一种大电网脆弱性的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种大电网脆弱性的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：1，获取电网网架规划数据和系统运行约束条件；2，根据获取的约束条件构造电网的复杂网络数学模型；3，针对上述复杂网络数学模型，计算各个节点和边的纯图论介数、基于线路容量的潮流分布因子电气介数、基于输送容量的潮流分布因子电气介数；4，依据步骤3获取的三种介数，确定网络的静态脆弱环节；5，根据步骤3中的三种介数指标为基础，确定网络的动态脆弱环节；6，对静态脆弱环节和动态脆弱环节进行整合，得到整个大电网的脆弱环节。本发明专利技术使用复杂网络理论对大电网进行分析便捷有效，便于设计人员在网架结构的设计过程中反复检验，并及时调整，过程简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及电网安全分析
，尤其设及。
技术介绍
电力系统的稳定可靠运行与国民生产、生活乃至国家安全息息相关。随着我国电 网建设的大力进行，新能源发电的发展，W及高压直流输电等实际工程日益增多，对运些规 划方案进行行之有效、科学合理的预测显得尤为重要。在电网建设的前期规划过程中，对目 标电网的可靠性分析是不可缺少的一个环节。目前，相关领域的专家学者投入到电力系统 中大电网可靠性和脆弱性的研究之中，取得了显著的成果，具有多种方法对大电网的可靠 性和脆弱性进行研究。专利文献《电力系统脆弱性评估方法K申请公布号为CN 104156769 A)提供了运样的一种预测方法:建立电力系统的复杂网络结构，通过复杂网络结构中的电 气介数建立结构脆弱因子指标，通过静态能量函数法获取网络实时潮流数据，计算状态脆 弱因子并结合结构脆弱因子计算得出综合脆弱性预测指标，最后输出电力系统的脆弱区 域。上述预测方法可W有效的实现对电力系统脆弱性的预测，但是其在得到结构脆弱因子 和状态脆弱因子时需要分别对应进行计算，过程比较繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供大电网脆弱性的预测方法，用W解决现有技术中对大电网脆 弱性预测方法繁琐复杂的问题。 为实现上述目的，本专利技术的方案包括： -种大电网脆弱性的预测方法，其特征在于，依次包括如下步骤： 步骤1:获取电网网架规划数据和系统运行的约束条件，包括：网架规划数据，系统 运行约束条件； 步骤2:根据获取的约束条件构造电网的复杂网络数学模型；[000引步骤3:针对上述复杂网络数学模型，使用基于最短路径的介数算法计算各个节点 和边的纯图论介数、基于线路容量的潮流分布因子电气介数、基于输送容量的潮流分布因 子电气介数； 步骤4:依据步骤3中获取的S种介数，挑选出S种指标排位均靠前的若干个节点 和边，将运些节点和边所对应的母线、线路和变压器作为电网的静态脆弱环节； 步骤5:根据步骤3中的=种介数指标为基础，用攻击模拟策略，移除网络中的母线 或元件，并计算每次移除结束后电网的状态指标，直到状态指标低于一定的百分比，运些移 除的母线或元件构成网络的动态脆弱环节； 步骤6:对步骤4和步骤5分别得出的静态脆弱环节和动态脆弱环节进行整合:将静 态脆弱环节集合和动态脆弱环节集合取交集，得到整个大电网的脆弱环节得到整个大电网 的脆弱环节。 进一步的，所述步骤1中的网架规划数据是:节点数据，传输线数据，变压器数据， 负荷数据;系统约束条件是:各发电机组出力上限值和线路的最大输出功率。 进一步的，所述步骤2中电网复杂网络数学模型的构造包括W下步骤： SOI:将所有的母线作为节点处理，线路和变压器作为边处理，构造电网的拓扑模 型； S02:构建电网拓扑模型运行的约束条件； S03:计算出电网拓扑模型中每对发电机-负荷节点之间的最短路径； S04:根据电网拓扑模型中线路的电抗，形成系统的阻抗矩阵，并由此计算每对节 点之间的潮流传输分布因子； S05:根据上述步骤计算的条件，构建电网复杂网络数学模型。 进一步的，所述步骤SOl中的拓扑模型包括W下基本信息:发电节点、传输节点、负 荷节点，节点的静有功出力，由线路和变压器构成的支路电抗值。 进一步的，所述步骤S03中最短路径的计算采用的是迪杰斯特拉算法。 进一步的，所述步骤4中排位靠前的一定值是20,筛选出=种指标排位均位于前20 的节点和边后，将运=种指标按照某一种介数降序排序，建立电网静态脆弱环节列表。 