主从博弈的交直流混联电力系统主动防御策略制定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于主从博弈的交直流混联电力系统主动防御策略制定方法，具体如下：（一）采用防御者-进攻者-防御者三层模型来刻画电力系统相关部门与系统故障之间的主从博弈过程；（二）建立交直流混联电力系统主动防御策略制定的主从博弈模型；（三）D-A-D三层模型的求解；（四）、由步骤（三）得出的电力系统最优主动防御策略对交直流混联电力系统进行主动防御。本发明专利技术在不能预知故障发生的情况下，准确地确定电网当前的脆弱源，并采取相应的主动防御措施，进而预防连锁故障的发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统故障预防领域，具体涉及一种基于主从博弈的交直流混联电 力系统主动防御策略制定方法。
技术介绍
目前，近年来，电力系统不断发展，电网规模的日益扩大以及系统元件的复杂化 成为其两大主要趋势，然而电力系统的安全稳定问题也随之产生。特别是随着交直流混联 输电的格局逐步形成，并联运行的交流与直流线路关联紧密，彼此间相互影响，系统运行特 性也更为复杂。由电网局部故障波及整个网络造成的大规模停电事故，在国内外偶有发生， 造成了严重的社会影响和经济损失。因此，在不能预知故障发生的情况下，准确地确定电网 当前的脆弱源，并采取相应的防御措施，进而预防连锁故障的发生，是一项非常重要的研究 课题。 安全博弈理论为分析上述问题提供了合适的研究手段。在该理论中，由自然原因 或蓄意攻击导致的电网故障被视为攻击方，而系统相关部门被视为防御方。一方面，攻击方 试图制造系统元件的并发故障，使其退出运行，以最大化系统损失；另一方面，防御方则采 取适当防御策略以增强系统运行的安全程度，降低系统故障后损失。安全博弈及其均衡解 可为系统最优防御策略的制定提供指导性意见，同时可用于辨识系统薄弱环节，合理评估 系统运行的可靠性与脆弱性。在早期的研究中，A-D(进攻者-防御者）模型常用于评估系 统元件的关键程度，并基于所得结果进行防御策略的制定。然而直接对所得关键元件进行 防护，往往并非最优防御策略。此外，上述模型虽然考虑了相关部门所采取的调整措施对元 件关键程度的影响，但调整措施在故障发生后才被动开展，对并发故障的抵御效果较差。而 D-A-D(防御者-进攻者-防御者）模型可以弥补其不足，较好地解决上述两个问题。然而 该模型的应用往往局限在纯交流系统，并应用于线路的防御工作，因此需要对其进行拓展。 总的来说，现有交直流混联系统的防御策略制定方法存在一定不足，无法做到主 动式防御工作的部署，有必要提出一种新的基于主从博弈的交直流混联系统主动防御策略 制定方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于主从博弈的交直流混联系统主动防御策略制定 方法，在不能预知故障发生的情况下，准确地确定电网当前的脆弱源，并采取相应的主动防 御措施，进而预防连锁故障的发生。 本专利技术采用下述技术方案：一种基于主从博弈的交直流混联电力系统主动防御策 略制定方法，包括以下步骤： ( -）、采用防御者-进攻者-防御者三层模型来刻画电力系统相关部门与系统故 障之间的主从博弈过程； 此三层模型可自然反应电力系统相关部门的真实动作过程，具体分为以下3个阶 段： (1)第一阶段中，电力系统相关部门制定防御规划策略，对资源进行优化配置，选 择系统中的关键元件进行重点防护，以降低故障带来的系统损失； (2)第二阶段中，自然原因或蓄意攻击导致电网多个元件同时故障，该故障元件集 合试图极大化系统损失； (3)第三阶段中，电力系统相关部门进行事故后潮流调整，由于直流线路传输功 率具有可控性，因此相关调整手段可考虑为直流传输功率调节量APd、发电机出力调节量 APg、负荷切除量APld三种； (二）、建立交直流混联电力系统主动防御策略制定的主从博弈三层模型； (三）、对D-A-D三层模型求解，得出电力系统最优主动防御策略； (四）、由步骤（三）得出的电力系统最优主动防御策略对交直流混联电力系统进 行主动防御。 所述的步骤（二）具体如下： 模型中的相关参数与变量如表1、2所示： 表1模型相关参数 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主从博弈的交直流混联电力系统主动防御策略制定方法，其特征在于：包括以下步骤：(一)、采用防御者‑进攻者‑防御者三层模型来刻画电力系统相关部门与系统故障之间的主从博弈过程；此三层模型可自然反应电力系统相关部门的真实动作过程，具体分为以下3个阶段：(1)第一阶段中，电力系统相关部门制定防御规划策略，对资源进行优化配置，选择系统中的关键元件进行重点防护，以降低故障带来的系统损失；(2)第二阶段中，自然原因或蓄意攻击导致电网多个元件同时故障，该故障元件集合试图极大化系统损失；(3)第三阶段中，电力系统相关部门进行事故后潮流调整，由于直流线路传输功率具有可控性，因此相关调整手段可考虑为直流传输功率调节量ΔPd、发电机出力调节量ΔPg、负荷切除量ΔPld三种；(二)、建立交直流混联电力系统主动防御策略制定的主从博弈三层模型；(三)、对D‑A‑D三层模型求解，得出电力系统最优主动防御策略；(四)、由步骤(三)得出的电力系统最优主动防御策略对交直流混联电力系统进行主动防御。

