預(yù)想事故集中的事故發(fā)生后系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)安全的，這些事故構(gòu)成安全控制事故集C;集合r中不采取預(yù)防控制或緊急控制措施的其它事故構(gòu)成無(wú)安全控制事故集r2，再根據(jù)采取安全控制措施的不同，將安全控制事故集^進(jìn)一步劃分為兩個(gè)子集，預(yù)防控制穩(wěn)定事故集；和緊急控制穩(wěn)定事故集1^，對(duì)^p中的事故采取預(yù)防控制措施保證暫態(tài)穩(wěn)定，對(duì)rie中的事故釆取緊急控制措施保證暫態(tài)穩(wěn)定。；和^e的定義為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中。J《)為事件A的基本實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域，e'為針對(duì)事件《采取的緊急控制措施，f^CE'，e')為采取緊急控制措施e'后的擴(kuò)展實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域，j^y。+;為再調(diào)度后的節(jié)點(diǎn)有功注入向量，y。為再調(diào)度前的節(jié)點(diǎn)有功注入功率向量，《為再調(diào)度功率向量；其中再調(diào)度是指采取預(yù)防控制/緊急控制措施；集合^和r^是針對(duì)注入功率向量y。的期望值所確定的，其中yc是隨機(jī)向量。步驟5:計(jì)算動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率不確定性的影響后，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)由下式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中前兩項(xiàng)為針對(duì)預(yù)想事故集合；和^e中的事故分別采取預(yù)防控制和緊急控制措施的期望控制成本，其根據(jù)控制前的期望注入功率計(jì)算，第三項(xiàng)為計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率不確定性后安全控制無(wú)效的影響，其中第三項(xiàng)的計(jì)算采用實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域(PDSR)的臨界超平面計(jì)算。本發(fā)明還提出了一種基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化方法，通過(guò)確定和劃分預(yù)想事故集合r:^u「2，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制優(yōu)化，建立針對(duì)主導(dǎo)預(yù)想事故集的一種風(fēng)險(xiǎn)控制的最優(yōu)化模型，該方法包括以下步驟-步驟l:首先進(jìn)行初始風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。令初始安全控制預(yù)想事故集合G-r，進(jìn)行預(yù)防控制和緊急控制控制成本優(yōu)化，計(jì)算期望預(yù)防控制成本和期望緊急控制成本、控制無(wú)效影響和系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)；其中預(yù)防控制和緊急控制成本優(yōu)化需要分兩步進(jìn)行，一是求取對(duì)于給定的^p和r's進(jìn)行控制成本的優(yōu)化計(jì)算，即選擇控制總成本最小的預(yù)防控制和緊急控制方案；二是對(duì)預(yù)想事故集合<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(其中^P。r^是空集)進(jìn)行優(yōu)化劃分；步驟2:對(duì)G中的事故按影響大小排序，將其中影響最小的事故并入無(wú)安全控制事故集^中，形成新的安全控制事故集^;步驟3:針對(duì)采取控制措施前的期望運(yùn)行點(diǎn)和新的安全控制事故集C中的預(yù)想事故，重新進(jìn)行綜合控制措施的優(yōu)化計(jì)算，計(jì)算期望預(yù)防控制成本和期望緊急控制成本、控制無(wú)效影響和系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)；步驟4:計(jì)算^中預(yù)想事故由于負(fù)荷不確定性產(chǎn)生的系統(tǒng)控制無(wú)效的風(fēng)險(xiǎn)值和&中預(yù)想事故的風(fēng)險(xiǎn)值，得到系統(tǒng)總的風(fēng)險(xiǎn)；步驟5:判斷系統(tǒng)總的風(fēng)險(xiǎn)是否比上次減小，若減小則轉(zhuǎn)回步驟2，繼續(xù)計(jì)算；否則結(jié)束計(jì)算，輸出系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)值、控制成本、緊急控制措施e、再調(diào)度運(yùn)行點(diǎn)y和安全控制事故集合c等優(yōu)化結(jié)果。其中在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的步驟3和步驟5中采用實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域計(jì)算輸電系統(tǒng)概率安全指標(biāo)和風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，能夠比較容易地計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性，可以極大地降低動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的計(jì)算量，在風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化方法中以實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的臨界超平面為暫態(tài)穩(wěn)定約束。