电网线路脆弱性的计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电网线路脆弱性的计算方法及装置，包括步骤：计算线路开断的相对概率；计算电网初始的单位熵综合负载率；计算电网各节点的重要度；计算线路的开断后果；计算所述线路开断的相对概率与所述线路的开断后果的乘积，作为线路的脆弱性。本发明专利技术提供的技术方案充分考虑了电网拓扑结构的物理特征，并充分结合了电网拓扑结构中各线路与各节点的物理状态，计算得到的电网线路脆弱性可以更加合理全面地辨识电网的脆弱线路。

【技术实现步骤摘要】
电网线路脆弱性的计算方法及装置
本专利技术涉及电力系统领域，特别是涉及电网线路脆弱性的计算方法及装置。
技术介绍
近年来，大范围停电事故的频发引发了人们对电网脆弱性的关注。研究表明，大范围停电事故是由外部或内部脆弱源导致电网中某些脆弱线路退出运行，引发大范围潮流转移，进而导致连锁故障的发生。外部脆弱源主要是自然灾害，如台风、地震等；内部脆弱源主要是过负荷、元件故障、控制保护及系统故障等。在大范围停电事故中，少量脆弱线路往往是连锁故障传播的主要原因。因此，准确识别出这些脆弱线路，对其加强关注与保护，对保证电网的安全稳定运行具有重要意义。电网脆弱线路辨识研究最早从暂态稳定分析角度进行。通过求取系统TEF(Transientenergyfunction暂态能量函数)裕度及其对线路传输功率变化的灵敏度来识别脆弱线路；基于能量函数的观点，构建支路势能的函数模型，提出支路脆弱性的评估指标。然而，基于暂态稳定的研究需要对能量函数进行求解，计算过程复杂。随后复杂网络理论被应用到电网脆弱线路辨识中，已取得较多研究成果，例如考虑网络拓扑、电源及负荷等因素，定义了电气介数并以此辨识电网关键线路。但是基于复杂网络理论识别脆弱线路的研究更多地从电网拓扑结构的角度出发，和电网本身的物理特征结合不够紧密。近几年，有学者基于熵理论来辨识电网中脆弱线路，例如借助熵的概念，对过负荷和断线扰动时潮流转移的特征进行描述，提出基于潮流熵的脆弱元件评估模型。然而基于熵理论来辨识电网脆弱线路的方法未能在评估的过程中将线路传输容量及运行状态进行考虑。可见，现有辨识电网脆弱线路的方法还有待改进。专利技术内容基于此，有必要针对上述各种方法计算过程复杂、和电网本身的物理特征结合不够紧密以及未能在评估的过程中将线路传输容量及运行状态进行考虑等不足，提供一种电网线路脆弱性的计算方法。本专利技术实施例采用以下的技术方案：一种电网线路脆弱性的计算方法，包括步骤：根据电网拓扑结构和电源负荷分布，计算电网线路因负荷随机波动而过载开断的概率，根据所述线路开断的概率和线路自身故障率，计算线路开断的相对概率。根据电网初始的运行状态，计算电网初始运行时线路的综合负载率和潮流熵，根据所述综合负载率和所述潮流熵计算电网初始运行时线路的单位熵综合负载率。根据电网拓扑结构、每条电网线路的潮流大小和每条电网线路的有功潮流，计算电网各节点的重要度。依次断开电网中的每条线路，分别计算线路断开后的单位熵综合负载率，得到线路开断前后单位熵综合负载率的变化量，根据线路两端所连接节点的重要度和所述单位熵综合负载率的变化量，计算线路的开断后果。计算所述线路开断的相对概率和所述线路的开断后果的乘积，得到所述线路的脆弱性。一种电网线路脆弱性的计算装置，包括：开断相对概率计算模块，用于根据电网拓扑结构和电源负荷分布，计算电网线路因负荷随机波动而过载开断的概率，根据所述线路开断的概率和线路自身故障率，计算线路开断的相对概率。单位熵综合负载率计算模块，用于计算电网初始运行时线路的综合负载率和潮流熵，根据所述综合负载率和所述潮流熵计算电网初始运行时线路的单位熵综合负载率。节点重要度计算模块，用于根据电网拓扑结构、每条线路的潮流大小和每条电网线路的有功潮流，计算电网各节点的重要度。