一種并列供電系統連環故障概率計算方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種并列供電系統連環故障概率計算方法。
【背景技術】
[0002] 圖1中,由隊條線路L1、L:、、…、L、并列運行和隊臺變壓器 丁1、丁2、1'3,_、_"%1^并列運行組成供電系統,假設負荷功率為5 [)(3[)=?[)+」(>)[))。這是在輸 電網和配電網中常見的電網結構。
[0003] 線路接于同一或多個電源,在不同的電源發電功率下其負荷率呈現不同的水平。 一旦接于某一電源的線路出現過負荷并退出運行,那么因過負荷而停送的功率將轉移到其 他線路上。如果停送功率很大,那么轉移功率也很大,往往會在其他線路產生連環過負荷, 導致進一步的連環故障事故。并列的變壓器高壓側連接線路,低壓側連接負荷。在不同負 荷需求水平下,變壓器有不同的負荷率水平。一旦某一臺變壓器出現過負荷并退出運行,那 么負荷功率將轉移到其他變壓器上。如果轉移功率很大,也將導致其他變壓器產生連環過 負荷,發生進一步的故障事故。可見,并列運行線路和變壓器過負荷或連環過負荷都是由于 負荷波動過大以及線路和變壓器運行方式改變的不確定性和隨機性所導致的。
[0004] 如果并列運行的多條線路或多臺變壓器發生接地或短路故障而退出運行,那么也 會導致輸送功率轉移到其他線路或變壓器上。一旦轉移功率過大,同樣也會發生連環過負 荷事故,導致電網事故的擴大,造成更大影響和損失。而因故障產生的連環過負荷是由于線 路和變壓器健康狀態及負荷功率的不確定性和隨機性所導致的。
[0005] 針對電力系統連環過負荷和連環故障,以往通常采用潮流計算的方法來加以判斷 和確認,但是這種計算方法無法確定電網發生連環過負荷或連環故障的概率,更不能確定 發生連環過負荷或連環故障的次數及損失。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題,就是提出一種并列供電系統連環故障概率的計算方 法,為確定連環故障發生次數、損失和風險提供技術方案,其基本原理是同時考慮電網運行 方式和負荷的不確定性和隨機性,通過電網能量管理系統EMS獲取電網運行的數據,在考 慮電網運行方式的不確定性時主要是引入變壓器、線路等設備的不確定性運行狀態,在考 慮負荷的不確定性時主要引入負荷的不確定性狀態,假設電網運行方式變化和負荷的波動 均服從正態分布,在概率分析的基礎上計算電網有功功率和無功功率損耗的平均值,為電 網調度運行提供必要的技術支撐。
[0007] 研究表明:并列供電系統連環故障概率與下列因素有關:1) 一定運行周期內線路 和變壓器故障概率;2) -定運行周期內線路和變壓器過負荷概率;3)負荷水平。
[0008] 解決上述技術問題,本發明采用的技術方案如下:
[0009] -種并列供電系統連環故障概率計算方法,所述的并列供電系統由隊條線路 Lp L2、L3、…、L&并列運行和隊臺變壓器Τ1Λ T2' T3、…、并列運行組成,假設負 荷功率為Sd (Sd= P D+jQD);其特征是:所述的方法包括以下步驟:
[0010] Sl從電網能量管理系統EMS獲取線路運行數據(包括線路故障次數、時間及其發 生的條件),采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條線路L1故障概率的泊松分布函數,確定參 數 從電網能量管理系統EMS獲取線路運行數據(包括線路過負荷次數、時間及其發生 的條件),采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條線路L1過負荷概率的泊松分布函數,確定參數
[0011] S2從電網能量管理系統EMS獲取變壓器運行數據(包括變壓器故障次數、時間及 其發生的條件),采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條臺變壓器T1故障概率的泊松分布函數, 確定參數類從電網能量管理系統EMS獲取變壓器運行數據(包括變壓器過負荷次數、時 間及其發生的條件),采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條臺變壓器T1過負荷概率的泊松分 布函數,確定參數;
[0012] S3計算并列供電系統η次線路連環故障概率,計算公式為:
[0014] 式中pDU為因第i條線路發生過負荷并使這些線路退出運行時負荷功率Sd大于其 他臺線路允許最大輸送功率之和的概率;
[0015] S4計算并列供電系統η次變壓器連環故障概率,計算公式為:
[0017] 式中pDTl為因第i臺變壓器發生過負荷并使這些變壓器退出運行時負荷功率S d大 于其他臺變壓器允許最大輸送功率之和的概率;
[0018] S5計算并列供電系統連環故障的概率,計算公式為:
[0020] 所述步驟S3中,并列供電系統隊次線路連環故障概率計算的步驟為:
[0021] S3. 1從電網能量管理系統EMS獲取潮流數據,包括視在功率、有功功率、無功功 率,采用蒙特卡羅模擬方法確定一條線路發生故障并使該條線路退出運行時,負荷功率Sd大于其他線路允許最大輸送功率之和的概率Pdu,其計算公式為:
