(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110728065 A(43)申请公布日 2020.01.24
(21)申请号 201910993152.9(22)申请日 2019.10.18
(71)申请人 国网陕西省电力公司电力科学研究
院
地址 710000 陕西省西安安区航天中
路669号
申请人 华北电力大学（保定）
北京新源绿网节能科技有限公司(72)发明人 张小庆 左保峰 章海静 万青
王建波 陈洁羽 唐正聪 贾文超 刘兴杰 董成哲 王立宗 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务
所(普通合伙) 11350
代理人 李兴林
权利要求书2页 说明书5页 附图2页
(51)Int.Cl.
G06F 30/20(2020.01)G06Q 50/06(2012.01)
(54)发明名称
电压暂降故障概率估计及损失评估方法(57)摘要
本发明公开了一种电压暂降故障概率估计方法及损失估计方法。概率估计方法包括建立配电网故障模型、统计各电压暂降等级与各故障持续时间等级配对的电压暂降故障概率步骤。损失估计方法包括电压暂降故障损失评估步骤。本方法建立配电网故障概率模型，通过蒙特卡洛法，仿真次数多时能够较好地模拟电网运行遭受的电压暂降特性，从而能精确地对电网电压暂降事件进行评估；本方法在计算量较小的情况下能够精准地描述负荷故障率，从而对电压暂降损失进行准确评估。
CN 110728065 ACN 110728065 A
权 利 要 求 书
1/2页
1.一种电压暂降故障概率估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立配电网故障模型：故障类型模拟：
式中，FT表示故障类型，n为故障类型数目，Pf(i),1≤i≤n表示第i种故障类型概率，随机数x在[0,1]上服从均匀分布；
故障线路故障线路模拟：
式中FL表示故障线路，随机数y在[0,1]上服从均匀分布，线路u的故障概率Pu与线路长度Lu成正比；
故障位置模拟：
式中FP表示故障位置，随机数z在[0,1]上服从均匀分布，i和j分别为线路u的左节点和右节点；
故障持续时间模拟：
式中，Ft表示故障持续时间等级，m为故障持续时间等级数目，Pt(k),1≤k≤m表示第k等级故障持续时间概率，随机数xt在[0,1]上服从均匀分布；
通过蒙特卡洛仿真模拟电网故障情况，得到网络故障节点电压暂降值，根据预先设定
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CN 110728065 A
权 利 要 求 书
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的电压暂降幅值等级划分，确定电压暂降幅值等级；
步骤2：统计各电压暂降幅值等级与各故障持续时间等级配对的电压暂降故障概率Pqr,1≤q≤Q,1≤r≤R；R和Q分别代表电压暂降幅值等级数目和故障持续时间等级数目。
2.一种采用权利要求1所述的电压暂降故障概率估计方法的电压暂降故障损失评估方法，其特征在于：
包括电压暂降故障损失评估步骤：
Nm为年发生电压暂降次数；将相同电压敏感度设备归为一类，N为负荷种类的总数；Nk为第k类用电设备的数量；Losskl代表了第k类负荷中第l个用电设备停运造成的单次损失费用；ηqr,k为q,r对应等级的电压暂降发生时第k种负荷的故障概率。
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CN 110728065 A
说 明 书
电压暂降故障概率估计及损失评估方法
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技术领域
[0001]本发明涉及一种电力故障概率估计及损失评估方法，尤其涉及一种电压暂降故障概率估计及损失评估方法，属于电力技术领域。背景技术
[0002]计算机、可调速电机、交流接触器、可编程逻辑控制器等都是电压敏感负荷，电压暂降的发生导致这些设备不能正常工作，会对经济和发展和社会稳定造成巨大的危害。短路故障、感应电机启动、雷击、开关操作、变压器以及电容器组的投切等事件均可引起电压暂降，在这些原因当中短路故障造成的电压暂降损失最为严重，故障条件下电压暂降经济性的评估对于电压暂降的治理有着重要的意义。
