一种基于综合评价法评价电网故障程度的安全性评价方法与流程

本发明属于电网安全性评价；尤其涉及一种基于综合评价法评价电网故障程度的安全性评价方法。

背景技术：

1、随着新型电力系统的建设，能源供给侧结构性改革，风光水火储等多种电源在区域电网中互补协调可以有效的提升能源电力发展质量，对于促进我国能源转型和经济社会发展具有重要的现实意义和深远的战略意义。

2、但是，多种电源的存在会对电网的安全性造成较大的影响。火电的占比下降，新能源占比的提高导致电力系统极易产生波动，当波动在电网可调节范围内时，电网应能快速自平衡，各电源此时应稳定支撑电网，避免误解列；而在电网崩溃已经不可避免或者局部电网继续运行对外电网存在安全隐患的情况下，局部电网应与外网主动解列，以保证局部电网可以独立运行，避免事故范围进一步扩大。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种基于综合评价法评价电网故障程度的安全性评价方法，为电网故障程度进行评价，为电网决策提供指导，对电网故障程度进行量化，确保电网在需要稳定支撑时，各电源保证功率输出，而在外电网即将崩溃或局部电网对外电网稳定运行又影响时，主动解列，保证电网的安全运行。

2、本发明的技术方案是：

3、一种基于综合评价法评价电网故障程度的安全性评价方法，所述方法包括：

4、步骤1、实时监测和收集所需原始数据；

5、步骤2、构建评价方法所需指标体系以及各级安全评价指标的计算方

6、步骤3、根据评价方法得到的各项直接数据，生成综合评价法所需要的指标评价和权重设定数据；

7、步骤4.基于综合评价法对得到的数据进行计算，得出综合评价结果。

8、评价指标包括定向指标和定量指标；所述定向指标包括静态安全性指标集、动态安全性指标集、监测预警指标集和检修备用指标集。

9、定量指标包括监测预警指标集的定量指标，具体包括：

10、安全事故：统计拉闸限电条次、故障跳闸次数、直调发电机组非计划停役台次责任事故和电网解列事故；

11、二次保护：统计当前二次侧保护装置不能正常工作的电力设备名称或编号；

12、气象预警：根据气象预报估计电网中可能受到雷击、高温、冰冻、降水与热带风暴影响的发电机组、变压器与母线，统计名称及编号。

13、定量指标包括检修备用指标集的定量指标；具体包括：

14、主变检修、重要线路检修：分别统计各个电压等级正在进行检修的变压器及线路的数量；

15、机组上、下旋转备用能力：各机组分别以当天和10min内2个计划时间段按下式统计；

16、机组上旋转备用率

17、机组下旋转备用容量s″1＝(p-p)/p×100％,

18、p,p分别为机组在该时段的有功出力上下限与当前有功出力；

19、机组上、下调节备用能力：各机组分别以当天和10min内2个计划时间段按下式统计，

20、机组上调节备用率

21、机组下调节备用率s″2＝(p-p')/p'×100％，

22、p'和p'分别为该时段有功的调节上下限；

23、全网上、下旋转备用量：分别以当天、10min内和30min内3个计划时间段统计，对各机组的上下旋转备用量求和得到；

24、全网上、下调节备用量：分别以当天、10min内和30min内3个计划时间段统计，计算所用到的数据有该时段的有功出力上、下限转变为有功调节的上下限。

25、静态安全分析指标集包括基态和故障态两类；基态类包括：

26、元件过及重载裕度，计算公式为：

27、s3＝(in-i)/in×100％

28、式中，in为热稳定限额，i为元件在当前运行模式下的潮流解；

29、母线电压越限裕度，计算公式为：

30、

31、式中，u与u分别为考核母线的电压上下限和潮流计算电压；

32、断面潮流越限裕度：根据潮流计算结果，统计裕度低于20％的输电断面；

33、故障态类包括：

34、元件过及重载裕度：将n-1扫描结果分别代入基态类元件过、重载裕度计算，统计最小值和预警故障的计算值，取加权平均值；

