一种基于静态安全域的电力系统风险评估方法

技术领域

本发明涉及风险评估技术领域，特别涉及一种基于静态安全域的电力系统风险评估方法。

背景技术

我国目前已经成为世界第二大经济体，随着社会的数字化程度越来越高，社会对电力的需求越来越强，对电能的质量要求也越来越高。然而目前随着煤炭、石油等一次能源的日趋枯竭，能源的供应日益紧张，电网经常在重负荷、临近稳定极限的状态下运行，电网各项指标越限情况和停电事故时有发生，导致的后果会严重影响电力用户和整个社会对电能的正常使用，造成难以估计的经济损失。而且我国电网的格局是西电东送、南北互联，因此各个区域电网在结构上的整体性越来越强，同时各个区域电网彼此间的依赖性也越来越强，一旦电网出现重大事故，事故的连锁反应会波及其他电网，事故的规模和造成的损失都将是非常巨大的。因此，实现大规模互联电网稳定、安全和经济的运行是一个重要而棘手的问题。

为了保证电力系统的正常运行，对电力系统在线实时安全监视、防御和优化的方法妆造有利条件，对电力系统安全稳定性进行分析很有必要，逐点法是对电力系统安全性和稳定性进行分析的传统方法，已经在电力系统中得到广泛应用。逐点法可以根据系统某种故障状态的运行点进行仿真计算，得出系统能否安全稳定运行的结论。逐点法具有一定的优势，使其在电力系统中得到广泛应用，但是逐点法也有很多不足，逐点法不能对系统的整体安全稳定水平做出评估，例如系统当前运行点与安全稳定边界的相对关系等等。因此，本申请提供了一种基于静态安全域的电力系统风险评估方法来满足需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于静态安全域的电力系统风险评估方法，能够实现电网有功率注入下电力系统运行以及电网在无功率注入下电力系统运行是否存在风险的有效评估，为电力系统的在线安全监视、防御和优化提供有利条件。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种基于静态安全域的电力系统风险评估方法，包括以下流程：

流程S1：电力系统基本信息获取，获取电力系统中电网的变电、输电以及配电信息；

流程S2：构建电力系统安全域，根据流程S1获取的电力系统基本信息，构建可供电力系统能够安全稳定运行的区域；

流程S3：有功静态安全域风险评估，求得电网在有功率注入下电力系统静态安全域区域，并以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，评估有功率注入下电力系统静态安全域区域边界是否存在风险；

流程S4：无功静态安全域风险评估，求得电网在无功率注入下电力系统安全运行区域，并以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，评估无功率注入下电力系统静态安全域区域边界是否存在风险。

在进一步的实施例中，流程S1：电力系统基本信息获取具体包括以下步骤：

步骤S101：电网能源供应信息获取，包括发电站发电方式、总发电量以及平均发电量；

步骤S102：电网输送信息获取，包括电网线路的电流、电压限量以及线路损耗信息；

步骤S103：电网节点信息获取，包括节点连接各个区域电网的信息、各个区域电网之间通过该节点输送电量信息以及该节点电压电流最大限量信息。

步骤S104：电网承载信息获取，包括电网稳定状态下电力输送信息和电网临近稳定极限状态下电力输送信息。

在进一步的实施例中，流程S2：构建电力系统安全域具体包括以下步骤：

步骤S201：安全状态安全域构建，具体为电力系统整体能够安全稳定运行的区域，提供电力系统当前运行点与安全稳定边界的相对位置关系，确定电力系统当前的安全稳定裕度和最优控制策略，当系统运行点处于不安全状态的区域时，可以通过预防控制措施将系统运行点拉回至安全状态的区域；

步骤S202：紧急状态安全域构建，具体为电力系统临近稳定极限状态下能够运行的安全区域，当系统运行点处于紧急状态的区域时，可以通过紧急控制将步骤S201构建的安全状态下安全域的安全区域增大，使得安全区域能够包含当前系统的运行点。

