气电耦合系统风险评估方法、装置、电子设备和存储介质与流程

1.本发明涉及综合能源系统的运行和控制技术领域，特别涉及一种气电耦合系统风险评估方法、装置、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.在如今气候快速变化的时代，原本罕见的气象灾难不再稀有，电力能源系统的许多事故都由极端天气引发，在2021年2月美国得克萨斯州由于极端风暴天气造成大规模停电，停电损失估计值超过1950亿美元。在此次停电事件中，天然气的崩溃是引发电力系统故障的重要原因。
3.在现有的气电耦合系统预警控制方案中，系统的风险评估大多都关注于n-1预想故障的分析，包括预想故障集的定义、扫描以及预想故障的详细分析三个步骤，接在寻找系统本身的薄弱环节，并没有考虑到极端天气等外界因素的影响。随着天然气发电的发展，许多地区都出现了气电耦合程度日渐加深的状况，为在此种状况下仍旧保证电力系统的安全性，应当在考虑气电耦合系统整体的前提下，进行风险评估。


技术实现要素：

4.为了至少部分地解决现有技术存在的技术问题，发明人做出本发明，通过具体实施方式，提供一种气电耦合系统风险评估方法、装置、电子设备和存储介质。
5.第一方面，本发明实施例提供一种气电耦合系统风险评估方法，包括以下步骤：
6.设置气电耦合系统中每个元件的平面坐标(x，y)和时间坐标t；
7.根据不同所述平面坐标和时间坐标下对应的温度t和风速v，确定任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件；
8.根据所确定的任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件，进行综合能流计算，得到气电耦合系统运行的状态量，其中所述状态量包括节点压力、管道流量、母线电压、线路功率和失负荷；
9.设置所述气电耦合系统运行的状态量越限指标；
10.根据所述状态量越限指标，确定系统安全指标；
11.根据所述系统安全指标，确定系统风险指标，根据所述系统风险指标，对所述气电耦合系统进行风险评估。
12.可选的，所述根据不同所述平面坐标和时间坐标下对应的温度t和风速v，确定任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件，包括以下步骤：
13.气源的质量流量m的上限设定如下式：
[0014][0015]
其中t0为基准温度，t为当前温度，为基准温度t0下气源的质量流量上限，ks为反映随t的变化程度的常数；
[0016]
输气管道的故障概率设定如下式：
[0017]
λ
gl
＝λ
gl0
k
gl
(t-t0)
[0018]
其中λ
gl
为输气管道故障概率，λ
gl0
为基准温度t0下管道的故障概率，k
gl
为反映λ
gl
随t的变化程度的常数；
[0019]
常规气负荷的质量流量设定如下式：
[0020]mgd
＝m
gd0
k
gd
(t-t0)
[0021]
其中m
gd
为常规气负荷质量流量，m
gd0
为基准温度t0下管道的质量流量上限，k
gd
为反映m随t的变化程度的常数；
[0022]
电力传输线的故障概率设定如下式：
[0023][0024]
其中λ
el
为电力传输线故障概率，v为当前风速，vd为一速度基准，l为线路长度，a、b都是由线路规格和实际运行数据得出的常数；
[0025]
电力负荷的有功负荷设定为：
[0026]
p
′
＝p
ed0
k
ed
(t-t0)
[0027]
其中p
′
为有功负荷，p
ed0
为基准温度t0下的有功负荷，k
ed
为反映p
′
随t的变化程度的常数。
[0028]
可选的，所述设置所述气电耦合系统运行的状态量越限指标，包括以下步骤：
[0029]
设置所述节点压力和母线电压的越限指标pi
node
如下：
[0030][0031]
其中，i为节点压力和母线电压编号，xi为节点压力和母线电压，为其上限约束，xi为其下限约束，wi为一权重系数；
[0032]
设置所述管道流量和线路功率的越限指标pi
branch
如下：
[0033][0034]
其中，l为管道流量和线路功率编号，x
l
为管道流量和线路功率，为x
l
的上限约束，w
l
为权重系数；
[0035]
设置所述失负荷的越限指标pi
load
如下：
[0036][0037]
其中，j为节点编号，为节点j的预期负荷，xj为节点j的实际负荷，wj为节点j的权重系数，ε为扩大系数。