此類約束為線性不等式方程形式，在風(fēng)險(xiǎn)控制優(yōu)化問(wèn)題中非常容易處理暫態(tài)穩(wěn)定約束。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠比較容易地計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性，可以極大地降低動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的計(jì)算量，優(yōu)化模型中以實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的臨界超平面為暫態(tài)穩(wěn)定約束，此類約束為線性不等式方程，在優(yōu)化問(wèn)題中比較容易處理；并且，在實(shí)施效果方面，不僅能夠兼顧電力系統(tǒng)的預(yù)防控制和緊急控制決策等系統(tǒng)安全控制指標(biāo)，而且能夠兼顧電力系統(tǒng)的更大經(jīng)濟(jì)效益的保證。圖1是動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算流程圖2是輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)控制最優(yōu)化計(jì)算流程圖3是IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)與綜合安全控制事故個(gè)數(shù)關(guān)系表1為預(yù)想事故的排序結(jié)果；表2為不同控制方案系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)比較；表3為優(yōu)化后的緊急控制子集和控制措施。具體實(shí)施例方式首先，對(duì)基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的技術(shù)方案的步驟l至步驟4進(jìn)行具體描述步驟1:通過(guò)EMS數(shù)據(jù)接口程序采集所需要的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，例如，包括網(wǎng)絡(luò)的物理接線和潮流分布狀態(tài)，進(jìn)行事故掃描，對(duì)每一個(gè)事故進(jìn)行短時(shí)間仿真，生成該事故的能量裕度特征向量，對(duì)特征向量進(jìn)行聚類分析得到k值，k值大于分界值的故障為嚴(yán)重的事故，由事故掃描的選出的嚴(yán)重事故組成動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的初始預(yù)想事故集；步驟2:基于采集到的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)和預(yù)想事故數(shù)據(jù)集合中的每個(gè)既定預(yù)想事故，求取實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的臨界超平面系數(shù)；確定臨界超平面系數(shù)時(shí)，首先用數(shù)值仿真計(jì)算求解出一個(gè)基本臨界注入點(diǎn)，然后在這個(gè)注入點(diǎn)上，分別通過(guò)對(duì)事故前、事故中和事故后系統(tǒng)進(jìn)行有功功率的小擾動(dòng)分析，推導(dǎo)出動(dòng)態(tài)安全域臨界面的法線方向，進(jìn)而利用點(diǎn)法式的方法確定PDSR的臨界面方程式中A為臨界面方程系數(shù)；A為描述系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定的臨界節(jié)點(diǎn)注入有功功率；步驟3:按照事故對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全概率的貢獻(xiàn)作為排序指標(biāo)進(jìn)行排序，將初始預(yù)想事故集中事故的動(dòng)態(tài)不安全概率與動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝祍進(jìn)行比較，去除小于動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝档氖鹿?，得到如下定義的主導(dǎo)預(yù)想事故集rr:={￡,|Pr(DISn￡,)h}式中應(yīng)用超平面形式的實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域計(jì)算動(dòng)態(tài)不安全概率，《為預(yù)想事故集合中的第i個(gè)事故發(fā)生的事件；DIS表示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全；步驟4:將主導(dǎo)預(yù)想事故集r繼續(xù)劃分為兩部分，其中一部分事故需要采取預(yù)防控制措施或緊急控制措施，以保證該預(yù)想事故集中的事故發(fā)生后系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)安全的，這些事故構(gòu)成安全控制事故集、集合r中不采取預(yù)防控制或緊急控制措施的其它事故構(gòu)成無(wú)安全控制事故集G，再根據(jù)采取安全控制措施的不同，將安全控制事故集c進(jìn)一步劃分為兩個(gè)子集，預(yù)防控制穩(wěn)定事故集^p和緊急控制穩(wěn)定事故集1^，對(duì)；中的事故采取預(yù)防控制措施保證暫態(tài)穩(wěn)定，對(duì)Ce中的事故采取緊急控制措施保證暫態(tài)穩(wěn)定。^P和Ce的定義為rlp:={五,Iy=y。，,)，v,'erjrle:=Iy=y。