[发明专利]一种基于风险理论的电力系统安全性评估系统

权利要求书

1.一种基于风险理论的电力系统安全性评估系统，其特征在于，包括：

电网拓扑结构参数输入模块：收集电网结构参数；

历史统计元件停运故障率输入模块：收集电网元件停运故障率历史数据信息，并建立事故发生概率的数学模型；

系统状态选择模块：接收电网拓扑结构参数输入模块和历史统计元件停运故障率输入模块输入的电网结构参数及电网元件停运故障率历史数据信息，基于输入信息通过蒙特卡洛模拟法产生系统状态并选取系统故障状态，将状态信息传输给潮流计算模块；并模拟产生系统的事故状态，并将当前系统事故状态信息传输给潮流计算模块；

潮流计算模块：对系统状态选择模块中所产生的当前事故状态对所选择系统状态进行潮流计算，分析系统运行状态进而发现诊断系统低电压、过电压、线路过载的风险情况；当前事故状态包括输电线路故障、变压器支路故障、发电机停运及其多重组合故障状态；

故障事故后果严重度计算模块：接收潮流计算模块输出的风险情况，并基于效用函数计算量化出电网中电压越限、线路过载、变压器过载以及失负荷情况的严重程度，

风险评估模块：根据故障事故后果严重度计算模块得到的计算结果并基于风险数学表达式计算电力系统各个风险指标数值；

所述的电网拓扑结构参数输入模块的输出端与历史统计元件停运故障率输入模块一同与系统状态选择模块的输入端相连接，系统状态选择模块的输出端和潮流计算模块的输入端相连接，潮流计算的输出端和故障事故后果严重度计算模块的输入端相连接，故障事故后果严重度计算模块的输出端与风险评估模块的输入端相连接，最后由风险评估模块得到电力系统风险指标数值；

历史统计元件停运故障率输入模块建立事故发生概率的数学模型的具体方法是：

基于历史数据建立事故发生概率的数学模型，电力系统发生事故的概率基本符合泊松(Poisson)分布，即

式中λ_i为元件停运故障事故发生的概率；

系统状态选择模块通过蒙特卡洛模拟法来模拟系统运行状态，通过随机抽样对系统状态进行选取，输出至潮流计算模块进行系统状态分析；蒙特卡洛模拟法及系统状态抽取步骤如下：

步骤S1：针对系统元件i产生[0,1]区间内服从均匀分布的随机数R_i；

步骤S2：用0表示系统元件正常工作状态，1表示失效状态，代入下式计算：

式中：S_i表示系统元件i当前状态，P_i表示其失效概率；

步骤S3：具有N个元件的系统状态用向量S为：

S＝(S₁,S₂,...,S_N)

步骤S4：抽取当前系统状态，判断是否出现元件失效状态，若是则将系统状态S输入至潮流计算模块；若否，返回步骤S1；

潮流计算模块对系统状态选择模块中所输入的当前故障状态进行潮流计算分析，采用PQ分解法进行电力系统潮流计算，将牛顿-拉夫逊法潮流计算方程组解耦；系统运行状态包括节点电压幅值、支路潮流信息；

所述故障事故后果严重度计算模块基于经济学领域的冒险型效用函数进行表征，定义母线电压越限严重度函数为S_V，母线的电压幅值决定其电压越限严重度的高低，用母线电压实际值与额定值的偏差程度表征后果的严重程度；设定当母线电压为1.0pu时，严重度函数取值为0；随着电压值偏离额定值，严重度不断增大；电压越限严重度函数表示为：

L_LV＝|1-V|

与电压越限严重度函数类似，设定线路负载额定值为0.7pu，定义线路过载严重度函数为：

L_O＝L-0.7

设定变压器负载额定值为0.8pu，定义变压器过载严重度函数为：

L_T＝L-0.8

基于直流潮流最优潮流模型计算系统失负荷量，其数学表达式为：

约束条件为：

0≤C_i≤PD_i(i∈ND)

其中，T(S)、PG和PD分别指系统故障潮流、发电机容量和母线负荷；C是负荷削减矢变量；PG_i、PD_i、C_i和T(S)分别为PG、PD、C和T(S)的元素；NG、ND和L分别是系统发现母线、负荷母线以及支路的集合；模型目标是求取满足功率平衡、直流潮流方程、线路潮流和发电出力约束条件下的最小负荷削减总量；失负荷严重度S_C用失负荷量占当期负荷的百分比表示。

2.根据权利要求1所述的一种基于风险理论的电力系统安全性评估系统，其特征在于，定义风险为：伤害的可能性与该伤害所致的严重程度，即综合发生概率和后果严重度两个重要因素；风险值用这二者的乘积定量表示，即：

R_isk(X)＝P(X)×S_ev(X)

式中，R_isk(X)表示故障事故的风险值，P(X)为故障事故发生的概率，S_ev(X)为故障事故发生所造成后果的严重程度；

所述风险评估模块基于风险理论，将故障事故的概率与严重度相乘，最终计算出各个风险指标数值。