所屬技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及輸配電領(lǐng)域,具體涉及一種電網(wǎng)安全風險管控智能評估方法。
背景技術(shù):
智能配電網(wǎng)是電網(wǎng)的重要組成部分,隨著近年來用戶對電能質(zhì)量的要求日益提高,配電網(wǎng)整體性能的提高己經(jīng)成為電力行業(yè)可持續(xù)和健康發(fā)展的重要內(nèi)容。配電網(wǎng)的故障是影響電能質(zhì)量和供電可靠性的重要因素,只有保證了配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行,才能夠保證整個電網(wǎng)的安全可靠運行。因此,非常有必要開展更多的配電網(wǎng)安全防御領(lǐng)域的工作,對配電網(wǎng)的風險評估方法進行研究,通過對配電網(wǎng)進行風險評估,能夠及時、全面地找到配電網(wǎng)的脆弱點和薄弱區(qū)域,進而提出防御和改進措施,有效地抑制事故的發(fā)生和擴大。
隨著新能源并網(wǎng)容量的迅速增大,出力的不確定性對電力系統(tǒng)的影響也越來越大。為此,有必要考慮新能源出力不確定性,對電網(wǎng)運行進行風險評估,提前掌握電網(wǎng)運行存在的風險,及時采取措施抵御風險,以保證電網(wǎng)運行安全。
傳統(tǒng)的電網(wǎng)風險評估理論及技術(shù)側(cè)重于從宏觀層面建立風險評估及預(yù)警體系,采用的數(shù)據(jù)來源單一,數(shù)據(jù)量少,建立的風險評估模型與數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性不強,給出的風險評估指標單一、片面,不能從時間、空間等多維度全面反映電網(wǎng)面臨的風險類型、風險嚴重程度?,F(xiàn)有技術(shù)中的風險機理分析、風險源識別高度依賴數(shù)據(jù),而現(xiàn)階段信息不全,數(shù)據(jù)量少,數(shù)據(jù)源系統(tǒng)間存在壁壘,難于進行風險機理分析。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種電網(wǎng)安全風險管控智能評估方法,通過獲取配電網(wǎng)設(shè)備的當前運行數(shù)據(jù)以及健康運行過程中歷史運行數(shù)據(jù),構(gòu)建故障概率模型,可快速確定配電網(wǎng)運行風險;本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,復(fù)雜性低、評估效率高。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種電網(wǎng)安全風險管控智能評估方法,該方法包括如下步驟:
s1.采集配電網(wǎng)設(shè)備的運行數(shù)據(jù);
s2.對所述運行數(shù)據(jù)進行處理;
s3.根據(jù)處理后的運行數(shù)據(jù)對配電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行評估;
其中,所述運行數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)設(shè)備運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù),在所述步驟s1中,包括如下子步驟:
s11.獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍;
s12.獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的當前運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)。
優(yōu)選的,在步驟s2中,采用證據(jù)理論、模糊集、粗糙集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多源信息融合的方法對s1采集的運行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合分析與處理。
優(yōu)選的,在所述步驟s11中,在獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍之前,獲取所述設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)。
優(yōu)選的,在所述步驟s2中,包括如下步驟:對所述歷史數(shù)據(jù)進行篩選,以獲取正常工作狀態(tài)下的設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù);根據(jù)篩選后的歷史數(shù)據(jù),獲取所述設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍。
優(yōu)選的,在所述步驟s3中,根據(jù)配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)對配電網(wǎng)進行運行狀態(tài)和風險評估,若評估結(jié)果表明配電網(wǎng)現(xiàn)處于非優(yōu)狀態(tài)或風險狀態(tài)。