35、元件电压越限裕度：

36、失电元件数：n-1扫描后统计各类故障引起的失电线路数量，取最大值；

37、母线短路电流：根据预想故障集，计算各母线的电流越限情况以及越限量，取最大值；

38、断路器短路电流：计算所有母线短路故障时流经断路器的电流越限量，取最大值。

39、动态安全分析指标集包括功角、电压和频率三类指标；功角分为小扰动稳定和暂态稳定，频率和电压又分为短期和长期稳定；

40、功角稳定：包括小扰动稳定裕度和静稳储备系数两个定量指标；扰动稳定裕度通过在线分析系统当前存在的故障确定位移点，通过iram方法计算该点范围内所有临界特征值；暂态稳定包含暂态功角稳定裕度和大扰动稳定裕度两个指标，大扰动稳定裕度通过对预想故障后指定的各关键联络线的有功功率曲线做prony分析取阻尼裕度的最小值；

41、频率稳定：包括短期稳定和长期稳定；短期稳定包含暂态频率稳定裕度指标，长期稳定指标包含当前系统频率计算和孤网频率计算两个指标；当前系统频率计算根据电网运行模式和预想故障集，运用拓扑分析技术，搜索系统中可能出现的联系薄弱线路以及电网薄弱区域；孤网频率计算是在系统频率计算不安全的情况下，计算孤立电网在过渡到稳态后的系统频率以及过渡过程中孤立电网的低频低压切负荷和高周切机；根据一次调频计算出的系统稳态频率判断出断面功率调整方向；调整系统出力水平或系统负荷水平，迭代计算直至保持系统稳态频率安全下断面传输功率的极限值；

42、电压稳定：短期稳定包含暂态电压稳定裕度指标，长期电压稳定包含电压稳定裕度指标，电压稳定裕度通过设定负荷、发电增长方向和增长模式，绘制系统p-v曲线，得到电压崩溃点，计算负荷裕度。

43、步骤3所述根据评价方法得到的各项直接数据，生成综合评价法所需要的指标评价和权重设定数据的方法包括：

44、步骤3.1、指标评价的计算，以模糊综合评价法为主，同时又引入重心法弥补模糊综合评价法在信息量上的不足；

45、步骤3.2、权重设定的计算,权重设定分为主观与客观两部分,主观权重设定采用ahp算法实现；客观权重的设定采用反熵权模型来计算。

46、步骤4所述基于综合评价法对得到的数据进行计算，得出综合评价结果的方法包括：

47、步骤4.1、求评价矩阵r：确定待评指标集u含n个元素、评判集a含m个元素以及分区t个，列出全网及各分区的m×n维评价矩阵；

48、步骤4.2、求差异矩阵d：计算各分区评价矩阵的所有行向量，得到t组n×1维的重心值向量，再按列排放即得到n×t维差异矩阵；

49、步骤4.3、设定权重向量w：首先计算主观权重；然后将结果代入计算客观权重；最后合成权重向量；

50、步骤4.4、合成评定结果。

51、f＝wr

52、式中：f为全网范围下指标集u的评价向量；r为全网的评价矩阵；w为指标权重向量；

53、步骤4.5、量化：根据合成评定结果得到综合量化结果。

54、本发明有益效果：

55、本发明旨在为含风光水火储多种电源的电网系统发生故障时的决策提供指导。在正常状态下，设立监测与预警指标集以及检修与备用指标集，实时监测电网运行状况，设立预警机制，对其中检修与备用设备进行重点关注；针对非正常运行状态，将对该状态的安全性分析细分为静态安全性分析与动态安全分析，分别设立指标集。最后，综合各项指标进行评判，综合判断电网的故障程度。为电网决策提供指导，一方面，在安全裕量充足时，保证电网不会误解列；另一方面，在电网崩溃不可避免时，主动解列，保证局部电网可以稳定运行。

56、本发明采用的是综合评价法，在计算指标评价时，综合了模糊评价和重心法，巧妙地弥补了模糊评价法的缺点，确保了数据的可靠性；同样的，在计算权重方面，本发明采用了ahp-反熵权模型。确保了主观权重和客观权重的选取更加科学；这几种模型的应用，保证了评价结果的全面性、可靠性和科学性；应用于对电网故障程度的评价，指标足够完整，指标信息充分；保证了电网决策的准确性，并将一些平时难以量化的指标通过直观的数据显现，提高决策的科学性。