一种电网运行安全风险量化方法
【专利摘要】本发明提供一种电网运行安全风险量化方法，建立风险量化模型，电网风险值＝后果值*概率值；确定需要参与风险量化评估的影响因数项的类别，获得每个筛选出的影响因数项包含的各个影响因数子项之间的权重值；根据需要评估量化的电网危害因素，从每个参与风险量化评估的影响因数项中选取对应的影响因数子项，将所选取的各个影响因数子项相乘即得到概率值，再将概率值乘以后果值，即得到电网发生所述危害因素时的电网风险值，根据电网风险值得到电网等级。本发明具有较高的风险量化的科学性和准确性，能够对风险进行合理的量化，作为指导电力实际生产的客观衡量依据。
【专利说明】-种电网运行安全风险量化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网风险量化【技术领域】，具体涉及一种电网运行安全风险量化方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国电网发展迅速，社会的各行各业对电网安全稳定运行的要求越来越 高，电网一旦发生故障，所造成的经济损失和社会影响越来越大。因此，对电网进行有效的 风险评估，即：由设备停运、平台试验、设备异常等原因引发的一段时间内存在的基于危害 因素的风险评估；然后，在风险评估的基础上，各单位制定所辖范围的电网风险控制措施， 包括技术措施和组织措施等，降低风险造成后果的严重程度和风险发生的可能性，将风险 控制在可接受的程度，具有重要现实意义。
[0003] 现有技术中，主要采用定性方法对电网进行基于问题的风险评估，具有风险评估 结果不精确、主观性强等问题，难以满足目前相关单位对电网风险进行评估的需求。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种电网运行安全风险量化方法，可有效 解决上述问题。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] 本发明提供一种电网运行安全风险量化方法，包括以下步骤：
[0007] S1，建立风险量化模型，所述风险量化模型采用的风险量化算法为连乘算法，由此 得到式一所示的电网风险值通用计算公式：
[0008] 电网风险值=后果值*概率值；式一
[0009] 其中，后果值是将电网风险发生后所带来的后果进行量化的值，其表达式为：后果 值=后果严重值*社会影响因数；其中，后果严重值指将被评估电网的损失负荷进行量化 折算后得到数值；社会影响因数的取值与被评估电网的保供电级别正相关，保供电级别越 高，则社会影响因数的取值越大；
[0010] 概率值=影响因数项A1*影响因数项A2…影响因数项Ab ;b为筛选得到的影响因 数项的总数；
[0011] S2,所述风险量化模型读取最新的电网设备故障库，获得某一历史年份T1至当前 年份T2之间的若干条故障案例，每一条故障案例记录有发生某条故障时的ml条影响因数 项；其中，每个影响因数项均包括若干个影响因数子项；
[0012] S3,确定需要参与风险量化评估的影响因数项的类别：
[0013] 具体为：
[0014] S3. 1，所述风险量化模型分别计算ml条影响因数项中每条影响因数项的信息熵；
[0015] S3. 2,所述风险量化模型按信息熵由高到低的顺序对ml条影响因数项进行排序； 此处，信息熵反应了对应的影响因数项的重要程度；然后，筛选出排列在前的m2条影响因 数项；其中，1 < m2 < ml，使所筛选出的m2条影响因数项的信息熵的总和达到设定信息量 的百分比；所述m2条影响因数项即为筛选出的参与风险量化评估的影响因数项；
[0016] S4,对于所筛选出的每个影响因数项，其均由若干个影响因数子项组成；获得每个 所述影响因数项包含的各个影响因数子项之间的权重值；
[0017] 其中，对于设备类型影响因数项，其所包含的影响因数子项之间的权重值通过以 下方法获得：
[0018] S4. 1，假设所述设备类型影响因数项包括z个设备类型影响因数子项；