+"Qd(￡,,e,)，v/e&}式中Q"A)為事件A的基本實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域，e'為針對(duì)事件《采取的緊急控制措施，^w'，e')為采取緊急控制措施e'后的擴(kuò)展實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域，"y。+;為再調(diào)度后的節(jié)點(diǎn)有功注入向量，y。為再調(diào)度前的節(jié)點(diǎn)有功注入功率向量，《為再調(diào)度功率向量；其中再調(diào)度是指采取預(yù)防控制或緊急控制措施；集合和"e是針對(duì)注入功率向量yo的期望值所確定的，其中y。是隨機(jī)向量。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。i動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型i.i動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)的定義動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)是由于事故發(fā)生后系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定產(chǎn)生的。事故發(fā)生后的影響包括切機(jī)、切負(fù)荷以及系統(tǒng)崩漬造成的直接損失和間接損失(社會(huì)、政治影響)。動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)可由下式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(1)式中R表示動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)；DIS表示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全；Im表示影響；y:y。+;為再調(diào)度后的節(jié)點(diǎn)有功注入向量，y。為再調(diào)度前的節(jié)點(diǎn)有功注入功率向量，《為再調(diào)度功率向量；Pr(DISnE,)為給定事件A的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全概率；五,為預(yù)想事故集合中的第/個(gè)事故發(fā)生的事件；r為預(yù)想事故集。式(1)中的Pr(DISn)可由下式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(2)式中Pr(五,)為事件五,發(fā)生的概率；Pr(DISI《)為給定事件A的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全條件概率。式(2)中的第二項(xiàng)的計(jì)算，應(yīng)用超平面形式的實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域，可以比較容易地計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率y的不確定性。1.2預(yù)想事故集合的確定首先從EMS采集所需要的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行事故掃描確定動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的初始預(yù)想事故集。然后按照事故對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全概率的貢獻(xiàn)作為排序指標(biāo)進(jìn)行排序，將初始預(yù)想事故集中事故的動(dòng)態(tài)不安全概率與動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝祍進(jìn)行比較，略去小于動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝档氖鹿剩搭A(yù)想事故集合中只計(jì)入系統(tǒng)不安全概率指標(biāo)貢獻(xiàn)較大的事故，得到如下定義的主導(dǎo)預(yù)想事故集r<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(3)式中f為動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝怠Ｔ诰€安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，還需要對(duì)由式(3)得到的預(yù)想事故集合r繼續(xù)劃分。這里將r分為兩部分，其中，部分事故需要采取預(yù)防控制措施或緊急控制措施，以保證該集合中的事故發(fā)生后系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)安全的，這些事故構(gòu)成集合r;;集合r中不采取預(yù)防控制或緊急控制措施的其它事故構(gòu)成集合S。顯然集合r;中的事故的發(fā)生概率和事故后的動(dòng)態(tài)不安全概率應(yīng)比較大，而集合廠2中的事故的發(fā)生概率和事故后的動(dòng)態(tài)不安全概率相對(duì)較小，因此對(duì)此集合中的事故可以不采取安全控制措施(事實(shí)上不可能對(duì)所有的事故均保證系統(tǒng)安全)。稱集合r;為安全控制事故集，稱集合r^為無(wú)安全控制事故集。能夠采取的安全控制措施包括預(yù)防控制措施和緊急控制措施兩種。根據(jù)釆取安全控制措施的不同，進(jìn)一步可以將預(yù)想事故集合r;分為兩個(gè)子集，分別定義為1)采取預(yù)防控制措施保證暫態(tài)穩(wěn)定事故集rip:={￡,Iy=y0+"，,)，V/e廠}(4)式中)為事故的基本實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域(BPDSR)。