[0003]现有的电压暂降经济性评估方法没有考虑实际电网运行时电压暂降的特征分布概率，因此评估时电压暂降特征假设都会与实际情况出现较大的偏差。负荷的电压暂降耐受曲线存在一个不确定区域，现有的电压暂降损失评估方法使用电压暂降严重程度作为评价指标，但电压暂降严重指标往往不能反映负荷在遭受电压暂降事故时是否脱网停运行，评估结果不准确。因此，需要一种能够反映电压暂降实际情况的电压暂降故障概率估计及损失评估方法。
发明内容
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种电压暂降故障概率估计及损失评估方法。[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：[0006]技术方案一：一种电压暂降故障概率估计方法。[0007]一种电压暂降故障概率估计方法，包括以下步骤：[0008]步骤1：建立配电网故障模型：[0009]故障类型模拟：
[0010]
[0011]
式中，FT表示故障类型，n为故障类型数目，Pf(i),1≤i≤n表示第i种故障类型概率，随
机数x在[0,1]上服从均匀分布；[0012]故障线路故障线路模拟：
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说 明 书
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[0013]
[0014]
式中FL表示故障线路，随机数y在[0,1]上服从均匀分布，线路u的故障概率Pu与线
路长度Lu成正比；
[0015]
[0016]
故障位置模拟：
[0017]
式中FP表示故障位置，随机数z在[0,1]上服从均匀分布，i和j分别为线路u的左节
点和右节点；
[0019]故障持续时间模拟：
[0018]
[0020]
式中，Ft表示故障持续时间等级，m为故障持续时间等级数目，Pt(k),1≤k≤m表示第k等
级故障持续时间概率，随机数xt在[0,1]上服从均匀分布；[0022]通过蒙特卡洛仿真模拟电网故障情况，得到网络故障节点电压暂降值，根据预先设定的电压暂降幅值等级划分，确定电压暂降幅值等级；[0023]步骤2：统计各电压暂降幅值等级与各故障持续时间等级配对的电压暂降故障概率Pqr,1≤q≤Q,1≤r≤R；R和Q分别代表电压暂降幅值等级数目和故障持续时间等级数目。[0024]技术方案二：一种采用技术方案一所述的电压暂降故障概率估计方法的电压暂降故障损失评估方法。
[0025]一种采用技术方案一所述的电压暂降故障概率估计方法的电压暂降故障损失评估方法，包括电压暂降故障损失评估步骤：
[0026][0027]
[0021]
Nm为年发生电压暂降次数；将相同电压敏感度设备归为一类，N为负荷种类的总数；Nk为第k类用电设备的数量；Losskl代表了第k类负荷中第l个用电设备停运造成的单次损失费用；ηqr,k为q,r对应等级的电压暂降发生时第k种负荷的故障概率。
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说 明 书
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采用上述技术方案所取得的技术效果在于：
[0029]1、本方法建立配电网故障概率模型，通过蒙特卡洛法，仿真次数多时能够较好地模拟电网运行遭受的电压暂降特性，从而能精确地对电网电压暂降事件进行评估；[0030]2、本方法在计算量较小的情况下能够精准地描述负荷故障率，从而对电压暂降损失进行准确评估。
附图说明
[0031]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0032]图1是本发明的流程图；
[0033]图2是本发明的耐受曲线分区图；
[0034]图3是本发明实施例1的电压暂降幅值-故障持续时间-故障概率关系图。具体实施方式
[0035]实施例1：一种电压暂降故障概率估计方法，包括以下步骤：[0036]步骤1：建立配电网故障模型：[0037]故障类型模拟：
[0038]
[0039]
式中，FT表示故障类型，n为故障类型数目，Pf(i),1≤i≤n表示第i种故障类型概率，随
机数x在[0,1]上服从均匀分布；[0040]故障线路故障线路模拟：
[0041]
[0042]
式中FL表示故障线路，随机数y在[0,1]上服从均匀分布，线路u的故障概率Pu与线
路长度Lu成正比；
[0043]
[0044]
故障位置模拟：
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说 明 书
