基于风险理论和模糊推理的电力系统暂态安全风险评估

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1、万方数据第29卷第2期2009年2月电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentV01．29No．2Feb．20090基于风险理论和模糊推理的电力系统暂态安全风险评估刘新东，江全元，曹一家，陈为化(浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027)摘要：在概率论的基础上将风险理论和模糊推理应用于电力系统暂态安全风险评估，利用特定的严重度函数将故障后系统的频率最大偏移、电压最大偏移、功角稳定裕度和故障切除时间裕度进行量化，得到量化的风险指标；将量化的频率风险指标和电压风险指标相结合，通过稳态模糊控制器计

2、算故障的稳态指标，将量化的功角裕度指标与故障切除时间裕度指标相结合，通过暂态模糊控制器计算故障的暂态指标；通过两者的加权综合得到系统的综合暂态稳定指标。在此基础上开发了暂态安全风险评估软件，并以新荚格兰39节点系统为例计算三相线路永久性接地故障各风险指标并排序，说明了该方法的有效性和合理性。关键词：电力系统；风险评估；模糊推理；暂态稳定；安全中图分类号：TM712；TP273+．4文献标识码：A文章编号：1006—6047(2009)02—0015—060引言I风险理论及其应用对电力系统暂态安全有确定性评估方法、概率评估方法和风

3、险评估方法等3种主要方法。确定性方法只评估系统最严重情况，如“N一1”事故检测，所得结果往往过于保守；概率评估方法考虑了事故发生的概率，但并未考虑事故造成的后果，没有很好地协调安全与经济的关系；风险评估方法优势在于将事故发生的概率及其产生的后果相结合，将风险与效益联系起来，定量地反映了系统的经济安全指标。IEEE标准100—1992将风险定义为“对不期望发生的结果的概率和严重性的度量，通常采用概率和结果乘积的表达形式”。研究人员将风险理论应用于电力系统的安全评估，取得了较好的效果，并在此基础上引入了风险指标，从而可以对电力系统的

4、安全做出更加科学、细致的评估[1。3]。如文献E33通过系统发生事故的概率和后果计算系统的暂态风险，文献E4]将计算机集群应用于暂态风险计算，文献[53提出了将时间裕度应用于评估系统的暂态安全。本文基于风险理论和模糊推理，综合考虑了事故发生的概率和后果，提出了电力系统暂态安全的风险评估方法。该方法首先利用特定的严重度函数将故障后系统的频率最大偏移、电压最大偏移、功角稳定裕度和故障切除时间裕度进行量化，得到量化的风险指标；然后将量化的频率风险指标和电压风险指标相结合，通过稳态模糊控制器计算故障的稳态指标；将量化的功角裕度指标与故障

5、切除时间裕度指标相结合，通过暂态模糊控制器计算故障的暂态指标；最后通过两者的加权综合得到系统的综合暂态稳定指标。基于所提的电力系统暂态安全评估方法能够提供反映系统安全状态的定量的直观信息，为运行人员提供决策支持。收稿日期：2008一02—25；修回日期：2008一05—23基金项目：国家自然科学基金项目(50507018)1．1风险理论风险理论是考虑系统不确定因素，将导致灾害的可能性和这种灾害的严重度相结合的理论。风险评估指采用一系列逻辑步骤，使设计人员和安全工程师能以一种系统的方式检查由于设备的使用而产生的灾害，从而选择合适的

6、安全措施。电力系统的风险指标能定量地把握事故的可能性和严重性这2个决定系统可靠性的因素，从而比较全面地反映事故对整个电力系统的影响邛]。将系统的风险指标定义为事故发生的概率与事故产生的后果即严重度的乘积，表达式如下：R(LE，L)=∑IF，(Ei)×iP，(KE，L)×S(y￡)](1)式中R(LlE，L)为风险指标值；E为某一特定的运行状态(如母线电压、支路潮流等)；Ei为未来t时刻发生不确定的事故；L为未来t时刻系统的负荷状况；P，(Ei)为事故E。发生的概率；Pr(y，lEi，L)为事故E发生后系统处于特定的运行状况yf的

7、概率；S(K)为系统运行在l，；状态下事故的严重度。1．1．1电力系统事故发生的概率从事故统计的角度可以看出，电力系统发生事故的概率基本符合泊松分布，即P，(Ei)=[1一exp(--Ai)]×exp(--2：AJ)(2)j≠21．1．2事故发生的后果对电力系统进行风险评估时一般都是从经济的角度考虑事故后果，这显然不够全面，同时也不能明确当前的安全状况。为比较全面地反映系统运行状况，现将事故产生的后果定义为事故后系统状态与该状态对应的严重度的乘积。电力系统的负荷及其运行参数具有不确定性，万方数据电力自动化设备第29卷这也决定了事

8、故后果的不确定性。系统运行参数包括负荷分配因数、发电机分配因数等。通常认为这些参数符合多元正态分布，即．KP～MV：N(E(Kp)，VP)(3)式中KP为系统运行参数向量；E(Kp)是KP的期望值；Vr是运行参数之间的方差一协方差矩阵。由于系统运行参数的随机变化