2)采取緊急控制措施保證暫態(tài)穩(wěn)定事故集rle:={五Jy=y。+;eQd(五,,e,)，V/er,}(5)式中e,為針對(duì)事件《采取的緊急控制措施，QJ五,，e,)為采取緊急控制措施e,.后的擴(kuò)展實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域(ETOSR)。'由于采取控制措施前的注入功率向量y。是隨機(jī)向量，為了便于進(jìn)行劃分，集合r;和r^是針對(duì)注入y。的期望值所確定的。將集合；和r;分別稱為預(yù)防控制穩(wěn)定事故集和緊急控制穩(wěn)定事故集。對(duì)某些事故采用預(yù)防性控制保證系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，實(shí)際是通過(guò)再調(diào)度等措施改變系統(tǒng)的運(yùn)行點(diǎn)使其拉回到基本實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域內(nèi)；而對(duì)某些事故采用緊急控制措施保證系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，是通過(guò)切機(jī)、切負(fù)荷來(lái)擴(kuò)大基本實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域，從而使運(yùn)行點(diǎn)位于擴(kuò)展實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域內(nèi)。實(shí)際進(jìn)行安全控制時(shí)，為了降低總的安全控制成本可以把兩種控制方法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行。首先用預(yù)防控制把運(yùn)行點(diǎn)^拉到集合；中的預(yù)想事故的安全域的一點(diǎn)j，或接近該域。對(duì)于后一情況，需要為r^中的每一事故選擇一種緊急控制措施，使事故相應(yīng)的擴(kuò)展動(dòng)態(tài)安全域能包含J。本發(fā)明采用綜合控制的方法進(jìn)行安全控制。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>1.3動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算由于當(dāng)事故發(fā)生后系統(tǒng)不會(huì)任其自由發(fā)展，而是會(huì)采取一定的緊急控制措施以盡量減小事故所造成的影響，因此在動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中也需要計(jì)及各種緊急控制的作用和成本。根據(jù)對(duì)預(yù)想事故的分類，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算分為預(yù)防控制成本(影響)，緊急控制成本(影響)和控制無(wú)效事故的影響三種情況。動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算流程如圖1所示。a)預(yù)防控制成本im^(力預(yù)防控制針對(duì)預(yù)防控制事故集合；中的事故進(jìn)行。由于不管預(yù)想的事故是否發(fā)生均需要采取預(yù)防控制，因此取事故發(fā)生概率為l。預(yù)防控制成本包括備用容量成本C^(Z)和再調(diào)度成本c^(g，即有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(6)(2)緊急控制成本Im，￡,，e,)對(duì)事故/采取緊急控制措施e,的控制成本包括停機(jī)和啟動(dòng)成本、替代成本和負(fù)荷中斷成本三部分。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(7)式中Im—,。為替代成本，Imre^,e)為停機(jī)和啟動(dòng)成本，ImM(￡,，e)為負(fù)荷中斷成本。(3)安全控制措施無(wú)效的社會(huì)影響Im°"f(￡,)對(duì)某一事故安全控制無(wú)效造成的社會(huì)損失，需要綜合考慮如下兩方面的因素未供能量損失，社會(huì)和政治影響。Im^(《)可表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(8)式中^為單位損失電量的平均損失價(jià)值，可由電力系統(tǒng)對(duì)以往事故的統(tǒng)計(jì)資料獲得；^為停電時(shí)間；P(/)為停電負(fù)荷總功率；C(五,)為InT'(g)中反映系統(tǒng)安全控制無(wú)效造成的社會(huì)、政治影響的因子。當(dāng)不考慮節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性時(shí)，若預(yù)防控制后的系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)y位于事故￡,的基本實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域nQ/A)內(nèi)，或者對(duì)任一/er^，緊急控制e,后的系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)y。位v'erlp于事故五,的擴(kuò)展實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域QJ五,^,)內(nèi)，則lm。"t(。-0。當(dāng)計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性時(shí)，采取預(yù)防/緊急控制措施后，系統(tǒng)仍有一定的動(dòng)態(tài)不安全概率。因此對(duì)于集合；和IL中的事故，還會(huì)產(chǎn)生一定的控制無(wú)效造成的影響，需要在安全控制措施無(wú)效的影響中計(jì)入這部分影響。