基于贝叶斯模型的电力Na-tech事件风险评估方法及系统与流程

本发明涉及电力系统风险评估，更具体地说，本发明涉及基于贝叶斯模型的电力na-tech事件风险评估方法及系统。

背景技术：

1、na-tech事件是指由自然灾害作用诱发技术系统或工业设施故障，并进一步形成设备失效、功能中断及次生风险传播的复合事件。在电力系统中，自然灾害不仅能够直接引起线路、变压器、开关等设备故障，还会随着故障设备退出运行改变网络拓扑及功率分布，使剩余设备承受新的运行应力。现有风险评估方法通常结合灾害强度、设备脆弱性、运行状态及贝叶斯网络等方法估计设备故障概率，并根据设备之间的条件依赖关系建立故障传播路径，进而计算事件链传播概率及对应风险。

2、但是，现有方法通常将故障传播关系表示为设备之间的两两条件关系，难以准确描述多个前序故障共同改变后续设备运行应力时的组合触发机制。一方面，当多个单故障均能够触发同一后续设备性能状态时，同一设备状态对应的概率可能被不同传播关系重复计入；另一方面，当任一单故障均不足以导致设备失效，而多个故障共同作用才能使运行应力跨越对应性能状态的失效边界时，两两传播关系又难以识别该联合触发过程。由此容易造成替代性故障传播与联合性故障传播混淆，使故障传播概率不能准确反映实际故障组合与设备性能状态之间的对应关系，进而影响na-tech事件传播概率及事件风险值的准确性。

3、上述公开的技术方案中，至少存在如下技术问题：现有电力na-tech事件风险评估多基于设备间两两传播关系，难以准确表征多个前序故障对后续设备的组合触发作用，容易造成替代性传播概率重复计入或联合性传播关系遗漏，进而导致故障传播概率及事件风险值偏差。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供基于贝叶斯模型的电力na-tech事件风险评估方法及系统，通过识别不同故障组合对应的最小触发关系并对设备性能后验状态进行互斥划分，以解决现有两两传播分析中替代性传播概率重复计入和联合性传播关系遗漏的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于贝叶斯模型的电力na-tech事件风险评估方法，包括：获取na-tech事件数据，基于贝叶斯模型确定灾害作用下电力设备的性能参数后验分布；针对前序故障设备集合，在相同灾害及功率边界下，确定不同故障组合对应的候选设备运行应力；根据候选设备运行应力与失效边界的关系，确定各设备性能状态下的最小触发故障组合；基于最小触发故障组合，对性能参数后验分布进行互斥划分，确定故障传播关系及传播概率；根据故障传播关系及传播概率逐级确定na-tech事件传播概率，并结合电力损失确定事件风险值。

4、在一个优选的实施方式中，所述基于贝叶斯模型确定灾害作用下电力设备的性能参数后验分布，包括：根据设备状态及历史灾害响应确定电力设备的性能参数及其先验分布；根据自然灾害作用及局地环境影响确定各电力设备的灾害作用状态；根据灾害作用状态及设备响应确定观测证据和条件概率，并结合先验分布进行贝叶斯更新，得到各电力设备的性能参数后验分布。

5、在一个优选的实施方式中，所述在相同灾害及功率边界下，确定不同故障组合对应的候选设备运行应力，包括：确定当前传播评估时刻，形成各故障组合共用的灾害及功率边界；根据前序故障设备集合构建不同故障组合，并根据各故障组合调整设备连接关系，得到对应的故障运行拓扑；基于各故障运行拓扑及所述灾害及功率边界确定功率转移范围，并确定受功率转移影响的候选设备；根据各候选设备在不同故障组合下的运行参数，确定对应的候选设备运行应力。

6、在一个优选的实施方式中，所述基于各故障运行拓扑及所述灾害及功率边界确定功率转移范围，包括：针对当前故障组合，分别恢复其中一个故障设备，得到对应的直接子组合；在相同灾害及功率边界下，对当前故障组合及各直接子组合进行电网运行状态计算，得到对应的支路功率分布；比较支路功率分布，确定当前故障组合相对于各直接子组合新增的支路功率变化及变化方向；根据支路功率变化及变化方向确定新增功率传递关系，并汇总得到当前故障组合的功率转移范围。