優(yōu)選的,在所述步驟s3中,根據(jù)所述運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)確定故障概率,具體包括如下步驟:
用于根據(jù)所述的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)建立故障概率模型,所述的故障概率模型包括比例參數(shù)以及曲率參數(shù);
根據(jù)所述運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)求解所述的比例參數(shù)以及曲率參數(shù);
將所述的比例參數(shù)以及曲率參數(shù)帶入所述的故障概率模型,得到故障概率。
優(yōu)選的,從所述歷史數(shù)據(jù)中確定出各個狀態(tài)的實際持續(xù)時間;根據(jù)所述的實際持續(xù)時間確定各個狀態(tài)在標準時間軸上的期望狀態(tài)持續(xù)時間;根據(jù)所述的實際持續(xù)時間、期望狀態(tài)持續(xù)時間確定曲率參數(shù);根據(jù)所述的曲率參數(shù)確定比例參數(shù)。
優(yōu)選的,所述的故障概率模型為:
λ(s,t)=k(t)e-c(t)s
其中,λ為故障概率,s為根據(jù)環(huán)境參數(shù)確定的環(huán)境指數(shù),t為設(shè)備役齡,k(t)為比例參數(shù),c(t)為曲率參數(shù)。
優(yōu)選的,根據(jù)所述的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)求解所述的比例參數(shù)以及曲率參數(shù)。
優(yōu)選的,從所述的歷史數(shù)據(jù)中確定出各個狀態(tài)的實際持續(xù)時間,對配電網(wǎng)設(shè)備經(jīng)歷的一個完整健康過程中狀態(tài)變化的歷史數(shù)據(jù)可以得到過程中各狀態(tài)實際持續(xù)的時間tp1,tp2,....,tpn;
獲取配電網(wǎng)設(shè)備對應(yīng)的時間標準軸,配電網(wǎng)設(shè)備對應(yīng)的時間標準軸為t0;
根據(jù)所述的實際持續(xù)時間、所述的時間標準軸確定曲率參數(shù),由下述的公式可以確定出曲率參數(shù)c(t):
根據(jù)所述的曲率參數(shù)確定比例參數(shù),由下述的公式k(t)e-c(t)*100=λ0確定出比例參數(shù)k(t),其中,λ0為偶然故障率,此處的偶然故障率已知,可直接獲取到。
優(yōu)選的,時間標準軸t0指配電網(wǎng)設(shè)備在環(huán)境參數(shù)確定的環(huán)境指數(shù)狀態(tài)評分為滿分100分時的設(shè)備期望健康壽命,即假設(shè)設(shè)備不發(fā)生狀態(tài)變化一直維持滿分狀態(tài)運行直至偶然性故障發(fā)生所經(jīng)歷的時間,滿足
時間標準軸t0的大小由偶然性故障率決定。
優(yōu)選的,設(shè)定配電網(wǎng)設(shè)備在狀態(tài)si時的期望狀態(tài)壽命t(si),t(si)是指假設(shè)設(shè)備以狀態(tài)si,投運并保持該狀態(tài)運行直至發(fā)生故障停運期望的時間,中間不經(jīng)歷任何別的狀態(tài),期望狀態(tài)壽命t(si)滿足下式
與t0不同的是,t(si)既受到了偶然性故障因素的影響也會受到與狀態(tài)si相關(guān)的必然性故障因素的影響;
設(shè)定基于時間標準軸的折算系數(shù)m(si),m(si)是指設(shè)備狀態(tài)為100分時的期望健康壽命t0與狀態(tài)為si時的期望狀態(tài)壽命t(si)的比值,即
由于式中役齡t是確定的,所以基于時間標準軸的折算系數(shù)m(si)只與狀態(tài)si有關(guān),僅隨狀態(tài)si變化;
設(shè)定設(shè)備實際維持狀態(tài)si的時間tpi,在設(shè)備實際運行過程中,設(shè)備狀態(tài)總是發(fā)生著連續(xù)微小或階段性的變化,而不是維持狀態(tài)si直至故障,當設(shè)備從狀態(tài)si變化至狀態(tài)si+1時,狀態(tài)si持續(xù)的時間為tpi,tpi為已知量,可直接從現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)得到,即狀態(tài)si的實際持續(xù)時間;
設(shè)定設(shè)備實際維持狀態(tài)si在標準時間軸上的期望狀態(tài)持續(xù)時間tp0i,tp0i是將狀態(tài)si的實際持續(xù)時間經(jīng)時間標準軸的折算得到的時間標準軸上的期望狀態(tài)持續(xù)時間,其值為:
tp0i=tpi*m(si)
配電網(wǎng)設(shè)備經(jīng)歷一個完整健康過程對應(yīng)的所有只考慮“偶然性故障因素”影響的期望狀態(tài)持續(xù)時間累加起來的過程壽命應(yīng)該等于由偶然性故障率決定的時間標準軸t0,公式表示為:
其中,n為狀態(tài)個數(shù);