[0023] 式中L_為\條線路中因一次線路連環故障而退出運行的線路的集合;
[0024] 計算并列供電系統一次線路連環故障概率,其計算公式為:
[0026] S3. 2從電網能量管理系統EMS獲取潮流數據,包括視在功率、有功功率、無功功 率,采用蒙特卡羅模擬方法確定兩條線路發生故障并使該兩條線路退出運行時負荷功率Sd大于其他線路允許最大輸送功率之和的概率Pdd其計算公式為:
[0028] 式中L_為\條線路中因兩次線路連環故障而退出運行的線路的集合;
[0029] 計算并列供電系統二次線路連環故障概率,其計算公式為:
[0031] S3. 3從電網能量管理系統EMS獲取潮流數據,采用蒙特卡羅模擬方法確定三條線 路發生故障并使該三條線路退出運行時負荷功率Sd大于其他線路允許最大輸送功率之和 的概率Pdu,其計算公式為:
[0033] 式中L_為\條線路中因三次線路連環故障而退出運行的線路的集合;
[0034] 計算并列供電系統三次線路連環故障概率,其計算公式為:
[0036] S3. 4重復計算NJ欠,直到計算并確定了并列供電系統N J欠線路連環故障概率。
[0037] 所述步驟S4中,并列供電系統隊次變壓器連環故障概率計算的計算步驟為:
[0038] S4. 1從電網能量管理系統EMS獲取潮流數據,采用蒙特卡羅模擬方法確定一臺變 壓器發生故障并且該臺變壓器退出運行時負荷功率Sd大于其他臺變壓器允許最大輸送功 率之和的概率PDU,其計算公式為:
[0040] 式中T_為N冶變壓器中因一次變壓器連環故障而退出運行的變壓器的集合;
[0041] 計算并列供電系統一次變壓器連環故障概率,其計算公式為:
[0043] S4. 2從電網能量管理系統EMS獲取潮流數據,采用蒙特卡羅模擬方法確定兩臺變 壓器發生故障并且該兩臺變壓器退出運行時負荷功率Sd大于其他變壓器允許最大輸送功 率之和的概率Pdpf2,其計算公式為:
[0045] 式中Τ_為N冶變壓器中因二次變壓器連環故障而退出運行的變壓器的集合;
[0046] 計算并列供電系統二次變壓器連環故障概率,其計算公式為:
[0048] S4. 3從電網能量管理系統EMS獲取潮流數據,采用蒙特卡羅模擬方法確定三臺變 壓器發生故障并且該三臺變壓器退出運行時負荷功率Sd大于其他變壓器允許最大輸送功 率之和的概率Pdt3,其計算公式為:
[0050] 式中T_為N冶變壓器中因三次變壓器連環故障而退出運行的變壓器的集合;
[0051] 計算并列供電系統三次變壓器連環故障概率,其計算公式為:
[0053] S4. 4重復計算隊次,直到計算并確定了并列供電系統Nt次變壓器連環故障概率。
[0054] 本發明的技術效果是:利用本發明所提出的并列供電系統連環故障概率計算方 法,可以計算出在一定運行周期(1小時、1天、1月、1年、5年、10年等)內并列供電系統因 線路或變壓器故障或過負荷而發生連環故障的概率,為確定線路和變壓器最優運行方式提 供基礎數據,為電網運行、維修維護、設備更新等計劃提供技術方法,為電網調度運行控制 提供技術支撐。
【附圖說明】
[0055] 圖1是本發明所針對的并列供電系統組成和連接關系示意圖;
[0056] 圖2是本發明所提出的并列供電系統連環故障概率計算方法的流程框圖。
[0057] 圖1中的附圖標記表示如下:1_并列運行的第一條線路,2-并列運行的第隊條線 路,3-變壓器高壓母線,4-并列運行的第一臺變壓器,5-并列運行的第Nt臺變壓器,6-變 壓器低壓母線,7-負荷。
【具體實施方式】
[0058] 下面參照附圖并結合實例對本發明的【具體實施方式】做進一步詳細描述。
[0059] 本發明的并列供電系統連環故障概率計算方法實施例子,參見圖1,所述的并列供 電系統由Nlj條線路A、L2、L3.、…_、L吃并列運行和隊臺變壓器T 1、T2.、T3:、…、Tiif 并列運行組成,假設負荷功率為Sd (Sd= P D+jQD)。
[0060] 參見圖2,本方法包括以下公式及步驟:
[0062] 圖2中的步驟1描述線路故障概率的泊松分布函數確定及其參數計算的過程和方 法
[0063] 從電網能量管理系統EMS獲取并列運行線路的運行數據,按照抽取10年(15分鐘 或30分鐘、1小時作為每一個時段)的數據規模進行處理、計算和分析。重點抽取線路故障 次數、時間及其發生的條件等數據,采用概率分析方法驗證這些數據是否具備泊松分布特 征,并確定其概率分布函數。
[0064] 具體來說,采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條線路故障概率的泊松分布函數,確 定參數σ
[0065] 圖2中的步驟2描述線路過負荷概率的泊松分布函數確定及其參數計算的過程和 方法
[0066] 從電網能量管理系統EMS獲取并列運行線路的運行數據(包括線路過負荷次數、 時間及其發生的條件),按照抽取10年(15分鐘或30分鐘、1小時作為每一個時段)的數 據規模進行處理、計算和分析。重點抽取線路過負荷次數、時間及其發生的條件等數據,采 用概率分析方法驗證這些數據是否具備泊松分布特征,并確定其概率分布函數。
[0067] 具體來說,采用蒙特卡羅模擬方法確定第i條線路過負荷概率的泊松分布函數, 確定參數。
[0068] 圖2中的步驟3描述變壓器故障概率