根據(jù)式(6)-(8)的計(jì)算，計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率不確定性的影響后，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)重新計(jì)算如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式中前兩項(xiàng)為針對(duì)預(yù)想事故集合1^和]^中的事故分別采取預(yù)防控制和緊急控制措施的期望控制成本(根據(jù)控制前的期望注入功率計(jì)算)，第三項(xiàng)為計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率不確定性后安全控制無(wú)效的影響。2風(fēng)險(xiǎn)控制最優(yōu)化模型顯然不采取任何控制措施時(shí)，安全控制成本最小，事故造成的影響最大；采取一定的控制措施后事故造成的影響會(huì)降低，但需要一定的控制成本。因此計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)時(shí)可以對(duì)采取不同控制措施的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行比較以得出最優(yōu)的控制方案。風(fēng)險(xiǎn)控制最優(yōu)化的計(jì)算步驟如下步驟i:首先進(jìn)行初始風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。令初始安全控制預(yù)想事故集合r,:r，進(jìn)行安全控制成本優(yōu)化，計(jì)算綜合控制成本、控制無(wú)效影響和系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)；步驟2:對(duì)r,中的事故按影響大小排序，將其中影響最小的事故并入無(wú)安全控制事故集G中，形成新的安全控制事故集r"步驟3:針對(duì)采取控制措施前的期望運(yùn)行點(diǎn)和r;中的預(yù)想事故，進(jìn)行預(yù)防控制和緊急控制措施的優(yōu)化計(jì)算，得到優(yōu)化后的期望控制成本/風(fēng)險(xiǎn)；步驟4:計(jì)算r;中預(yù)想事故由于負(fù)荷不確定性產(chǎn)生的系統(tǒng)控制無(wú)效的風(fēng)險(xiǎn)值和r2中預(yù)想事故的風(fēng)險(xiǎn)值，得到系統(tǒng)總的風(fēng)險(xiǎn)；步驟5:判斷系統(tǒng)總的風(fēng)險(xiǎn)是否比上次減小。若減小則轉(zhuǎn)步驟2，繼續(xù)計(jì)算；否則結(jié)束計(jì)算，輸出系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)值、控制成本、緊急控制措施e、再調(diào)度運(yùn)行點(diǎn)y和安全控制事故集合r;等優(yōu)化結(jié)果。系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)控制最優(yōu)化計(jì)算流程如圖2所示。由于對(duì)于給定的節(jié)點(diǎn)注入功率期望值y。和預(yù)想事故集合r，隨著安全控制事故集合中事故數(shù)目的減少，控制成本單調(diào)降低，控制無(wú)效風(fēng)險(xiǎn)單調(diào)增加，因此最優(yōu)解一定存在。由于影響越嚴(yán)重的事故所產(chǎn)生的控制無(wú)效風(fēng)險(xiǎn)越大，因此系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)解(即r;和r2的分割點(diǎn))應(yīng)該在控制無(wú)效風(fēng)險(xiǎn)小的一端。步驟2的處理可以使我們能夠盡快地找到系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)解。優(yōu)化計(jì)算中的預(yù)防控制和緊急控制最優(yōu)化需要分兩步進(jìn)行。一是求取針對(duì)每一種控制措施的控制成本的優(yōu)化計(jì)算，二是對(duì)預(yù)想事故集合r,二r^urk(其中r^nr^是空集)進(jìn)行優(yōu)化劃分。安全性綜合控制優(yōu)化模型是一個(gè)有動(dòng)態(tài)約束的混合非線性雙層優(yōu)化問(wèn)題。外層優(yōu)化決定約束的動(dòng)態(tài)變化，它把預(yù)想事故集r分解為r,p和r^，為內(nèi)層優(yōu)化提供固定的約束集；內(nèi)層優(yōu)化是對(duì)于給定的r;p和r^，選擇控制總成本最小的預(yù)防控制和緊急控制方案。模型中以實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的臨界超平面為暫態(tài)穩(wěn)定約束。此類約束為線性不等式方程，在優(yōu)化問(wèn)題中比較容易處理。3實(shí)施例本實(shí)施例以10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，對(duì)本發(fā)明建立的模型和算法進(jìn)行檢驗(yàn)。系統(tǒng)接線圖如圖3所示。本實(shí)施例的數(shù)據(jù)可以直接輸入。首先由事故掃描程序確定初始預(yù)想事故集，結(jié)果如表1所示。確定預(yù)想事故集合r時(shí)，針對(duì)系統(tǒng)日最大負(fù)荷，計(jì)算N-1、N-2以及N-3事故的動(dòng)態(tài)不安全概率，根據(jù)事故對(duì)系統(tǒng)不安全概率貢獻(xiàn)大小(嚴(yán)重程度和概率大小)的進(jìn)行排序，由動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝荡_定主導(dǎo)預(yù)想事故集r。動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝礶可由運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際情況確定，本實(shí)施例暫定f為1.0xl(T16。