配電網(wǎng)設(shè)備經(jīng)歷的一個完整健康過程中狀態(tài)變化的歷史數(shù)據(jù)可以得到過程中各狀態(tài)實際持續(xù)的時間tp1,tp2,....,tpn,即確定出的各個狀態(tài)的實際持續(xù)時間,則有
其中,t為整個完整健康過程的提取時間;
由于tpi都是已知量,時間標準軸t0也為已知量,將
可以解出該配電網(wǎng)設(shè)備在役齡t時的模型曲率系數(shù)c(t),再將結(jié)果代入k(t)e-c(t)*100=λ0,便可解得該設(shè)備在役齡t時的模型比例系數(shù)k(t)。
本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:(1)通過獲取配電網(wǎng)設(shè)備的當前運行數(shù)據(jù)以及健康運行過程中歷史運行數(shù)據(jù),構(gòu)建故障概率模型,可快速確定配電網(wǎng)運行風險;(2)當配電網(wǎng)存在運行風險時,該系統(tǒng)可將運行狀態(tài)和樣本庫中的樣本進行快速比對,若樣本庫中存在與目標狀態(tài)相同或相似的樣本,借鑒樣本的控制策略快速生成目標狀態(tài)的控制策略;(3)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,復(fù)雜性低、評估效率高。
附圖說明
圖1示出了本發(fā)明的一種配電網(wǎng)運行風險控制系統(tǒng)的框圖;
圖2示出了本發(fā)明的一種電網(wǎng)安全風險管控智能評估方法方法。
具體實施方式
圖1是示出了本發(fā)明的一種配電網(wǎng)運行風險控制系統(tǒng)10,該控制系統(tǒng)包括:
識別模塊12,用于采集配電網(wǎng)20的運行數(shù)據(jù);
處理模塊13,用于處理所述識別模塊12采集的配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù);
評估模塊14,用于根據(jù)所述配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù),對配電網(wǎng)的運行情況進行評估;
控制策略生成模塊15,用于根據(jù)所述評估模塊14得出的評估結(jié)果,確定配電網(wǎng)的控制策略;
實施模塊16,用于對配電網(wǎng)的設(shè)備實時所述控制策略;
中控模塊17,用于協(xié)調(diào)所述控制系統(tǒng)中各模塊工作;
通信總線11,用于所述控制系統(tǒng)各個模塊的通信聯(lián)絡(luò)。
所述運行數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)設(shè)備運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù),所述識別模塊12包括:
第一獲取單元,用于獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍;
第二獲取單元,用于獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的當前運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)。
所述處理模塊13,用于在獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍之前,獲取所述設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù);對所述歷史數(shù)據(jù)進行篩選,以獲取正常工作狀態(tài)下的設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù);根據(jù)篩選后的歷史數(shù)據(jù),獲取所述設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍。
所述評估模塊14根據(jù)配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)對配電網(wǎng)進行運行狀態(tài)和風險評估,若評估結(jié)果表明配電網(wǎng)現(xiàn)處于非優(yōu)狀態(tài)或風險狀態(tài),則將評估結(jié)果傳遞給控制策略生成模塊。
所述控制策略生成模塊包括對比單元和控制策略生成單元;
所述對比單元將接收到的評估結(jié)果與樣本庫內(nèi)已有樣本進行比對,分析樣本庫內(nèi)是否存在相同或相似評估結(jié)果,然后將分析結(jié)果傳遞給控制策略生成單元;
所述控制策略生成單元根據(jù)分析結(jié)果,生成相應(yīng)的控制策略,并對控制策略進行可行性校驗后傳遞給實施模塊。
所述實施模塊16接收到所述控制策略后,把相應(yīng)的控制指令下發(fā)給相關(guān)設(shè)備,完成控制策略的實施。所述相關(guān)設(shè)備包括有載調(diào)壓變壓器、無功補償設(shè)備、有源濾波設(shè)備和連絡(luò)開關(guān)等。
優(yōu)選的,所述配電網(wǎng)設(shè)備運行參數(shù)包括電源容量、負荷變化、有功無功變化、諧波含量,所述環(huán)境參數(shù)包括氣象數(shù)據(jù)。