进一步的，所述步骤5中大电网脆弱性的预测方法是:分别W随机攻击策略，W及 由各介数指标为基础的蓄意攻击策略逐步移除网络中的母线或元件，使用负荷供应率和网 络最大连通子集规模作为预测指标，直到负荷供应率和最大连通子集规模低于指定的百分 比，此时已被移除的母线或者元件构成了系统的动态薄弱环节。 进一步的，所述步骤5中的攻击模拟策略包括:节点随机攻击，节点介数攻击，节点 的线路容量PTDF介数攻击，节点的输送容量PTDF介数攻击，线路随机攻击，线路的线路容量 PTDF介数攻击，线路输送容量PTDF介数攻击。 进一步的，所述攻击模拟策略的工程中，节点受到攻击则从电网中移除该节点W 及与该节点相连的所有线路;支路受到攻击，则移除该支路的所有双端元件。 进一步的，所述步骤5中的状态指标为负荷供应率和网络最大联通子集规模。 本专利技术的有益效果在于:使用复杂网络理论对大电网进行分析便捷而有效，在介 数的计算过程中，无需反复迭代，也无需多次抽样，便于设计人员在网架结构的设计过程中 反复检验，并及时调整，过程简单。 同时，通过上述方法通过预测网络中节点特性的非均匀性，从而准确地找出网络 中的关键节点，提醒设计人员对运些节点加强防护，或者通过重新布线，使得节点的重要性 程度更趋于平均化、趋于合理。【附图说明】 图1是大电网脆弱性预测方法的介数计算流程图； 图2是大电网脆弱性预测方法的网络攻击计算流程图； 图3是实施例中RTS-48系统的电气接线图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术提供了一种基于复杂网络理论的大电网脆弱性预测方法，包括W下步骤： 步骤I:获取电网网架规划数据和系统运行的约束条件，包括：网架规划数据，系统 运行约束条件； 步骤2:根据获取的约束条件构造电网的复杂网络数学模型； 步骤3:针对上述复杂网络数学模型，使用基于最短路径的介数算法计算各个节点 和边的纯图论介数、基于线路容量的潮流分布因子电气介数、基于输送容量的潮流分布因 子电气介数； 步骤4:依据步骤3中获取的S种介数，挑选出S种指标排位均靠前的若干个节点 和边，将运些节点和边所对应的母线、线路和变压器作为电网的静态脆弱环节； 步骤5:根据步骤3中的=种介数指标为基础，用攻击模拟策略，移除网络中的母线 或元件，并计算每次移除结束后电网的状态指标，直到状态指标低于一定的百分比，运些移 除的母线或元件构成网络的动态脆弱环节； 步骤6:对步骤4和步骤5分别得出的静态脆弱环节和动态脆弱环节进行整合:将静 态脆弱环节集合和动态脆弱环节集合取交集，得到整个大电网的脆弱环节得到整个大电网 的脆弱环节。 下面将结合IE邸-48算例系统的分析过程，在应用本专利技术所提模型时，需要首先从 电网规划部口获取相关数据。其中，RTS-48系统的电气接线图如附图3所示。 对应于步骤1的，从电网规划部口获取电网网架规划数据和系统运行的约束条 件。其中，从电网规划部口获取的计算模型输入数据包括如下数据：当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大电网脆弱性的预测方法，其特征在于，依次包括如下步骤：步骤1：获取电网网架规划数据和系统运行的约束条件，包括：网架规划数据，系统运行约束条件；步骤2：根据获取的约束条件构造电网的复杂网络数学模型；步骤3：针对上述复杂网络数学模型，使用基于最短路径的介数算法计算各个节点和边的纯图论介数、基于线路容量的潮流分布因子电气介数、基于输送容量的潮流分布因子电气介数；步骤4：依据步骤3中获取的三种介数，挑选出三种指标排位均靠前的若干个节点和边，将这些节点和边所对应的母线、线路和变压器作为电网的静态脆弱环节；步骤5：根据步骤3中的三种介数指标为基础，用攻击模拟策略，移除网络中的母线或元件，并计算每次移除结束后电网的状态指标，直到状态指标低于一定的百分比，这些移除的母线或元件构成网络的动态脆弱环节；步骤6：对步骤4和步骤5分别得出的静态脆弱环节和动态脆弱环节进行整合：将静态脆弱环节集合和动态脆弱环节集合取交集，得到整个大电网的脆弱环节。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王圆圆，田春筝，王磊，陈欣琰，王建学，杨红旗，毛玉宾，黄景慧，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11