在进一步的实施例中，流程S3：有功静态安全域风险评估包括S301全域评估、S302响应域评估两种形式；

S301全域评估为有功率注入下求得电网全域安全域，进行全域风险评估；

S302响应域评估为有功率注入下求得电网功率注入响应部分安全域，进行响应域的风险评估。

在进一步的实施例中，S301全域评估、S302响应域评估两种形式均采用以下步骤：

步骤S311：电网节点评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，判断有功率注入下电网各个节点运行点是否在安全区域内，评估电网节点有功运行风险；

步骤S312：电网支路评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，判断有功率注入下电网各个支路运行点是否在安全区域内，评估电网支路有功运行风险；

步骤S313：电网整体评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，结合步骤S311中电网节点有功运行风险以及步骤S312中电网支路有功运行风险，判断有功率注入下电网整体运行点是否在安全区域内，评估电网整体的有功运行风险。

在进一步的实施例中，流程S4：无功静态安全域风险评估，具体包括以下步骤：

步骤S401：电网节点评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，判断无功率注入下电网各个节点运行点是否在安全区域内，评估电网节点无功运行风险；

步骤S402：电网支路评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，判断无功率注入下电网各个支路运行点是否在安全区域内，评估电网支路无功运行风险；

步骤S403：电网整体评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，结合步骤S401中电网节点无功运行风险以及步骤S402中电网支路无功运行风险，判断无功率注入下电网整体运行点是否在安全区域内，评估电网整体的无功运行风险。

综上，本发明的技术效果和优点：

本发明结构合理，通过获取电力系统基本信息为数据支撑，构建电力系统安全域作为电力系统的评价标准，能够实现对电网有功率注入下电力系统运行以及电网在无功率注入下电力系统运行是否存在风险的有效评估。通过构建电力系统整体能够安全稳定运行的安全区域和电力系统临近稳定极限状态下能够运行的安全区域，能够提供电力系统当前运行点与安全稳定边界的相对位置关系，以便于确定电力系统当前的安全稳定裕度和最优控制策略，当系统运行点处于不安全状态的区域时，可以通过预防控制措施将系统运行点拉回至安全状态的区域；当系统运行点处于紧急状态的区域时，可以通过紧急控制将电力系统安全域的安全区域增大，使得安全区域能够包含当前系统的运行点，为电力系统的综合有效评估提供有利条件。通过以全域评估和响应域评估两种形式实现电力系统有功静态安全域风险评估，能够在获得在电力系统各种运行情况下的风险评估结果，为电力系统的在线安全监视、防御和优化提供有利条件。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体流程图；

图2为本发明电力系统基本信息获取的流程图；

图3为本发明构建电力系统安全域的流程图；

图4为本发明有功静态安全域风险评估的流程图；

图5为本发明无功静态安全域风险评估的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：参考图1-图5所示的一种基于静态安全域的电力系统风险评估方法，包括以下流程：

流程S1：电力系统基本信息获取，获取电力系统中电网的变电、输电以及配电信息；

具体的，在本实施例中流程S1：电力系统基本信息获取具体包括以下步骤：

步骤S101：电网能源供应信息获取，包括发电站发电方式、总发电量以及平均发电量；发电方式包括火力发电、水力发电、风力发电、核发电。

步骤S102：电网输送信息获取，包括电网线路的电流、电压限量以及线路损耗信息；

步骤S103：电网节点信息获取，包括节点连接各个区域电网的信息、各个区域电网之间通过该节点输送电量信息以及该节点电压电流最大限量信息，在实际电网运行中，节点电压约束是最为基本的安全约束之一，电压太接近边界将使系统承受负荷波动的能力降低，造成无功调节设备的频繁动作，所以节点电压越限时电网中重要的风险评估信息，为了保证用电设备的正常使用，在电力系统设计制造时规定其都有一个额定电压，电压偏离额定电压过多将对用电设备产生不良影响，当电压过高或过低时，不仅用电设备不能正常工作，电力系统本身也会受到不利的影响。当电压降低时，系统的网损增加，甚至可能会危及电力系统的电压稳定甚至发生电压崩溃；当电压过高时，各种电力系统元件的绝缘可能受到损害，带来安全隐患，还可能增加电晕损耗等。当系统无功不足、电压水平较低时，系统的电压稳定非常脆弱，可能因为外部扰动导致电压崩溃，甚至导致系统瓦解的严重事故，因此电网各个节点信息的获取尤为重要。