开断后果计算模块，用于依次断开电网中的每条线路，计算线路断开后的单位熵综合负载率，得到线路开断前后单位熵综合负载率的变化量，根据线路两端所连接节点的重要度和所述单位熵综合负载率的变化量，计算线路的开断后果。脆弱性计算模块，用于计算所述线路开断的相对概率和所述线路的开断后果的乘积，得到线路的脆弱性。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果：本专利技术提供的电网线路脆弱性的计算方法，充分考虑了电网拓扑结构的物理特征，并充分结合了电网拓扑结构中各线路与各节点的物理状态，计算得到的电网线路脆弱性可以更加合理全面地辨识电网的脆弱线路。附图说明图1为一实施例的线路的脆弱性的计算方法流程图；图2为一实施例的线路开断的相对概率的计算流程图；图3为一实施例的电网初始的单位熵综合负载率的计算流程图；图4为一实施例的电网各节点的重要度的计算流程图；图5为一实施例的线路的开断后果的计算流程图；图6为一实施例的线路的脆弱性的计算装置的模块示意图；图7为一优选实施例的线路的脆弱性的计算装置的模块示意图；图8为电网IEEE39节点系统的拓扑结构示意图；图9为电网IEEE39节点系统各节点的重要度柱形图；图10为电网IEEE39节点系统各线路的脆弱性柱形图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在一实施例中，如图1所示，为一实施例的电网线路脆弱性的计算方法，包括步骤：S101，根据电网拓扑结构和电源负荷分布，计算电网线路因负荷随机波动而过载开断的概率，根据所述线路开断的概率和线路自身故障率，计算线路开断的相对概率。S102，计算电网初始运行时的线路综合负载率和潮流熵，根据所述综合负载率和所述潮流熵计算电网初始运行时线路的单位熵综合负载率。其中，上述综合负载率用于反映电网中线路的负载率，上述潮流熵用于反映线路负载率分布信息。S103，根据电网拓扑结构、每条电网线路的潮流大小和每条电网线路的有功潮流，计算电网各节点的重要度。S104，依次断开电网中的每条线路，计算线路断开后的单位熵综合负载率，得到线路开断前后单位熵综合负载率的变化量，根据线路两端所连接节点的重要度和所述单位熵综合负载率的变化量，计算线路的开断后果。S105，计算所述线路开断的相对概率和所述线路的开断后果的乘积，得到所述线路的脆弱性。本实施例中上述的计算方法充分考虑了电网拓扑结构的物理特征，并充分结合了电网拓扑结构中各线路与各节点的物理状态，计算得到的电网线路脆弱性可以更加合理全面地辨识电网的脆弱线路。在一实施例中，如图2所示，为一实施例的线路开断的相对概率的计算流程图，包括：S201，通过直流潮流模型计算电网中线路受到因负荷随机波动而带来的潮流冲击大小，将潮流冲击分为全局冲击和局部冲击，考虑线路传输容量，用潮流冲击与线路传输容量之比的1范数和∞范数来衡量，如下式：式中，δl表示线路l受到因负荷随机波动导致的潮流冲击大小，flgd为发电机g注入一单位功率时负荷节点d消耗一单位功率在线路l上引起的功率变化，Plmax是线路l的传输极限值，表示全局冲击，表示局部冲击，ω1为全局冲击的权重，ω2为局部冲击的权重，G为发电机集合，D为负荷节点集合，NG为发电机的数量，NG为负荷节点的数量。需要注意的是，上述全局冲击的权重和局部冲击的权重之和为1。S202，线路抵御潮流冲击的能力借助线路的负载率来刻画，用下式来表示线路l运行时因负荷冲击导致潮流越限而开断的概率大小αl：式中，μl为线路l的负载率。S203，考虑线路自身故障率，线路运行时开断的相对概率ξl1用下式来表示：ξl1＝P(λl∪αl)＝λl+αl-λl×αl式中，λl为线路l自身的故障率，P(λl∪αl)为两个随机事件的和事件概率。其中，在一优选实施例中，在计算线路运行时开断的相对概率ξl1之前，将所述线路l自身的故障率本文档来自技高网...