[0038]
可选的，所述根据所述状态量越限指标，确定系统安全指标，包括以下步骤：
[0039]
将所述节点压力和母线电压的越限指标pi
node
、管道流量和线路功率的越限指标pi
branch
和失负荷的越限指标pi
load
加权求和，如下：
[0040]
pi＝wn*pi
node
wb*pi
branch
wd*pi
load
[0041]
其中，wn、wb、wd分别为节点、支路、失负荷指标对应的权重系数，pi为系统安全指标，从而确定系统安全指标。
[0042]
可选的，所述根据所述系统安全指标，确定系统风险指标，包括以下步骤：
[0043]
设所述气电耦合系统支路i的故障概率为λi，则有：
[0044][0045]
其中，s表示所述气电耦合系统的状况，p(s)为状况s发生的概率；
[0046]
根据所述系统安全指标pi和状况s发生的概率p(s)，确定系统风险指标：
[0047][0048]
其中，ri(t)为所述系统风险指标，s表示所述气电耦合系统的状况，t为时间坐标，pi(s，t)为状况s下所述系统在时间t的系统安全指标，p(s)为状况s发生的概率。
[0049]
第二方面，本发明实施例提供一种气电耦合系统风险评估装置，包括：
[0050]
参数和边界条件确定模块，用于设置气电耦合系统中每个元件的平面坐标(x，y)和时间坐标t；根据不同所述平面坐标和时间坐标下对应的温度t和风速v，确定任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件；
[0051]
越限指标设置模块，用于根据所确定的任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件，进行综合能流计算，得到气电耦合系统运行的状态量，其中所述状态量包括节点压力、管道流量、母线电压、线路功率和失负荷；设置所述气电耦合系统运行的状态量越限指标；
[0052]
风险评估模块，用于根据所述状态量越限指标，确定系统安全指标；根据所述系统安全指标，确定系统风险指标，根据所述系统风险指标，对所述气电耦合系统进行风险评估。
[0053]
可选的，所述参数和边界条件确定模块，具体用于：
[0054]
设置气电耦合系统中每个元件的平面坐标(x，y)和时间坐标t；
[0055]
气源的质量流量m的上限设定如下式：
[0056][0057]
其中t0为基准温度，t为当前温度，为基准温度t0下气源的质量流量上限，ks为反映随t的变化程度的常数；
[0058]
输气管道的故障概率设定如下式：
[0059]
λ
gl
＝λ
gl0
k
gl
(t-t0)
[0060]
其中λ
gl
为输气管道故障概率，λ
gl0
为基准温度t0下管道的故障概率，k
gl
为反映λ
gl
随t的变化程度的常数；
[0061]
常规气负荷的质量流量设定如下式：
[0062]mgd
＝m
gd0
k
gd
(t-t0)
[0063]
其中m
gd
为常规气负荷质量流量，m
gd0
为基准温度t0下管道的质量流量上限，k
gd
为反映m随t的变化程度的常数；
[0064]
电力传输线的故障概率设定如下式：
[0065][0066]
其中λ
el
为电力传输线故障概率，v为当前风速，vd为一速度基准，l为线路长度，a、b都是由线路规格和实际运行数据得出的常数；
[0067]
电力负荷的有功负荷设定为：
[0068]
p
′
＝p
ed0
k
ed
(t-t0)
[0069]
其中p
′
为有功负荷，p
ed0
为基准温度t0下的有功负荷，k
ed
为反映p
′
随t的变化程度的常数。
[0070]
可选的，所述越限指标设置模块，具体用于：
[0071]
根据所确定的任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件，进行综合能流计算，得到气电耦合系统运行的状态量，其中所述状态量包括节点压力、管道流量、母线电压、线路功率和失负荷；
[0072]
设置所述节点压力和母线电压的越限指标pi
node
如下：
[0073][0074]
其中，i为节点压力和母线电压编号，xi为节点压力和母线电压，为其上限约束，xi为其下限约束，wi为一权重系数；
[0075]
设置所述管道流量和线路功率的越限指标pi
branch
如下：
[0076][0077]
其中，l为管道流量和线路功率编号，x
l
为管道流量和线路功率，为x
l