預(yù)想事故的排序結(jié)果如表i所示。根據(jù)給定的動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝?主導(dǎo)預(yù)想事故集r由4i個(gè)事故組成，其中有N-1事故17個(gè)，N-2事故18個(gè)，N-3事故6個(gè)。針對(duì)既定的系統(tǒng)拓?fù)?，采用離線計(jì)算的方法確定主導(dǎo)預(yù)想事故集，供在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)使用。圖4給出了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)隨著安全控制事故數(shù)量變化的趨勢(shì)。從圖中可以看出，進(jìn)行安全控制后，一開(kāi)始系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)下降明顯，隨后隨著安全控制預(yù)想事故集合中的事故數(shù)量增加，風(fēng)險(xiǎn)緩慢下降，而安全控制成本逐步增加。當(dāng)進(jìn)行安全控制的事故個(gè)數(shù)為20個(gè)時(shí)，系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到最小。表2給出了按照不同控制方案進(jìn)行系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)控制的比較。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表2中可以看出當(dāng)對(duì)預(yù)想事故不采取控制措施時(shí)，系統(tǒng)的總風(fēng)險(xiǎn)較高，采用預(yù)防控制或緊急控制措施后系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平會(huì)有明顯的下降。通過(guò)對(duì)預(yù)防控制和綜合控制進(jìn)行比較，綜合控制的總控制成本、控制無(wú)效的風(fēng)險(xiǎn)值和系統(tǒng)的總風(fēng)險(xiǎn)均較小，因此采用綜合控制有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)對(duì)預(yù)防控制措施的優(yōu)化，能夠得到再調(diào)度后的系統(tǒng)運(yùn)行工況。通過(guò)對(duì)緊急控制措施的優(yōu)化計(jì)算，可以得到為緊急控制子集中的每個(gè)事故準(zhǔn)備的一套緊急控制措施，當(dāng)事故一旦發(fā)生時(shí)可以采取該緊急措施，使系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行。優(yōu)化后的緊急控制措施可以用于指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行緊急準(zhǔn)備。表3為綜合控制中的緊急控制子集rk和相應(yīng)的緊急控制措施。表3.緊急控制子集事故編號(hào)緊急控制措施ii切除3i號(hào)節(jié)點(diǎn)的i臺(tái)機(jī)~36切除31號(hào)節(jié)點(diǎn)的1點(diǎn)機(jī)49切除31號(hào)節(jié)點(diǎn)的1臺(tái)機(jī)最后以10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為實(shí)施例對(duì)所建立模型的合理性及算法的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。算例表明，采取一定的安全控制措施后可以大大降低系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平，與僅采取預(yù)防控制的風(fēng)險(xiǎn)控制相比較，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的綜合控制效果更好。風(fēng)險(xiǎn)控制優(yōu)化可用于輔助運(yùn)行人員，通過(guò)綜合考慮經(jīng)濟(jì)和系統(tǒng)安全控制指標(biāo)，進(jìn)行預(yù)防控制和緊急控制決策。權(quán)利要求1.一種基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，通過(guò)建立基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，在動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中計(jì)及系統(tǒng)安全控制措施和節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響，該方法包括如下步驟步驟1從EMS采集所需要的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行事故掃描確定動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的初始預(yù)想事故集；步驟2基于采集到的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)和預(yù)想事故集中的每個(gè)既定預(yù)想事故，求取實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的臨界超平面系數(shù)；步驟3按照事故對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全概率的貢獻(xiàn)作為排序指標(biāo)進(jìn)行排序，將初始預(yù)想事故集中事故的動(dòng)態(tài)不安全概率與動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝郸胚M(jìn)行比較，去除小于動(dòng)態(tài)不安全概率截?cái)嚅撝档氖鹿?