【技术保护点】
电网线路脆弱性的计算方法，其特征在于，包括步骤：根据电网拓扑结构和电源负荷分布，计算电网线路因负荷随机波动而过载开断的概率，根据所述线路开断的概率和线路自身故障率，计算线路开断的相对概率；计算电网初始运行时线路的综合负载率和潮流熵，根据所述综合负载率和所述潮流熵计算电网初始运行时线路的单位熵综合负载率；根据电网拓扑结构、每条线路的潮流大小和每条电网线路的有功潮流，计算电网各节点的重要度；依次断开电网中的每条线路，计算线路断开后的单位熵综合负载率，得到线路开断前后单位熵综合负载率的变化量，根据线路两端所连接节点的重要度和单位熵综合负载率的变化量，计算线路的开断后果；计算所述线路开断的相对概率和所述线路的开断后果的乘积，得到所述线路的脆弱性。

【技术特征摘要】
1.电网线路脆弱性的计算方法，其特征在于，包括步骤：根据电网拓扑结构和电源负荷分布，计算电网线路因负荷随机波动而过载开断的概率，根据所述线路开断的概率和线路自身故障率，计算线路开断的相对概率；计算电网初始运行时线路的综合负载率和潮流熵，根据所述综合负载率和所述潮流熵计算电网初始运行时线路的单位熵综合负载率；根据电网拓扑结构、每条线路的潮流大小和每条电网线路的有功潮流，计算电网各节点的重要度；依次断开电网中的每条线路，计算线路断开后的单位熵综合负载率，得到线路开断前后单位熵综合负载率的变化量，根据线路两端所连接节点的重要度和单位熵综合负载率的变化量，计算线路的开断后果；计算所述线路开断的相对概率和所述线路的开断后果的乘积，得到所述线路的脆弱性。2.根据权利要求1所述的电网线路脆弱性的计算方法，其特征在于，所述计算电网线路因负荷随机波动而过载开断的概率，根据所述线路开断的概率和线路自身故障率，计算线路开断的相对概率，包括：通过直流潮流模型计算电网中线路受到因负荷随机波动而带来的潮流冲击大小，如下式：式中，δl表示线路l受到因负荷随机波动导致的潮流冲击大小，flgd为发电机g注入一单位功率时负荷节点d消耗一单位功率在线路l上引起的功率变化，Plmax是线路l的传输极限值，表示全局冲击，表示局部冲击，ω1为全局冲击的权重，ω2为局部冲击的权重，所述全局冲击的权重和局部冲击的权重之和为1，G为发电机集合，D为负荷节点集合，NG为发电机的数量，ND为负荷节点的数量；计算线路l运行时因负荷冲击导致潮流越限而开断的概率大小αl，如下式：式中，μl为线路l的负载率；计算线路运行时开断的相对概率ξl1，如下式：ξl1＝P(λl∪αl)＝λl+αl-λl×αl式中，λl为线路l自身的故障率，P(λl∪αl)为两个随机事件的和事件概率。3.根据权利要求2所述的电网线路脆弱性的计算方法，其特征在于，在所述计算线路运行时开断的相对概率ξl1之前，还包括步骤：将所述线路l自身的故障率λl和所述线路l运行时因负荷冲击导致潮流越限而开断的概率大小αl进行归一化处理。4.根据权利要求1所述的电网线路脆弱性的计算方法，其特征在于，计算电网初始运行时线路的综合负载率和潮流熵，根据所述综合负载率和所述潮流熵计算电网初始运行时线路的单位熵综合负载率，包括：计算电网初始运行时线路的综合负载率LR，如下式：式中，μl为线路l的负载率，Pl为线路l上流过的有功潮流，Plmax是线路l的传输极限值，L是电网中线路总数；计算电网初始运行时线路的潮流熵Hs，如下式：式中，ηl为线路l的负载率在电网所有线路负载率之和中的比例；计算电网初始运行时线路的单位熵综合负载率LSR，如下式：5.根据权利要求1所述的电网线路脆弱性的计算方法，其特征在于，所述根据电网拓扑结构、每条电网线路的潮流大小和每条电网线路的有功潮流，计算电网各节点的重要度，包括：根据电网拓扑结构以及潮流中有功潮流的方向，生成电网拓扑结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林冠强，李惠松，叶晓君，王英民，吕云峰，莫天文，朱凌，孙迪飞，单政博，王慧芳，刘远威，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司惠州供电局，浙江大学，
类型：发明
国别省市：广东,44