本發(fā)明屬于電力調(diào)度領(lǐng)域，特別涉及一種基于動態(tài)N-1分析的調(diào)度員操作風(fēng)險(xiǎn)評估方法。

背景技術(shù)：

電網(wǎng)調(diào)度是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)順利供電、保障電力資源合理分配的重要工作環(huán)節(jié)，調(diào)度員作為電網(wǎng)安全運(yùn)行的指揮者，他們的任何分析、判斷和決定都將對電力系統(tǒng)安全產(chǎn)生不同程度的影響，因此其發(fā)布的每條操作指令都必須符合電網(wǎng)安全運(yùn)行導(dǎo)則，當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度發(fā)令系統(tǒng)已能夠?qū)崿F(xiàn)操作票的自動生成-校荷-發(fā)布功能，但是調(diào)度過程中設(shè)備故障燈不確定因素可能給系統(tǒng)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。

調(diào)度員操作風(fēng)險(xiǎn)評估，是電網(wǎng)運(yùn)行安全分析的重要內(nèi)容。當(dāng)前調(diào)度員操作風(fēng)險(xiǎn)評估均是經(jīng)驗(yàn)型分析為主，其基本特點(diǎn)在于調(diào)度員根據(jù)其人工經(jīng)驗(yàn)對調(diào)度操作可能引起的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。受限于調(diào)度員的經(jīng)驗(yàn)水平，風(fēng)險(xiǎn)評估的精確性和準(zhǔn)確度均難以保證。

實(shí)際上，在調(diào)度操作過程中調(diào)度員會提前編寫調(diào)度操作指令，調(diào)度操作指令順序執(zhí)行過程中電網(wǎng)運(yùn)行方式會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電網(wǎng)事故風(fēng)險(xiǎn)也會隨之改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于超前N-1分析的調(diào)度員操作風(fēng)險(xiǎn)評估方法。該方法的特征在于通過解析調(diào)度操作指令，依據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)的超前評估。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于超前N-1分析的調(diào)度員操作風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其特征在于：通過解析調(diào)度操作指令，依據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)的超前評估，包括以下實(shí)施步驟：

步驟一：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；

步驟二：操作指令解析；

步驟三：N-1故障掃描；

步驟四：事故等級判定；

步驟五：操作風(fēng)險(xiǎn)評估。

進(jìn)一步，所述步驟一）中，所需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)、二次系統(tǒng)策略信息和投入信息、用戶分布數(shù)據(jù)、電力負(fù)荷數(shù)據(jù)、電廠發(fā)電數(shù)據(jù)，所述二次系統(tǒng)包括保護(hù)裝置、備自投裝置、穩(wěn)控裝置。

進(jìn)一步，所述步驟二）中，操作指令解析是按照調(diào)度操作指令執(zhí)行順序，根據(jù)每項(xiàng)操作任務(wù)對電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響變化將其解析，包括如下操作方式：

1）剔除無影響操作

對于不影響電網(wǎng)運(yùn)行方式的操作指令，包括雙套配置的二次系統(tǒng)單套投/退、測量裝置功能投/退、計(jì)量裝置功能投/退、一次設(shè)備停電情況下投/退其相應(yīng)的保護(hù)裝置的操作指令在操作風(fēng)險(xiǎn)評估中均可剔除。

2）合并同類型操作

對于對電網(wǎng)運(yùn)行方式影響相同的操作指令，包括依次斷開待停電線路兩側(cè)斷路器，對處于停電狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行熱備用、冷備用、檢修狀態(tài)之間的倒換等，其對電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響相同，可合并為同一類操作。

3）分解綜合類型操作

對于綜合令類型的操作指令，包括將一段母線負(fù)荷倒至另一段母線，均需要按照其操作順序及其對電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響，將其分解。

進(jìn)一步，在步驟四）中，將電力事故劃分為特大事故、重大事故、較大事故、一般事故四檔。為了便于風(fēng)險(xiǎn)分析，將其數(shù)值化，記特大事故影響值為100，重大事故影響值為80，較大事故影響值為60，一般事故影響值為40。

進(jìn)一步，在步驟五）中，對于N-1故障掃描發(fā)現(xiàn)的每一個(gè)事故風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)，其操作風(fēng)險(xiǎn)按照如下公式計(jì)算：

操作風(fēng)險(xiǎn)=事故等級影響值*故障發(fā)生概率

其中，故障發(fā)生概率為N-1掃描所對應(yīng)的單一元件故障的概率，該概率可根據(jù)該設(shè)備歷史故障情況統(tǒng)計(jì)或者參考國家電網(wǎng)公司或南方電網(wǎng)公司所發(fā)布的設(shè)備故障率。

本發(fā)明的有益效果是：

與傳統(tǒng)的操作風(fēng)險(xiǎn)評估分析方法相比，本發(fā)明通過調(diào)度指令的解析，辨析由于調(diào)度操作導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?，?shí)現(xiàn)對調(diào)度操作每個(gè)階段的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析超前評估，從而能夠有效降低調(diào)度操作引起的事故風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中：

附圖為本發(fā)明的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖所示，本發(fā)明的一種基于動態(tài)N-1分析的調(diào)度員操作風(fēng)險(xiǎn)評估方法，包括以下實(shí)施步驟：

步驟一：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)、二次系統(tǒng)（包括保護(hù)裝置、備自投裝置、穩(wěn)控裝置）策略信息和投入信息、用戶分布數(shù)據(jù)、電力負(fù)荷數(shù)據(jù)、電廠發(fā)電數(shù)據(jù)。