[0019] S4. 2,读取电网年度故障统计表和第三方故障统计表；其中，所述电网年度故障统 计表记录不同年份所对应的各设备类型影响因数子项发生强迫停运的次数；所述第三方故 障统计表记录不同年份所对应的各设备类型影响因数子项的强迫停运率；
[0020] S4. 3,获得所述电网年度故障统计表中历史年份T1至当前年份T2之间的记录，然 后，计算每种设备类型影响因数子项在所述T1到T2年之间发生强迫停运的平均次数，分别 记为C1、C2…Cz ;
[0021] 获得所述第三方故障统计表中历史年份T1至当前年份T2之间的记录，然后，计算 每种设备类型影响因数子项在所述T1到T2年之间强迫停运率的平均值，分别记为D1、D2… Dz ；
[0022] S4. 4,设电网年度故障统计表的权重百分比为Q1，第三方故障统计表的权重百分 比为Q2 ;其中，Q1+Q2 = 1 ;
[0023]贝U:每种设备类型影响因数子项的故障平均值=(Ci*Ql+Di*Q2)/2;
[0024] S4. 5,对所计算得到的各种设备类型影响因数子项的故障平均值进行归一化处 理，得到各种设备类型影响因数子项的权重值；
[0025] 所述历史统计影响因数项通过以下公式计算得到：
[0026] 历史统计影响因数项的取值=1+同类设备每年平均发生故障次数/同类设备总 数=1+同类设备历年故障率的平均值；
[0027] S5,在得到参与风险量化评估的影响因数项类别、以及每种影响因数项包含的各 个影响因数子项之间的权重值之后；根据需要量化评估的电网危害因素，从每个参与风险 量化评估的影响因数项中选取对应的影响因数子项，将所选取的各个影响因数子项相乘即 得到概率值，再将概率值乘以后果值，即得到电网发生所述危害因素时的电网风险值；
[0028] S6,预定义电网风险值范围和电网风险等级的对应关系；通过查找所述对应关系， 获得S5得到的电网风险值所对应的电网风险等级；并通过图形化方式显示所述电网风险 等级。
[0029] 优选的，后果严重值通过以下方法取值：
[0030] 标准的安全事故等级包括5个级别，分别为：特大损失级别、重大损失级别、较大 损失级别、一般A类损失级别和一般B类损失级别；各级别对应的后果严重值的取值范围见 下表：
【权利要求】
1. 一种电网运行安全风险量化方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，建立风险量化模型，所述风险量化模型采用的风险量化算法为连乘算法，由此得到 式一所示的电网风险值通用计算公式： 电网风险值=后果值*概率值；式一 其中，后果值是将电网风险发生后所带来的后果进行量化的值，其表达式为：后果值= 后果严重值*社会影响因数；其中，后果严重值指将被评估电网的损失负荷进行量化折算 后得到数值；社会影响因数的取值与被评估电网的保供电级别正相关，保供电级别越高，则 社会影响因数的取值越大； 概率值=影响因数项Al*影响因数项A2…影响因数项Ab ;b为筛选得到的影响因数项 的总数； 52, 所述风险量化模型读取最新的电网设备故障库，获得某一历史年份Tl至当前年份 T2之间的若干条故障案例，每一条故障案例记录有发生某条故障时的ml条影响因数项；其 中，每个影响因数项均包括若干个影响因数子项； 53, 确定需要参与风险量化评估的影响因数项的类别： 具体为： S3. 1，所述风险量化模型分别计算ml条影响因数项中每条影响因数项的信息熵； 53. 2,所述风险量化模型按信息熵由高到低的顺序对ml条影响因数项进行排序；此 处，信息熵反应了对应的影响因数项的重要程度；然后，筛选出排列在前的m2条影响因数 项；其中，1 < m2 < ml，使所筛选出的m2条影响因数项的信息熵的总和达到设定信息量的 百分比；所述m2条影响因数项即为筛选出的参与风险量化评估的影响因数项； 54, 对于所筛选出的每个影响因数项，其均由若干个影响因数子项组成；获得每个所述 影响因数项包含的各个影响因数子项之间的权重值； 其中，对于设备类型影响因数项，其所包含的影响因数子项之间的权重值通过以下方 法获得： S4. 1，假设所述设备类型影响因数项包括z个设备类型影响因数子项； S4. 