的上限约束，w
l
为权重系数；
[0078]
设置所述失负荷的越限指标pi
load
如下：
[0079][0080]
其中，j为节点编号，为节点j的预期负荷，xj为节点j的实际负荷，wj为节点j的
权重系数，ε为扩大系数。
[0081]
可选的，所述风险评估模块，具体用于：
[0082]
将所述节点压力和母线电压的越限指标pi
node
、管道流量和线路功率的越限指标pi
branch
和失负荷的越限指标pi
load
加权求和，如下：
[0083]
pi＝wn*pi
node
wb*pi
branch
wd*pi
load
[0084]
其中，wn、wb、wd分别为节点、支路、失负荷指标对应的权重系数，pi为系统安全指标，从而确定系统安全指标；
[0085]
设所述气电耦合系统支路i的故障概率为λi，则有：
[0086][0087]
其中，s表示所述气电耦合系统的状况，p(s)为状况s发生的概率；
[0088]
根据所述系统安全指标pi和状况s发生的概率p(s)，确定系统风险指标：
[0089][0090]
其中，ri(t)为所述系统风险指标，s表示所述气电耦合系统的状况，t为时间坐标，pi(s，t)为状况s下所述系统在时间t的系统安全指标，p(s)为状况s发生的概率。
[0091]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的气电耦合系统风险评估方法。
[0092]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令执行时实现前述的气电耦合系统风险评估方法。
[0093]
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
[0094]
在将风速以及温度两个参数引入气电耦合系统元件参量的情况下，设计了衡量系统安全性的各项指标，并根据系统状况的概率分布，提出了系统的风险指标，构建了考虑天气因素的气电耦合系统风险评估方法，能够有效辨识极端天气下气电耦合系统的薄弱环节，预测系统运行风险随时间的变化趋势，在极端天气情况下对系统风险进行有效而准确的评估，对于极端天气下保证电力系统安全运行具有重要参考价值。
[0095]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0096]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0097]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0098]
图1为本发明实施例中气电耦合系统风险评估方法流程图；
[0099]
图2为本发明实施例中气电耦合系统结构图示意图；
[0100]
图3为本发明实施例中天然气系统的节点压力变化曲线图；
[0101]
图4为本发明实施例中系统安全指标随时间变化情况示意图；
[0102]
图5为本发明实施例中系统风险指标随时间变化曲线图；
[0103]
图6为本发明实施例中气电耦合系统风险评估装置的结构示意图；
[0104]
图7为本发明实施例中一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0105]
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0106]
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种气电耦合系统风险评估方法、装置、电子设备和存储介质。
[0107]
本发明实施例一提供一种气电耦合系统风险评估方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：
[0108]
步骤s101：设置气电耦合系统中每个元件的平面坐标(x，y)和时间坐标t；根据不同所述平面坐标和时间坐标下对应的温度t和风速v，确定任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件；
[0109]
例如，建立平面直角坐标系，写出系统中每个元件的平面坐标(x，y)。考查温度t和风速v两个天气变量，设t为时间，则(t，v)是(x，y，t)的函数。每个元件除原始参数外，设置其与(t，v)的相关性。
[0110]