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[0045]
式中FP表示故障位置，随机数z在[0,1]上服从均匀分布，i和j分别为线路u的左节
点和右节点；
[0047]故障持续时间模拟：
[0046]
[0048]
式中，Ft表示故障持续时间等级，m为故障持续时间等级数目，Pt(k),1≤k≤m表示第k等
级故障持续时间概率，随机数xt在[0,1]上服从均匀分布；[0050]通过蒙特卡洛仿真模拟电网故障情况，得到网络故障节点电压暂降值，根据预先设定的电压暂降幅值等级划分，确定电压暂降幅值等级；[0051]步骤2：统计各电压暂降幅值等级与各故障持续时间等级配对的电压暂降故障概率Pqr,1≤q≤Q,1≤r≤R；R和Q分别代表电压暂降幅值等级数目和故障持续时间等级数目。[0052]本实施例中，故障类型数目为4，故障类型分别为单相接地、两相接地、两相短路和三相短路，相应的故障概率分别为79.21％、4.95％、11.88％和3.96％。[0053]实际电网发生的电压暂降事件持续时间几乎都在0.5s以内，在0.02～0.1s区间上的频次最高。将故障持续时间分为5个等级。电压幅值分为7个等级，电压幅值暂降划分为7个等级,各电压暂降等级与各故障持续时间等级配对的电压暂降故障概率Pqr,1≤q≤Q,1≤r≤R如表1所示。[0054]实施例2：一种采用实施例1所述的电压暂降故障概率估计方法的电压暂降故障损失评估方法，包括电压暂降故障损失评估步骤：
[0055]
[0049]
Nm为年发生电压暂降次数；将相同电压敏感度设备归为一类，N为负荷种类的总数；Nk为第k类用电设备的数量；Losskl代表了第k类负荷中第l个用电设备停运造成的单次损失费用；ηqr,k为q,r对应等级的电压暂降发生时第k种负荷的故障概率。[0057]电压暂降的幅值和持续时间影响负荷的故障概率，如图2所示，将耐受曲线划分为5个区域。Umax和Umin分别为电压暂降幅值的最大值和最小值，Tmax和Tmin分别为故障持续时间的最大值和最小值。故障持续时间越长，负荷的电压暂降概率就越大。电压暂降幅值和故障持续时间的不同等级组合对负荷的故障概率影响程度也会发生变化。[0058]在E区域内，由于故障持续时间过短或者电压暂降幅值较大，负荷不会发生故障；在D区域内，由于电压暂降幅值下降到阈值以下或者由于故障持续时间过长，负荷发生故障的概率为100％。在B和C区域负荷故障概率近似只受电压暂降持续时间或者电压幅值影响，
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[0056]
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说 明 书
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在A区域则是由两者共同影响决定。当电压暂降事件落在C区域内时，在[Umin，Umax]区间上负荷在两个阈值附近时电压敏感度较高,而在中间区域敏感度较低；电压暂降事件落在B区域内时，负荷对电压暂降事件的敏感度则与C区域相反，在阈值附近时较高，而在中间区域较低。假定故障概率与电压暂降幅值，故障持续时间与电压暂降幅值满足正态分布的规律，根据“3σ原则”计算出故障持续时间和电压暂降幅值的均值和均方差。
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
对式7进行求反：
-1[00]η (11)1＝f1(U)
[0065]η＝f1-1(U)f2(T) (12)[0066]对于式(11)，在已知电压暂降幅值U的情况下迭代求解对应的概率，迭代的精度为±3×10-7。综上所述，当电压暂降发生在不确定区域A时，依据式(12)求解负荷故障概率。当电压暂降发生在B或C区域时，依据式(8)和(11)求解负荷故障概率。[0067]表1
[0063]
[0068]
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说 明 书 附 图
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图1
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说 明 书 附 图
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图2
图3
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