2,读取电网年度故障统计表和第三方故障统计表；其中，所述电网年度故障统计表 记录不同年份所对应的各设备类型影响因数子项发生强迫停运的次数；所述第三方故障统 计表记录不同年份所对应的各设备类型影响因数子项的强迫停运率； S4. 3,获得所述电网年度故障统计表中历史年份Tl至当前年份T2之间的记录，然后， 计算每种设备类型影响因数子项在所述Tl到T2年之间发生强迫停运的平均次数，分别记 为 C1、C2 …Cz ; 获得所述第三方故障统计表中历史年份Tl至当前年份T2之间的记录，然后，计算每种 设备类型影响因数子项在所述Tl到T2年之间强迫停运率的平均值，分别记为D1、D2…Dz ; S4. 4,设电网年度故障统计表的权重百分比为Q1，第三方故障统计表的权重百分比为 Q2 ;其中，Q1+Q2 = 1 ; 贝IJ :每种设备类型影响因数子项的故障平均值=(Ci*Ql+Di*Q2)/2 ; S4. 5,对所计算得到的各种设备类型影响因数子项的故障平均值进行归一化处理，得 到各种设备类型影响因数子项的权重值； 所述历史统计影响因数项通过以下公式计算得到： 历史统计影响因数项的取值=1+同类设备每年平均发生故障次数/同类设备总数= 1+同类设备历年故障率的平均值； 55, 在得到参与风险量化评估的影响因数项类别、以及每种影响因数项包含的各个影 响因数子项之间的权重值之后；根据需要量化评估的电网危害因素，从每个参与风险量化 评估的影响因数项中选取对应的影响因数子项，将所选取的各个影响因数子项相乘即得到 概率值，再将概率值乘以后果值，即得到电网发生所述危害因素时的电网风险值； 56, 预定义电网风险值范围和电网风险等级的对应关系；通过查找所述对应关系，获得 S5得到的电网风险值所对应的电网风险等级；并通过图形化方式显示所述电网风险等级。
2. 根据权利要求1所述的电网运行安全风险量化方法，其特征在于，后果严重值通过 以下方法取值： 标准的安全事故等级包括5个级别，分别为：特大损失级别、重大损失级别、较大损失 级别、一般A类损失级别和一般B类损失级别；各级别对应的后果严重值的取值范围见下 表：
由此得到后果严重值。
3. 根据权利要求1所述的电网运行安全风险量化方法，其特征在于，社会影响因数项 包括的社会影响因数子项为特级保供电影响因数子项、一级保供电影响因数子项、二级保 供电影响因数子项、特殊时期保供电影响因数子项和一般时期影响因数子项；各影响因数 子项的取值为：
由此得到社会影响因数中各影响因数子项的取值。
4. 根据权利要求1所述的电网运行安全风险量化方法，其特征在于，S3具体为： 通过以下公式计算每条影响因数项的信息熵：
其中，Hs为影响因数项的信息熵，Pi为影响因数子项在某一历史时刻Tl至当前时刻T2 之间的故障概率；η为影响因数项所包含的影响因数子项的总数。
5. 根据权利要求1所述的电网运行安全风险量化方法，其特征在于，对于参与风险量 化评估的除设备类型影响因数项和历史统计影响因数项之外的其他类型影响因数项，简 记为影响因数项S，则：对于影响因数项S，其各影响因数子项之间的权重值通过以下步骤 S4-6获得： S4-6,在影响因数项S所包含的各影响因数子项中，选取任意一个影响因数子项作为 基准影响因数子项，将其他影响因数子项称为非基准影响因数子项； 读取历史年份Tl至当前年份Τ2之间的电网年度故障统计表，统计出基准影响因数子 项出现次数和总有效次数，得出基准影响因数子项出现概率；再统计出非基准影响因数子 项出现次数和总有效次数，得出非基准影响因数子项出现概率；将各个非基准影响因数子 项出现概率除以基准影响因数子项出现概率，得到归一化的非基准影响因数子项权重K1， 其中，基准影响因数子项权重为1 ; 读取历史年份Tl至当前年份T2之间的第三方故障统计表，计算每种非基准影响因数 子项的年故障次数平均值P1，以及，还计算基准影响因数子项的年故障次数平均值P2, Pl 除以P2得到归一化后权重K2 ; 又由于电网年度故障统计表的权重百分比为Q1，第三方故障统计表的权重百分比为 Q2 ;其中，Q1+Q2 = 1 ; 贝IJ :每种非基准影响因数子项的权重值=(Kl*Ql+K2*Q2)/2。