其中，上述數(shù)據(jù)信息中，用戶分布數(shù)據(jù)來源于營銷管理系統(tǒng)；二次策略信息和投入情況來源于保護(hù)主站、穩(wěn)控主站系統(tǒng)；電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)、電力負(fù)荷數(shù)據(jù)、電廠發(fā)電數(shù)據(jù)來源于能量管理系統(tǒng)。

步驟而：操作指令解析

按照調(diào)度操作指令執(zhí)行順序，根據(jù)每項(xiàng)操作任務(wù)對電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響變化將其解析。在進(jìn)行調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)評估過程中，對操作指令的解析包括如下操作方式：

1、剔除無影響操作

對于不影響電網(wǎng)運(yùn)行方式的操作指令，包括雙套配置的二次系統(tǒng)單套投/退、測量裝置功能投/退、計(jì)量裝置功能投/退、一次設(shè)備停電情況下投/退其相應(yīng)的保護(hù)裝置的操作指令在操作風(fēng)險(xiǎn)評估中均可剔除。

2、合并同類型操作

對于對電網(wǎng)運(yùn)行方式影響相同的操作指令，包括依次斷開待停電線路兩側(cè)斷路器，對處于停電狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行熱備用、冷備用、檢修狀態(tài)之間的倒換等，其對電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響相同，可合并為同一類操作。

3、分解綜合類型操作

對于綜合令類型的操作指令，包括將一段母線負(fù)荷倒至另一段母線，均需要按照其操作順序及其對電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響，將其分解。

按照上述三種方式，將順序執(zhí)行的調(diào)度操作指令解析，解析后的每條調(diào)度操作指令均會對電網(wǎng)運(yùn)行方式產(chǎn)生改變，從而導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)變化。

步驟三：N-1故障掃描

解析后的調(diào)度操作指令每一步均會改變電網(wǎng)運(yùn)行方式，必須逐步結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行方式變化，采用N-1故障掃描的方式進(jìn)行分析。其目的在于辨識電網(wǎng)單一元件故障可能導(dǎo)致的事故風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目。

N-1故障掃描是對電力系統(tǒng)單一設(shè)備元件故障情況的模擬，即分析正常方式下單一設(shè)備元件故障退出后整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，掃描的元件類型一般包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、線路等。N-1方式是一種預(yù)想的故障狀態(tài)，要進(jìn)行完整的掃描需要進(jìn)行多次的潮流計(jì)算，時(shí)間很長，如何有效縮短計(jì)算時(shí)間是N-1故障掃描的一個(gè)重要問題。

N-1故障掃描的基礎(chǔ)是電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，常見潮流計(jì)算方法有高斯塞德爾法、牛頓拉夫遜法(又分直角坐標(biāo)法、極坐標(biāo)法、帶二階項(xiàng)法)、PQ分解法、直流潮流法等。本實(shí)施例中，快速進(jìn)行N-1故障掃描的實(shí)現(xiàn)方法包括如下步驟：

1、結(jié)合大型電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)導(dǎo)納矩陣階數(shù)、矩陣結(jié)構(gòu)、矩陣數(shù)值的異同分三級建模；

2、對每個(gè)N-1計(jì)算任務(wù)首先進(jìn)行模型匹配，復(fù)用已有模型，對形成的新模型則根據(jù)后續(xù)待掃描的元件類型和拓?fù)鋵傩?，進(jìn)行復(fù)用性評估，保留必要的計(jì)算過程信息；

3、采用后補(bǔ)償法進(jìn)行掃描計(jì)算；

4、根據(jù)迭代過程中偏差量的變化規(guī)律，在幾種潮流算法間自動切換。

潮流方程的三級建模和模型復(fù)用，即根據(jù)導(dǎo)納矩陣階數(shù)、矩陣結(jié)構(gòu)、矩陣數(shù)值的異同分三級建模，經(jīng)復(fù)用性評估，保留必要的計(jì)算過程信息，與后補(bǔ)償法相結(jié)合，通過模型的匹配減少重復(fù)計(jì)算，以空間換時(shí)間，大幅提高N-1掃描效率。

步驟四：事故等級判定

針對N-1故障掃描發(fā)現(xiàn)的每一個(gè)事故風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)，將電力事故劃分為特大事故、重大事故、較大事故、一般事故四檔。為了便于風(fēng)險(xiǎn)分析，將其數(shù)值化，記特大事故影響值為100，重大事故影響值為80，較大事故影響值為60，一般事故影響值為40。

上述劃分的依據(jù)是按照中華人民共和國國務(wù)院第599號令《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例》（簡稱599號令）中對電網(wǎng)運(yùn)行事故等級的判定要求，計(jì)算其造成的事故等級。

步驟五：操作風(fēng)險(xiǎn)評估

對于N-1故障掃描發(fā)現(xiàn)的每一個(gè)事故風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)，其操作風(fēng)險(xiǎn)按照如下公式計(jì)算：

操作風(fēng)險(xiǎn)=事故等級影響值*故障發(fā)生概率

其中，故障發(fā)生概率為N-1掃描所對應(yīng)的單一元件故障的概率，該概率可根據(jù)該設(shè)備歷史故障情況統(tǒng)計(jì)或者參考國家電網(wǎng)公司或南方電網(wǎng)公司所發(fā)布的設(shè)備故障率。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。