【技术特征摘要】
1. 一种主从博弈的交直流混联电力系统主动防御策略制定方法，其特征在于：包括以 下步骤： (一） 、采用防御者-进攻者-防御者三层模型来刻画电力系统相关部门与系统故障之 间的主从博弈过程； 此三层模型可自然反应电力系统相关部门的真实动作过程，具体分为以下3个阶段： (1) 第一阶段中，电力系统相关部门制定防御规划策略，对资源进行优化配置，选择系 统中的关键元件进行重点防护，以降低故障带来的系统损失； (2) 第二阶段中，自然原因或蓄意攻击导致电网多个元件同时故障，该故障元件集合试 图极大化系统损失； (3) 第三阶段中，电力系统相关部门进行事故后潮流调整，由于直流线路传输功率具有 可控性，因此相关调整手段可考虑为直流传输功率调节量APd、发电机出力调节量APg、负 荷切除量A Pld三种； (二） 、建立交直流混联电力系统主动防御策略制定的主从博弈三层模型； (三） 、对D-A-D三层模型求解，得出电力系统最优主动防御策略； (四） 、由步骤（三）得出的电力系统最优主动防御策略对交直流混联电力系统进行主 动防御。2. 根据权利要求1所述的主从博弈的交直流混联电力系统主动防御策略制定方法,其 特征在于：所述的步骤（二）具体如下： 模型中的相关参数与变量如表1、2所示： 表1模型相关参数下层防御者模型的安全调度问题采用基于直流潮流的OPF模型，由于面向交直流混联 系统，因此需要在安全调度过程中该考虑直流线路传输功率可控性对系统运行的影响，故 该模型以直流传输功率调节量APd、发电机出力调节量APg、负荷切除量APld作为系统潮 流的调节手段，由于系统在安全正常运行状态下往往具有最小运行成本，并且考虑到直流 系统的有功特性，即过高直流传输功率将增加系统运行风险，而过低直流传输功率有违经 济性原则,该OPF模型以最小调整量作为目标函数，通过控制成本系数wP_dk、Wp_ gi、wP_1(U的设 置，该目标函数可用以表征故障后的系统损失，具体模型如式（I. 1)-(1. 8)所示：最小化系 统调节量的目标函数：其中式（2. 1)表示最小化系统调节量的目标函数式，（2. 2)表示节点功率平衡方程，式 (2. 3)-(2. 4)、式（2. 7)-(2. 8)、式（2. 11)、式（2. 12)-(2. 13)、式（2. 14)、式（2. 15)分别表 示直流线路功率传输约束、发电机出力约束、负荷功率约束、交流线路功率传输约束、节点 相角约束，式（2. 5)-(2. 6)、式（2.9)-(2. 10)分别表示直流传输功率与发电机出力调节的 正、负向分量非负限制； (2):中层模型-进攻者模型 中层攻击者模型通过确定总数为K的并发故障元件集合y，模拟电力系统N-K事 故（N代表电网元件总数），以极大化故障后系统损失，具体模型如式（3. 1)-(3. 2)， (2. 1)-(2. 15)所示：式（3. 1)表示最大化系统调节量的目标函数；式（3. 2)表示并发故障元件个数限制； 事实上，中层攻击者模型以下层防御者模型为约束条件，二者间的主从博弈构成A-D， 即攻击者-防御者双层优化问题，其中，下层优化问题的变量为：对偶变量将在A-D双层模型（3. 1)-(3. 2)，（2. 1)-(2. 15)的等价混合整数线性规划中 用到； 中层优化问题的变量为{yh，Si ; 此外，由于电力系统的安全调度发生在N-K校验之后，在下层模型中，并发故障元件集 合y作为给定参数处理，因此下层模型为线性规划问题； (3):上层模型-防御者模型 在上层防御者模型中，电力系统相关部门通过对有限资源Q的合理优化配置，进行主 动防御策略的制定，即确定系统防御元件集合X;上层模型以中层模型为约束条件，二者构 成D-A-D，即防御者-攻击者-防御者三层模型，具体模型如式（4. 1) - (4. 6)，（3. 1) - (3. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振安，黄少伟，雷俊哲，梁易乐，王骅，梅生伟，刘阳，刘锋，张雪敏，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，清华大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41