可选的，所述根据不同所述平面坐标和时间坐标下对应的温度t和风速v，确定任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件，包括以下步骤：
[0111]
对于气源，其气压p给定，气源的质量流量m的上限设定如下式：
[0112][0113]
其中t0为基准温度，t为当前温度，为基准温度t0下气源的质量流量上限，ks为反映随t的变化程度的常数；
[0114]
对于输气管道，其故障概率会随着温度变化，输气管道的故障概率设定如下式：
[0115]
λ
gl
＝λ
gl0
k
gl
(t-t0)
[0116]
其中λ
gl
为输气管道故障概率，λ
gl0
为基准温度t0下管道的故障概率，k
gl
为反映λ
gl
随t的变化程度的常数；
[0117]
常规气负荷的质量流量设定如下式：
[0118]mgd
＝m
gd0
k
gd
(t-t0)
[0119]
其中m
gd
为常规气负荷质量流量，m
gd0
为基准温度t0下管道的质量流量上限，k
gd
为反映m随t的变化程度的常数；
[0120]
电力传输线的故障概率设定如下式：
[0121][0122]
其中λ
el
为电力传输线故障概率，v为当前风速，vd为一速度基准，l为线路长度，a、b都是由线路规格和实际运行数据得出的常数；
[0123]
电力负荷的有功负荷设定为：
[0124]
p
′
＝p
ed0
k
ed
(t-t0)
[0125]
其中p
′
为有功负荷，p
ed0
为基准温度t0下的有功负荷，k
ed
为反映p
′
随t的变化程度的常数。
[0126]
由步骤s101可知，对于任意时刻t，气-电耦合系统具有确定的参数和边界条件，因而可以进行综合能流计算。经过计算可以得到系统运行的各状态量，包括天然气网络的节点压力、管道流量，电力系统的母线电压、线路功率等。
[0127]
对于一个“正常”的气-电耦合系统，其系统运行的各状态量都要保持在一定的范围内。因此，可以通过设置越限指标，来反映系统元件的状况。
[0128]
步骤s102：根据所确定的任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件，进行综合能流计算，得到气电耦合系统运行的状态量，其中所述状态量包括节点压力、管道流量、母线电压、线路功率和失负荷；
[0129]
设置所述气电耦合系统运行的状态量越限指标；
[0130]
可选的，所述设置所述气电耦合系统运行的状态量越限指标，包括以下步骤：
[0131]
设置所述节点压力和母线电压的越限指标pi
node
如下：
[0132][0133]
其中，i为节点压力和母线电压编号，xi为节点压力和母线电压，为其上限约束，xi为其下限约束，wi为一权重系数；
[0134]
设置所述管道流量和线路功率的越限指标pi
branch
如下：
[0135][0136]
其中，l为管道流量和线路功率编号，x
l
为管道流量和线路功率，为x
l
的上限约束，w
l
为权重系数；
[0137]
设置所述失负荷的越限指标pi
load
如下：
[0138][0139]
其中，j为节点编号，为节点j的预期负荷，xj为节点j的实际负荷，wj为节点j的
权重系数，ε为扩大系数。
[0140]
在设置上述状态量越限指标的步骤中，天气因素(t，v)或改变系统的边界条件从而影响系统的运行变量，或改变越限指标中的参数。当系统的(t，v)分布发生变化时，上述状态量越限指标中的各项结果通常会发生变化，因而系统的安全性指标pi是时间t的函数。当系统的状况(是否发生故障，何处发生故障)不同时，系统的拓扑和参数也会不同，也会影响到能流计算的结果，因而系统的安全性指标pi也是系统状况s的函数，即pi＝pi(s，t)。
[0141]
步骤s103：根据所述状态量越限指标，确定系统安全指标；根据所述系统安全指标，确定系统风险指标，根据所述系统风险指标，对所述气电耦合系统进行风险评估。
[0142]
可选的，所述根据所述状态量越限指标，确定系统安全指标，包括以下步骤：
[0143]
将所述节点压力和母线电压的越限指标pi
node
、管道流量和线路功率的越限指标pi
branch
和失负荷的越限指标pi
load
加权求和，如下：
[0144]
pi＝wn*pi
node
wb*pi
branch
wd*pi
load
[0145]
其中，wn、wb、wd分别为节点、支路、失负荷指标对应的权重系数，pi为系统安全指标，从而确定系统安全指标。
[0146]