6. 根据权利要求5所述的电网运行安全风险量化方法，其特征在于，在计算得到影响 因数项S中各影响因数子项之间的权重值之后，还包括：对所计算得到的权重值进行校验 的步骤；如果满足参考取值范围，或者，在参考取值的预设幅度内，则所计算得到的权重值 即为最终计算得到的权重值；否则，扩大电网年度故障统计表和第三方故障统计表中参与 统计的年度范围，并重新执行S4-6,直至满足； 具体的，影响因数项S包括现场施工因数项、控制措施因数项、故障类别因数项、天气 影响因数项、设备缺陷因数项、检修管理因数项和检修时间因数项中的一种或几种组合； 影响因数项S所包含的各影响因数子项之间的权重值的参考取值范围或参考取值分 别为： 现场施工因数项包括两个影响因数子项，分别为：现场环境未使用大型检修设备影响 因数子项以及现场环境使用大型检修设备影响因数子项；现场环境未使用大型检修设备 影响因数子项的参考取值为1 ;现场环境使用大型检修设备影响因数子项的取值范围为：1 <现场环境使用大型检修设备影响因数子项的取值范围< 2 ; 控制措施因数项包括两个影响因数子项，分别为：采用特巡设备进行巡检以及未采用 特巡设备进行巡检；其中，采用特巡设备进行巡检时，电网发生风险的概率变小，则特巡设 备进行巡检的取值小于未采用特巡设备进行巡检的取值；并且，O〈控制措施因数项中各影 响因数子项取值范围<1 ; 故障类别因数项：根据电力平台承受最大扰动能力的安全稳定标准的要求确定故障类 别因数项的取值；具体的，一级、二级和三级安全稳定标准分别对应第一类故障、第二类故 障和第三类故障；也就是说，故障类别因数项包括三个故障类别影响因数子项，各故障类别 影响因数子项的取倌见下耒，
天气影响因数项：根据电网维护方案中维护时间的天气情况，确定天气影响因数项的 取值，天气情况越恶劣，电网发生风险的概率越高，则天气影响因数项的取值越大；天气影 响因数项包括的影响因数子项的具体取值见下表：
设备缺陷因数项：根据电网维护方案中被维护设备是否存在缺陷以及缺陷的严重情 况，而确定设备缺陷因数项的具体取值；具体的，设备缺陷越严重，发生电网风险的概率越 高，则设备缺陷因数项的取值越大；因此，设备缺陷因数项包含的各影响因数子项的具体取 值见下表：
检修管理因数项：根据电网维护方案中检修类型，确定检修管理因数项的取值，其中， 计划检修不会对电网产生风险，其取值为1 ;而非计划检修和事故抢修均存在对电网带来 风险的可能性；也就是说，检修管理因数项包含的各影响因数子项的参考取值范围如下：
检修时间因数项：根据电网维护方案中检修频率确定检修时间因数项的取值，其中，检 修频率越高，则电网发生风险的概率越低，则检修时间因数项的取值越小；也就是说，检修 时间因数项包含的各影响因数子项的参考具体取值见下表：
由此可得到影响因数S所包含的各影响因数子项的参考取值或参考取值范围。
7. 根据权利要求1所述的电网运行安全风险量化方法，其特征在于，还包括： 57, 建立初始分类器，将已知的危害因素与电网风险等级的多组对应关系作为训练样 本，使用所述训练样本对所述初始分类器进行训练，不断调整所述初始分类器的参数；从而 得到训练好的分类器； 58, 选取与所述训练样本不同的多组验证样本，使用所述验证样本中的危害因素作为 S7得到的分类器的输入，判断分类器的输出是否与验证样本中的电网风险等级一致，如果 一致，则表明S7得到的分类器通过验证，执行S8 ;否则，继续选取其他训练样本，对S7得到 的分类器进一步训练，直至得到通过验证的分类器； 59, 当需要对某一危害因素进行风险等级划分时，直接将所述危害因素输入到所述通 过验证的分类器，所述分类器直接输出最终的风险等级。
8. 根据权利要求7所述的电网运行安全风险量化方法，其特征在于，所述分类器采用 的分类算法为决策树算法、神经网络算法、贝叶斯网络算法、遗传算法和支持向量机算法中 的一种或几种的组合。
【文档编号】G06Q50/06GK104392391SQ201410646216
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】郭殿奎, 王凤萍, 王春龙, 刘伟, 刘海龙, 李文静 申请人:国家电网公司, 国网山西省电力公司太原供电公司