7、在一个优选的实施方式中，所述根据支路功率变化及变化方向确定新增功率传递关系，并汇总得到当前故障组合的功率转移范围，包括;针对各直接子组合，根据新增退出故障设备的关联节点及退出前功率方向确定功率转移的起始边界和终止边界；根据支路功率变化及变化方向，从起始边界沿电网连接关系追踪功率增量传递支路；根据中间节点的增量功率平衡关系及功率变化方向筛选并延续所述功率增量传递支路，直至终止边界或不存在满足条件的后续支路；汇总保留的支路及其连接设备，得到当前故障组合对应的功率转移范围。

8、在一个优选的实施方式中，所述根据候选设备运行应力与失效边界的关系，确定各设备性能状态下的最小触发故障组合，包括：根据候选设备的性能参数后验分布及当前灾害作用状态，确定各设备性能状态对应的失效边界，并根据候选设备运行应力与失效边界确定剩余安全裕度；按照故障组合层级，确定当前故障组合相对于各直接子组合的应力增量及失效边界越过情况；当当前故障组合越过失效边界且各直接子组合均未越过时，根据低阶触发记录判断是否存在使同一设备性能状态失效的低阶故障组合；不存在时，将当前故障组合确定为对应设备性能状态的最小触发故障组合。

9、在一个优选的实施方式中，所述根据候选设备的性能参数后验分布及当前灾害作用状态，确定各设备性能状态对应的失效边界，包括：根据候选设备的性能参数后验分布，确定设备性能状态及对应的性能参数表征值；根据历史灾害响应确定运行应力、性能参数、灾害作用状态与设备失效状态之间的失效判定关系；将性能参数表征值及当前灾害作用状态代入失效判定关系，确定候选设备发生失效对应的临界运行应力，并将临界运行应力确定为对应设备性能状态的失效边界。

10、在一个优选的实施方式中，所述对性能参数后验分布进行互斥划分，确定故障传播关系及传播概率，包括：根据各设备性能状态对应的最小触发故障组合，确定各设备性能状态对应的最小触发故障组合集合；根据最小触发故障组合集合的异同，将各设备性能状态划分为互斥状态子域；根据各互斥状态子域所包含设备性能状态的后验概率，确定各互斥状态子域对应的后验概率质量；根据各互斥状态子域对应的最小触发故障组合集合确定故障传播关系，并将对应状态子域的后验概率质量确定为故障传播关系的传播概率。

11、在一个优选的实施方式中，所述根据各互斥状态子域对应的最小触发故障组合集合确定故障传播关系，并将对应状态子域的后验概率质量确定为故障传播关系的传播概率，包括：根据各互斥状态子域对应的最小触发故障组合集合，建立最小触发故障组合与候选设备的触发对应关系；根据最小触发故障组合的数量及组成，确定单一、联合或替代故障传播关系；将对应状态子域的后验概率质量整体确定为所述故障传播关系的传播概率。

12、另一方面，基于贝叶斯模型的电力na-tech事件风险评估系统，包括：性能后验确定模块，用于获取na-tech事件数据，基于贝叶斯模型确定灾害作用下电力设备的性能参数后验分布；运行应力确定模块，用于针对前序故障设备集合，在相同灾害及功率边界下，确定不同故障组合对应的候选设备运行应力；最小触发识别模块，用于根据候选设备运行应力与失效边界的关系，确定各设备性能状态下的最小触发故障组合；传播关系确定模块，用于基于最小触发故障组合，对性能参数后验分布进行互斥划分，确定故障传播关系及传播概率；事件风险评估模块，用于根据故障传播关系及传播概率逐级确定na-tech事件传播概率，并结合电力损失确定事件风险值。

13、本发明基于贝叶斯模型的电力na-tech事件风险评估方法及系统的技术效果和优点：

14、本发明通过贝叶斯模型表征灾害作用下电力设备性能状态的不确定性，并在统一灾害及功率边界下比较不同前序故障组合对候选设备运行应力的影响，进一步结合失效边界识别各设备性能状态对应的最小触发故障组合，再依据最小触发故障组合对性能参数后验分布进行互斥划分，使不同故障组合对应的传播关系与后验概率质量形成明确对应，从而能够区分单一故障触发、多个故障联合触发以及多个故障替代触发的传播情形，减少现有基于设备两两条件关系的风险评估方法中同一设备状态概率被重复计入以及联合触发关系遗漏的问题；在此基础上逐级更新故障传播关系并结合电力损失计算事件风险值，使所得风险结果能够更准确地反映实际故障组合、设备性能不确定性与故障传播后果之间的关系。