可选的，所述根据所述系统安全指标，确定系统风险指标，包括以下步骤：
[0147]
设所述气电耦合系统支路i的故障概率为λi，则有：
[0148][0149]
其中，s表示所述气电耦合系统的状况，p(s)为状况s发生的概率；
[0150]
根据所述系统安全指标pi和状况s发生的概率p(s)，确定系统风险指标：
[0151][0152]
其中，ri(t)为所述系统风险指标，s表示所述气电耦合系统的状况，t为时间坐标，pi(s，t)为状况s下所述系统在时间t的系统安全指标，p(s)为状况s发生的概率。
[0153]
例如，以图2所示的气电耦合系统为例，图中代表气源，m
in
代表气源流量注入，代表天然气节点及其编号，代表压缩机，代表天然气管道及其编号，m
g1
代表燃气机组负荷及其编号，m
l1
代表常规天然气负荷及其编号，p
d1
代表对应节点的电力负荷及其编号，代表发电机及其编号，代表电力母线及其编号，代表电力传输线及其编号，vδ代表平衡节点。
[0154]
图2中各节点的位置坐标如表1所示。
[0155]
表1各节点位置坐标
[0156][0157]
在本实施例中，假设低温区域沿着x轴正方向以0.6km/min的速度穿过整个系统。系统中的各点在没有受到低温影响时温度为300k，而低温中心的温度为280k，低温随距离的衰减常数为0.5。对于横坐标为x的点，其温度随时间t的变化可表示为
[0158]
t(x，t)＝300-20e-0.5|x-0.6t|
(k)
[0159]
风速v也是x和t的函数，其表达式参考上式温度公式，设为
[0160]
v(x，t)＝5 10e-0.5|x-0.6t|
(m/s)
[0161]
温度和风速会影响气源的质量流量上限、管道故障概率、常规气负荷流量、电力传输线故障概率、电力负荷等多项参数，进而影响下面的各项结果。
[0162]
计算系统未发生故障时各状态量随时间的变化，包括天然气系统的节点压力、管道流量，电力系统的母线电压、支路功率。这里以天然气系统节点压力为例展示计算结果，如图3所示的天然气系统节点压力变化曲线，横轴代表时间，单位min，纵轴代表节点气压，单位bar。
[0163]
此外，还需要对各故障状态下的系统进行能流计算，得到不同状态下天然气系统的节点压力、管道流量，电力系统的母线电压、支路功率等变量随时间的变化，过程和上面类似，在此不再展开。
[0164]
将气网管道1～8故障、电网传输线1～4故障依次编号为故障1～12。根据稳态能流计算结果，得到各故障的安全指标pi(s，t)随时间的变化情况如图4所示，横轴代表时间，单位min，纵轴代表故障编号，右侧标尺代表安全指标pi(s，t)的数值，数值越大，颜色越深，图4给出了在每种预想故障下，系统安全性的变化情况。可以看出，对于天然气系统，管道1故障的安全性指标最大，此时不仅天然气系统失去了所有负荷，电力系统也失去了两个电源，进一步扩大了故障的影响。对于电力系统，线路2故障的安全性指标最大，在极端天气经由的过程中出现了两次明显的高峰，这与电力系统的拓扑结构密切相关。还可以看出，不论是哪个故障，系统的安全性指标均在第34min达到最大值，这是因为此时极端天气同时影响了4个负荷，包括2个天然气负荷和2个电力负荷，数量最多，因而对系统安全性的影响也最大。
[0165]
与图4对应的系统风险指标如图5所示，图中横轴代表时间，单位min，纵轴代表系统风险指标，图5给出了考虑每种预想故障发生概率的系统综合风险指标的变化情况。可以看出，整个系统风险最高的时间发生在4min附近，其次是34min，与图4的结论稍有不同。这是因为，在4min附近，尽管天气因素对气电负荷的影响不大，但此时受到影响的支路数较多，因而系统发生故障的概率较高，整体面临的风险也较大。这表明，单一预想故障下的安
全性指标与系统整体的风险指标并不相同，在安全分析中需要明确它们各自的物理意义，才能更准确地评估风险。
[0166]
本实施例的上述方法中，在将风速以及温度两个参数引入气电耦合系统元件参量的情况下，设计了衡量系统安全性的各项指标，并根据系统状况的概率分布，提出了系统的风险指标，构建了考虑天气因素的气电耦合系统风险评估方法，能够有效辨识极端天气下气电耦合系统的薄弱环节，预测系统运行风险随时间的变化趋势，在极端天气情况下对系统风险进行有效而准确的评估，对于极端天气下保证电力系统安全运行具有重要参考价值。
[0167]
本发明实施例二提供一种气电耦合系统风险评估装置，其结构如图7所示，包括：