步骤S104：电网承载信息获取，包括电网稳定状态下电力输送信息和电网临近稳定极限状态下电力输送信息，能够反应电网的运行稳定情况，当电网经常在重负荷、临近稳定极限的状态下运行时，电网各项指标越限情况和停电事故将会频发。

流程S2：构建电力系统安全域，根据流程S1获取的电力系统基本信息，构建可供电力系统能够安全稳定运行的区域；

具体的，在本实施例中，流程S2：构建电力系统安全域具体包括以下步骤：

步骤S201：安全状态安全域构建，具体为电力系统整体能够安全稳定运行的区域，提供电力系统当前运行点与安全稳定边界的相对位置关系，进而便于确定电力系统当前的安全稳定裕度和最优控制策略，当系统运行点处于不安全状态的区域时，可以通过预防控制措施将系统运行点拉回至安全状态的区域；

步骤S202：紧急状态安全域构建，具体为电力系统临近稳定极限状态下能够运行的安全区域，当系统运行点处于紧急状态的区域时，可以通过电力系统紧急控制方案将步骤S201构建的安全状态下安全域的安全区域增大，使得安全区域能够包含当前系统的运行点。

流程S3：有功静态安全域风险评估，求得电网在有功率注入下电力系统静态安全域区域，并以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，评估有功率注入下电力系统静态安全域区域边界是否存在风险；

具体的，在本实施例中，流程S3：有功静态安全域风险评估包括S301全域评估、S302响应域评估两种形式；

S301全域评估为有功率注入下求得电网全域安全域，进行全域风险评估；

S302响应域评估为有功率注入下求得电网功率注入响应部分安全域，进行响应域的风险评估。

S301全域评估、S302响应域评估两种形式均采用以下步骤：

步骤S311：电网节点评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，判断有功率注入下电网各个节点运行点是否在安全区域内，评估电网节点有功运行风险；

步骤S312：电网支路评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，判断有功率注入下电网各个支路运行点是否在安全区域内，评估电网支路有功运行风险；

步骤S313：电网整体评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，结合步骤S311中电网节点有功运行风险以及步骤S312中电网支路有功运行风险，判断有功率注入下电网整体运行点是否在安全区域内，评估电网整体的有功运行风险。

流程S4：无功静态安全域风险评估，求得电网在无功率注入下电力系统安全运行区域，并以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，评估无功率注入下电力系统静态安全域区域边界是否存在风险。

流程S4：无功静态安全域风险评估，具体包括以下步骤：

步骤S401：电网节点评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，判断无功率注入下电网各个节点运行点是否在安全区域内，评估电网节点无功运行风险；

步骤S402：电网支路评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，判断无功率注入下电网各个支路运行点是否在安全区域内，评估电网支路无功运行风险；

步骤S403：电网整体评估，以流程S2构建的电力系统安全域为区域边界，结合步骤S401中电网节点无功运行风险以及步骤S402中电网支路无功运行风险，判断无功率注入下电网整体运行点是否在安全区域内，评估电网整体的无功运行风险。

本申请通过获取电力系统基本信息为数据支撑，构建电力系统安全域作为电力系统的评价标准，能够实现对电网有功率注入下电力系统运行以及电网在无功率注入下电力系统运行是否存在风险的有效评估。通过构建电力系统整体能够安全稳定运行的安全区域和电力系统临近稳定极限状态下能够运行的安全区域，能够提供电力系统当前运行点与安全稳定边界的相对位置关系，以便于确定电力系统当前的安全稳定裕度和最优控制策略，当系统运行点处于不安全状态的区域时，可以通过预防控制措施将系统运行点拉回至安全状态的区域；当系统运行点处于紧急状态的区域时，可以通过紧急控制将电力系统安全域的安全区域增大，使得安全区域能够包含当前系统的运行点，为电力系统的综合有效评估提供有利条件。通过以全域评估和响应域评估两种形式实现电力系统有功静态安全域风险评估，能够在获得在电力系统各种运行情况下的风险评估结果，为电力系统的在线安全监视、防御和优化提供有利条件。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。