所述評估模塊14還包括故障概率確定單元,用于根據(jù)所述的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)確定故障概率。所述故障概率確定單元包括:
故障概率模型確定子單元,用于根據(jù)所述的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)建立故障概率模型,所述的故障概率模型包括比例參數(shù)以及曲率參數(shù);參數(shù)確定子單元,用于根據(jù)所述運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)求解所述的比例參數(shù)以及曲率參數(shù);故障概率確定子單元,用于將所述的比例參數(shù)以及曲率參數(shù)帶入所述的故障概率模型,得到故障概率。
所述的參數(shù)確定子單元包括:實際持續(xù)時間確定分單元,用于從所述的歷史數(shù)據(jù)中確定出各個狀態(tài)的實際持續(xù)時間;期望狀態(tài)持續(xù)時間確定分單元,用于根據(jù)所述的實際持續(xù)時間確定各個狀態(tài)在標準時間軸上的期望狀態(tài)持續(xù)時間;曲率參數(shù)確定單元,用于根據(jù)所述的實際持續(xù)時間、期望狀態(tài)持續(xù)時間確定曲率參數(shù);比例參數(shù)確定分單元,用于根據(jù)所述的曲率參數(shù)確定比例參數(shù)。
附圖2示出了本發(fā)明的一種電網(wǎng)安全風險管控智能評估方法,該方法包括如下步驟:
s1.采集配電網(wǎng)設(shè)備的運行數(shù)據(jù);
s2.對所述運行數(shù)據(jù)進行處理;
s3.根據(jù)處理后的運行數(shù)據(jù)對配電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行評估;
其中,所述運行數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)設(shè)備運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù),在所述步驟s1中,包括如下子步驟:
s11.獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍;
s12.獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的當前運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)。
優(yōu)選的,在步驟s2中,采用證據(jù)理論、模糊集、粗糙集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多源信息融合的方法對s1采集的運行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合分析與處理。
優(yōu)選的,在所述步驟s11中,在獲取所述配電網(wǎng)設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍之前,獲取所述設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)。
優(yōu)選的,在所述步驟s2中,包括如下步驟:對所述歷史數(shù)據(jù)進行篩選,以獲取正常工作狀態(tài)下的設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù);根據(jù)篩選后的歷史數(shù)據(jù),獲取所述設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史變化范圍。
優(yōu)選的,在所述步驟s3中,根據(jù)配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)對配電網(wǎng)進行運行狀態(tài)和風險評估,若評估結(jié)果表明配電網(wǎng)現(xiàn)處于非優(yōu)狀態(tài)或風險狀態(tài)。
優(yōu)選的,在所述步驟s3中,根據(jù)所述運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)確定故障概率,具體包括如下步驟:
用于根據(jù)所述的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)建立故障概率模型,所述的故障概率模型包括比例參數(shù)以及曲率參數(shù);
根據(jù)所述運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)求解所述的比例參數(shù)以及曲率參數(shù);
將所述的比例參數(shù)以及曲率參數(shù)帶入所述的故障概率模型,得到故障概率。
優(yōu)選的,從所述歷史數(shù)據(jù)中確定出各個狀態(tài)的實際持續(xù)時間;根據(jù)所述的實際持續(xù)時間確定各個狀態(tài)在標準時間軸上的期望狀態(tài)持續(xù)時間;根據(jù)所述的實際持續(xù)時間、期望狀態(tài)持續(xù)時間確定曲率參數(shù);根據(jù)所述的曲率參數(shù)確定比例參數(shù)。