[0168]
参数和边界条件确定模块101，用于设置气电耦合系统中每个元件的平面坐标(x，y)和时间坐标t；根据不同所述平面坐标和时间坐标下对应的温度t和风速v，确定任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件；
[0169]
越限指标设置模块102，用于根据所确定的任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件，进行综合能流计算，得到气电耦合系统运行的状态量，其中所述状态量包括节点压力、管道流量、母线电压、线路功率和失负荷；设置所述气电耦合系统运行的状态量越限指标；
[0170]
风险评估模块103，用于根据所述状态量越限指标，确定系统安全指标；根据所述系统安全指标，确定系统风险指标，根据所述系统风险指标，对所述气电耦合系统进行风险评估。
[0171]
可选的，所述参数和边界条件确定模块，具体用于：
[0172]
设置气电耦合系统中每个元件的平面坐标(x，y)和时间坐标t；
[0173]
气源的质量流量m的上限设定如下式：
[0174][0175]
其中t0为基准温度，t为当前温度，为基准温度t0下气源的质量流量上限，ks为反映随t的变化程度的常数；
[0176]
输气管道的故障概率设定如下式：
[0177]
λ
gl
＝λ
gl0
k
gl
(t-t0)
[0178]
其中λ
gl
为输气管道故障概率，λ
gl0
为基准温度t0下管道的故障概率，k
gl
为反映λ
gl
随t的变化程度的常数；
[0179]
常规气负荷的质量流量设定如下式：
[0180]mgd
＝m
gd0
k
gd
(t-t0)
[0181]
其中m
gd
为常规气负荷质量流量，m
gd0
为基准温度t0下管道的质量流量上限，k
gd
为反映m随t的变化程度的常数；
[0182]
电力传输线的故障概率设定如下式：
[0183][0184]
其中λ
el
为电力传输线故障概率，v为当前风速，vd为一速度基准，l为线路长度，a、b
都是由线路规格和实际运行数据得出的常数；
[0185]
电力负荷的有功负荷设定为：
[0186]
p
′
＝p
ed0
k
ed
(t-t0)
[0187]
其中p
′
为有功负荷，p
ed0
为基准温度t0下的有功负荷，k
ed
为反映p
′
随t的变化程度的常数。
[0188]
可选的，所述越限指标设置模块，具体用于：
[0189]
根据所确定的任意时刻下气电耦合系统的参数和边界条件，进行综合能流计算，得到气电耦合系统运行的状态量，其中所述状态量包括节点压力、管道流量、母线电压、线路功率和失负荷；
[0190]
设置所述节点压力和母线电压的越限指标pi
node
如下：
[0191][0192]
其中，i为节点压力和母线电压编号，xi为节点压力和母线电压，为其上限约束，xi为其下限约束，wi为一权重系数；
[0193]
设置所述管道流量和线路功率的越限指标pi
branch
如下：
[0194][0195]
其中，l为管道流量和线路功率编号，x
l
为管道流量和线路功率，为x
l
的上限约束，w
l
为权重系数；
[0196]
设置所述失负荷的越限指标pi
load
如下：
[0197][0198]
其中，j为节点编号，为节点j的预期负荷，xj为节点j的实际负荷，wj为节点j的权重系数，ε为扩大系数。
[0199]
可选的，所述风险评估模块，具体用于：
[0200]
将所述节点压力和母线电压的越限指标pi
node
、管道流量和线路功率的越限指标pi
branch
和失负荷的越限指标pi
load
加权求和，如下：
[0201]
pi＝wn*pi
node
wb*pi
branch
wd*pi
load
[0202]
其中，wn、wb、wd分别为节点、支路、失负荷指标对应的权重系数，pi为系统安全指标，从而确定系统安全指标；
[0203]
设所述气电耦合系统支路i的故障概率为λi，则有：
[0204][0205]
其中，s表示所述气电耦合系统的状况，p(s)为状况s发生的概率；
[0206]
根据所述系统安全指标pi和状况s发生的概率p(s)，确定系统风险指标：
[0207][0208]
其中，ri(t)为所述系统风险指标，s表示所述气电耦合系统的状况，t为时间坐标，pi(s，t)为状况s下所述系统在时间t的系统安全指标，p(s)为状况s发生的概率。
[0209]
根据所述系统风险指标，对所述气电耦合系统进行风险评估。