，得到如下定義的主導(dǎo)預(yù)想事故集ΓΓ＝{Ei|Pr(DIS∩Ei)≥ε}式中應(yīng)用超平面形式的實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域計(jì)算動(dòng)態(tài)不安全概率，Ei為預(yù)想事故集合中的第i個(gè)事故發(fā)生的事件；DIS表示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不安全；步驟4將主導(dǎo)預(yù)想事故集Γ繼續(xù)劃分為兩部分，其中一部分需要采取預(yù)防控制措施或緊急控制措施的事故，以保證該預(yù)想事故集中的事故發(fā)生后系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)安全的，這些事故構(gòu)成安全控制事故集Γ1；集合Γ中不采取預(yù)防控制或緊急控制措施的其它事故構(gòu)成無(wú)安全控制事故集Г2，再根據(jù)采取安全控制措施的不同，將安全控制事故集Г1進(jìn)一步劃分為兩個(gè)子集，預(yù)防控制穩(wěn)定事故集Г1p和緊急控制穩(wěn)定事故集Г1e，對(duì)Г1p中的事故采取預(yù)防控制措施保證暫態(tài)穩(wěn)定，對(duì)Г1e中的事故采取緊急控制措施保證暫態(tài)穩(wěn)定。Г1p和Г1e的定義為2.—種基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化方法，通過(guò)確定和劃分預(yù)想事故集合「=1^^&，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制優(yōu)化，建立針對(duì)主導(dǎo)預(yù)想事故集的一種風(fēng)險(xiǎn)控制的最優(yōu)化模型，該方法包括以下步驟-步驟l:首先進(jìn)行初始風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。令初始安全控制預(yù)想事故集合^=1\進(jìn)行安全控制成本優(yōu)化，計(jì)算期望預(yù)防控制成本和期望緊急控制成本、控制無(wú)效影響和系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)；步驟2:對(duì)^中的事故按影響大小排序，將其中影響最小的事故并入無(wú)安全控制事故集G中，形成新的安全控制事故集1^步驟3:針對(duì)采取控制措施前的期望運(yùn)行點(diǎn)和^中的預(yù)想事故，進(jìn)行綜合控制措施的優(yōu)化計(jì)算，得到優(yōu)化后的期望控制成本/風(fēng)險(xiǎn)。綜合控制措施優(yōu)化分兩步進(jìn)行。一是求取針對(duì)每一種控制措施的控制成本的優(yōu)化計(jì)算，二是對(duì)預(yù)想事故集合^:];ur^進(jìn)行優(yōu)化劃分，其中r^。r^是空集；步驟4:計(jì)算^中預(yù)想事故由于負(fù)荷不確定性產(chǎn)生的系統(tǒng)控制無(wú)效的風(fēng)險(xiǎn)值和「2中預(yù)想事故的風(fēng)險(xiǎn)值，得到系統(tǒng)總的風(fēng)險(xiǎn)；步驟5:判斷系統(tǒng)總的風(fēng)險(xiǎn)是否比上次減小。若減小則轉(zhuǎn)步驟2，繼續(xù)計(jì)算；否則結(jié)束計(jì)算，輸出優(yōu)化結(jié)果。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與優(yōu)化方法，其中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是通過(guò)建立基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，在動(dòng)態(tài)不安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中計(jì)及了系統(tǒng)安全控制措施和節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響；風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化方法是通過(guò)確定和劃分預(yù)想事故集合Γ＝Γ₁∪Γ₂，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制優(yōu)化，建立針對(duì)主導(dǎo)預(yù)想事故集的風(fēng)險(xiǎn)控制的最優(yōu)化模型。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型在輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中能夠計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性，極大地降低動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的計(jì)算量。動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化模型針對(duì)采取控制措施前的期望運(yùn)行點(diǎn)和安全控制預(yù)想事故集Γ₁中的預(yù)想事故，實(shí)現(xiàn)綜合控制措施的優(yōu)化計(jì)算。優(yōu)化計(jì)算結(jié)果可用于進(jìn)行預(yù)防控制和緊急控制決策的指導(dǎo)。文檔編號(hào)H02J3/00GK101282041SQ20081005306公開(kāi)日2008年10月8日申請(qǐng)日期2008年5月9日優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日發(fā)明者余貽鑫,王東濤申請(qǐng)人:天津大學(xué)