一種計及斷路器拒動幾率的恢復供電方法研究

韓露

摘 要：本文利用當前電網(wǎng)的實際參數(shù)、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)拓撲數(shù)據(jù)、 運行方式代入到風險評估分析模型中進行分析，并結(jié)合不同設備元件的歷史運行情況分析其健康狀態(tài)得出對應的故障發(fā)生概率以及潛在故障的損失，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)整體的風險評估。本方法和對應的系統(tǒng)為調(diào)度人員把握電網(wǎng)實時狀態(tài)、了解電網(wǎng)運行潛在風險提供有力參考，確保了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

關鍵詞：設備健康度；運行方式；風險評估；電網(wǎng)調(diào)度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.169

0 引言

隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快以及經(jīng)濟水平的不斷提高，社會用電負荷越來越大，快速增長的用電負荷給電力系統(tǒng)帶來沉重的壓力。目前，地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度工作中需要人工進行運行方式的風險評估，這種方式不僅工作量大，還可能造成遺漏。為了防止人工進行運行方式評估所造成遺漏，有必要開發(fā)地區(qū)電網(wǎng)運行方式風險評估自動評估當前方式下的運行風險，篩選出存在事故隱患的薄弱環(huán)節(jié)并給出直觀的量化評估結(jié)果，從而及時提醒調(diào)度員采取必要措施，保障電網(wǎng)的安全運行。

1 計及電網(wǎng)運行設備健康狀態(tài)的失效幾率評估

地區(qū)電網(wǎng)一般采取開環(huán)運行的方式，因此在故障發(fā)生時，為快速恢復地區(qū)電網(wǎng)的供電則依賴于自動裝置的正確動作以及斷路器的遠方遙控操作。反之，若電網(wǎng)中的自動裝置不能正確動作，或者斷路器遙控拒動則會釀成非計劃停電事故。鑒于以上原因，要正確評估電網(wǎng)的運行風險則需要考慮自動裝置以及斷路器的失效幾率。為此本文首先給定運行設備健康狀態(tài)評估方法從而計算斷路器的潛在失效幾率，其具體評估方法如下：

步驟1：統(tǒng)計斷路器的額定開斷次數(shù)N、額定開斷電流Ie、已開斷次數(shù)以及每次開斷的電流大小。

步驟2：根據(jù)以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)斷路器的開斷次數(shù)與開斷電流的關系，計算出斷路器目前存在的磨損，其計算公式如下式（1）所示：

（1）

其中Si為斷路器第i次開斷的磨損（由第i次開斷的電流和廠商提供的參數(shù)得到）。N為該斷路器的額定開斷次數(shù)，M為開斷額定電流時的磨損。

步驟3：統(tǒng)計斷路器前五年的歷史故障率，并取出五年中該斷路器故障率的最大值λmax與最小值λmin。

步驟4：根據(jù)斷路器的歷史故障率與斷路器磨損狀態(tài)計算其潛在失效幾率，其具體計算公式如下式（2）所示：

λ=[（λmax-λmin）∑Qs+λmin]×100% （2）

2 計及設備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行風險量化評估

2.1 一般回復送電操作方法

根據(jù)上述內(nèi)容可以得到電網(wǎng)中運行設備的潛在失效幾率，結(jié)合常規(guī)的電網(wǎng)運行方式N-1掃描則可以得出電網(wǎng)失壓事故發(fā)生的幾率及其對應的負荷損失。其具體步驟如下：

步驟1：利用數(shù)據(jù)庫中預存儲的解析后的當前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)生成用于風險評估的電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)；依據(jù)所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及導入的檢修計劃中檢修設備及其停運時間，將所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)中與所述檢修設備匹配的設備刪除；

步驟2：將從所述數(shù)據(jù)庫獲取的當前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)中檢修設備的狀態(tài)改為檢修狀態(tài)；由刪除設備后的電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)與標注有檢修狀態(tài)的當前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，生成檢修時的拓撲數(shù)據(jù)。

步驟3：根據(jù)“N-1原則”對電網(wǎng)元件進行掃描。若在掃描過程中存在失壓區(qū)域，則采用常見的“點集收縮算法”計算對失壓區(qū)域復電的路徑。根據(jù)設備健康狀態(tài)的評估結(jié)果，則可以得出區(qū)域復電的成功幾率，其具體如下式（3）～（4）所示：

（3）

（4）

式中為對第k個元件故障時通過操作路徑L對失壓區(qū)域復電的成功幾率，L為恢復失壓區(qū)域的復電路徑，i為該路徑上的斷路器，λi為斷路器i的潛在失效幾率。Gk為失壓區(qū)域的復電幾率，其值為所有復電路徑成功率的最大值。

2.2 計及設備健康狀態(tài)的電網(wǎng)運行風險量化評估

采用Var風險量化評估模型給出具體的量化評估結(jié)果。其大小為：

（5）

其中R為量化的風險評估結(jié)果，Gk為對第k個元件故障時的復電成功幾率，為第k個元件故障時的損失負荷大小，D為電網(wǎng)中所有元件的集合。其值具體大小由公式（6）求得。

（6）

式（6）中P為故障后會造成負荷損失的元件集合，floss為存在失壓情況的區(qū)域負荷，T為不會造成負荷損失的元件集合。

2.3 電網(wǎng)運行風險量化評估裝置的實現(xiàn)

本文提出的電網(wǎng)運行方式的風險評估裝置，包括：拓撲管理模塊，用于利用數(shù)據(jù)庫中預存儲的解析后的當前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)生成用于風險評估的電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)；拓撲修改模塊，用于依據(jù)所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及導入的檢修計劃中檢修設備及其停運時間，將所述電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)中與所述檢修設備匹配的設備刪除；檢修狀態(tài)修改模塊，用于將從所述數(shù)據(jù)庫獲取的當前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)中檢修設備的狀態(tài)改為檢修狀態(tài)；拓撲生成模塊，用于由刪除設備后的電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)與標注有檢修狀態(tài)的當前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，生成檢修時的拓撲數(shù)據(jù)；風險評估模塊，用于將所述檢修時的拓撲數(shù)據(jù)代入到本發(fā)明所提出的量化風險評估分析模型中進行分析，從而實現(xiàn)對不同運行方式下電網(wǎng)運行的風險進行評估。上述所述的風險評估裝置和服務器，用于從數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)獲取當前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及當前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)解析模塊，用于對所述當前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)進行解析；數(shù)據(jù)庫模塊，用于將解析后的當前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)以及所述當前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)存入到所述數(shù)據(jù)庫。

3 小結(jié)

本文提供了一種電網(wǎng)運行方式的風險評估方法、裝置及系統(tǒng)，利用當前電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)、當前電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)以及導入的檢修計劃中檢修設備及其停運時間，生成檢修時的拓撲數(shù)據(jù)，通過將電網(wǎng)的拓撲數(shù)據(jù)代入到“計及設備健康狀態(tài)的風險評估分析模型”中進行分析，對電網(wǎng)運行方式的風險進行評估，從而實現(xiàn)包含檢修時間跨度的實時電網(wǎng)運行風險評估，對未發(fā)生的故障進行預測和量化評估，以便電網(wǎng)運行和管理人員合理安排檢修時序以及時采取有效措施降低電網(wǎng)失壓，確保對用戶的可靠性供電以及電力設備運行的安全性。