[0210]
例如，以图2所示的气电耦合系统为例，图中代表气源，m
in
代表气源流量注入，代表天然气节点及其编号，代表压缩机，代表天然气管道及其编号，m
g1
代表燃气机组负荷及其编号，m
l1
代表常规天然气负荷及其编号，p
d1
代表对应节点的电力负荷及其编号，代表发电机及其编号，代表电力母线及其编号，代表电力传输线及其编号，vδ代表平衡节点。
[0211]
图2中各节点的位置坐标如表1所示。
[0212]
表1各节点位置坐标
[0213][0214]
在本实施例中，假设低温区域沿着x轴正方向以0.6km/min的速度穿过整个系统。系统中的各点在没有受到低温影响时温度为300k，而低温中心的温度为280k，低温随距离的衰减常数为0.5。对于横坐标为x的点，其温度随时间t的变化可表示为
[0215]
t(x，t)＝300-20e-0.5|x-0.6t|
(k)
[0216]
风速v也是x和t的函数，其表达式参考上式温度公式，设为
[0217]
v(x，t)＝5 10e-0.5|x-0.6t|
(m/s)
[0218]
温度和风速会影响气源的质量流量上限、管道故障概率、常规气负荷流量、电力传
输线故障概率、电力负荷等多项参数，进而影响下面的各项结果。
[0219]
计算系统未发生故障时各状态量随时间的变化，包括天然气系统的节点压力、管道流量，电力系统的母线电压、支路功率。这里以天然气系统节点压力为例展示计算结果，如图3所示的天然气系统节点压力变化曲线，横轴代表时间，单位min，纵轴代表节点气压，单位bar。
[0220]
此外，还需要对各故障状态下的系统进行能流计算，得到不同状态下天然气系统的节点压力、管道流量，电力系统的母线电压、支路功率等变量随时间的变化，过程和上面类似，在此不再展开。
[0221]
将气网管道1～8故障、电网传输线1～4故障依次编号为故障1～12。根据稳态能流计算结果，得到各故障的安全指标pi(s，t)随时间的变化情况如图4所示，横轴代表时间，单位min，纵轴代表故障编号，右侧标尺代表安全指标pi(s，t)的数值，数值越大，颜色越深，图4给出了在每种预想故障下，系统安全性的变化情况。可以看出，对于天然气系统，管道1故障的安全性指标最大，此时不仅天然气系统失去了所有负荷，电力系统也失去了两个电源，进一步扩大了故障的影响。对于电力系统，线路2故障的安全性指标最大，在极端天气经由的过程中出现了两次明显的高峰，这与电力系统的拓扑结构密切相关。还可以看出，不论是哪个故障，系统的安全性指标均在第34min达到最大值，这是因为此时极端天气同时影响了4个负荷，包括2个天然气负荷和2个电力负荷，数量最多，因而对系统安全性的影响也最大。
[0222]
与图4对应的系统风险指标如图5所示，图中横轴代表时间，单位min，纵轴代表系统风险指标，图5给出了考虑每种预想故障发生概率的系统综合风险指标的变化情况。可以看出，整个系统风险最高的时间发生在4min附近，其次是34min，与图4的结论稍有不同。这是因为，在4min附近，尽管天气因素对气电负荷的影响不大，但此时受到影响的支路数较多，因而系统发生故障的概率较高，整体面临的风险也较大。这表明，单一预想故障下的安全性指标与系统整体的风险指标并不相同，在安全分析中需要明确它们各自的物理意义，才能更准确地评估风险。
[0223]
本实施例中，在将风速以及温度两个参数引入气电耦合系统元件参量的情况下，设计了衡量系统安全性的各项指标，并根据系统状况的概率分布，提出了系统的风险指标，构建了考虑天气因素的气电耦合系统风险评估装置，能够有效辨识极端天气下气电耦合系统的薄弱环节，预测系统运行风险随时间的变化趋势，在极端天气情况下对系统风险进行有效而准确的评估，对于极端天气下保证电力系统安全运行具有重要参考价值。
[0224]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种电子设备，其结构如图7所示，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的气电耦合系统风险评估方法。
[0225]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令执行时实现前述的气电耦合系统风险评估方法。
[0226]
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。