優(yōu)選的,所述的故障概率模型為:
λ(s,t)=k(t)e-c(t)s
其中,λ為故障概率,s為根據(jù)環(huán)境參數(shù)確定的環(huán)境指數(shù),t為設(shè)備役齡,k(t)為比例參數(shù),c(t)為曲率參數(shù)。
優(yōu)選的,根據(jù)所述的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)求解所述的比例參數(shù)以及曲率參數(shù)。
優(yōu)選的,從所述的歷史數(shù)據(jù)中確定出各個狀態(tài)的實際持續(xù)時間。在具體的實施方式中,對配電網(wǎng)設(shè)備經(jīng)歷的一個完整健康過程中狀態(tài)變化的歷史數(shù)據(jù)可以得到過程中各狀態(tài)實際持續(xù)的時間tp1,tp2,....,tpn。
優(yōu)選的,獲取配電網(wǎng)設(shè)備對應(yīng)的時間標準軸,配電網(wǎng)設(shè)備對應(yīng)的時間標準軸為t0。
根據(jù)所述的實際持續(xù)時間、所述的時間標準軸確定曲率參數(shù),由下述的公式可以確定出曲率參數(shù)c(t):
根據(jù)所述的曲率參數(shù)確定比例參數(shù),由下述的公式k(t)e-c(t)*100=λ0確定出比例參數(shù)k(t),其中,λ0為偶然故障率,此處的偶然故障率已知,可直接獲取到。
提出時間標準軸t0,它指配電網(wǎng)設(shè)備在環(huán)境參數(shù)確定的環(huán)境指數(shù)狀態(tài)評分為滿分100分時的設(shè)備期望健康壽命,即假設(shè)設(shè)備不發(fā)生狀態(tài)變化一直維持滿分狀態(tài)運行直至偶然性故障發(fā)生所經(jīng)歷的時間,滿足
因此,時間標準軸t0的大小由偶然性故障率決定。
設(shè)定設(shè)備在狀態(tài)si時的期望狀態(tài)壽命t(si)。它是指假設(shè)設(shè)備以狀態(tài)si,投運并保持該狀態(tài)運行直至發(fā)生故障停運期望的時間,中間不經(jīng)歷任何別的狀態(tài),期望狀態(tài)壽命t(si)滿足下式
與t0不同的是,t(si)既受到了偶然性故障因素的影響也會受到與狀態(tài)si相關(guān)的必然性故障因素的影響。
提出基于時間標準軸的折算系數(shù)m(si)。它是指設(shè)備狀態(tài)為100分時的期望健康壽命t0與狀態(tài)為si時的期望狀態(tài)壽命t(si)的比值,即
由于式中役齡t是確定的,所以基于時間標準軸的折算系數(shù)m(si)只與狀態(tài)si有關(guān),僅隨狀態(tài)si變化。引入基于時間標準軸的折算系數(shù)的目的是將包含必然性故障因素的期望狀態(tài)壽命折算為只有偶然性故障因素影響的期望狀態(tài)壽命。
設(shè)定設(shè)備實際維持狀態(tài)si的時間tpi。在設(shè)備實際運行過程中,設(shè)備狀態(tài)總是發(fā)生著連續(xù)微小或階段性的變化,而不是維持狀態(tài)si直至故障。當設(shè)備從狀態(tài)si變化至狀態(tài)si+1時,狀態(tài)si持續(xù)的時間為tpi,tpi為已知量,可直接從現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)得到,即狀態(tài)si的實際持續(xù)時間。
設(shè)定設(shè)備實際維持狀態(tài)si在標準時間軸上的期望狀態(tài)持續(xù)時間tp0i。它是將狀態(tài)si的實際持續(xù)時間經(jīng)時間標準軸的折算得到的時間標準軸上的期望狀態(tài)持續(xù)時間。其值為:
tp0i=tpi*m(si)
提出把完整健康過程中所經(jīng)歷的各狀態(tài)實際持續(xù)時間都進行基于時間標準軸的折算,就能得到標準時間軸上各狀態(tài)對應(yīng)的只受“偶然性故障因素”影響的期望狀態(tài)持續(xù)時間。一個完整健康過程對應(yīng)的所有只考慮“偶然性故障因素”影響的期望狀態(tài)持續(xù)時間累加起來的過程壽命應(yīng)該等于由偶然性故障率決定的時間標準軸t0,公式表示為:
其中,n為狀態(tài)個數(shù)。
配電網(wǎng)設(shè)備經(jīng)歷的一個完整健康過程中狀態(tài)變化的歷史數(shù)據(jù)可以得到過程中各狀態(tài)實際持續(xù)的時間tp1,tp2,....,tpn,即確定出的各個狀態(tài)的實際持續(xù)時間,則有
其中,t為整個完整健康過程的提取時間。
由于tpi都是已知量,時間標準軸t0也為已知量,將
可以解出該設(shè)備在役齡t時的模型曲率系數(shù)c(t),再將結(jié)果代入k(t)e-c(t)*100=λ0,便可解得該設(shè)備在役齡t時的模型比例系數(shù)k(t)。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明,不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,做出若干等同替代或明顯變型,而且性能或用途相同,都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。