电力系统关键线路辨识方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种电力系统关键线路辨识方法和系统，其方法包括步骤：对电力系统中的各线路依次编号，并确定电力系统的线路总数；按照编号选出一条线路并对其进行开断处理；根据预设的辨识模型确定电力系统在当前选出的线路被开断下的骨干网架；判断当前被开断的线路的编号是否不大于线路总数，若是，返回按照编号选出一条线路并对其进行开断处理的步骤；若否，根据重要度排序方法确定各线路的重要度，根据该重要度得到关键线路排序表，结合该关键线路排序表获得电力系统的关键线路。采用本实施例中的方案，可以准确的辨识出其可靠运行能有效防御大停电的关键线路，以最大程度降低电网发生大停电事故而带来的巨大损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统线路风险评估领域，特别是涉及一种电力系统关键线路辨识方法和系统。
技术介绍
电力系统是一个动态复杂的大规模非线性系统，是当今社会覆盖面最广、结构最复杂的人造网络之一。电力网络区域互联给社会带来了前所未有的经济效益，但同时也给电网的安全性与稳定性带来了巨大的挑战，尤其是近年来发生在世界各地的大面积停电事故，给国民经济和社会生活带来了巨大的影响。研究表明，部分关键线路的可靠、持续运行对避免连锁跳闸造成的大停电事故具有十分重要的作用。因此，有效识别这些关键线路，对于加强该区域的网架结构建设、提高电网可靠性以及减少大停电的发生具有重要意义。其中，关键线路在电力系统领域指维持系统安全稳定运行的重要线路，指其可靠运行能够有效预防连锁故障的线路。关于电网关键线路辨识问题一般是通过脆弱性评估来解决，如基于蒙特卡罗模拟的方法和基于复杂网络理论的方法等。基于蒙特卡罗模拟的方法通过随机抽样对电网连锁故障模式进行搜索，结合相应的可靠性概率指标或风险指标来辨识关键线路。但是，大量随机抽样在数学模型上必然存在计算量组合爆炸问题，计算时间与计算精度的矛盾成为这类方法的应用瓶颈。基于复杂网络理论的方法以电网拓扑为核心，通过考察移除或收缩网络中线路或节点后某些网络特征参数的变化程度，在结构上辨识网络的关键元件。有提出了电气介数的概念并将其用于关键线路辨识，弥补了介数模型中假设母线间功率沿最短路径流动的缺陷。也有考虑了电网潮流具有方向性的特点，提出潮流介数的概念并将其用于关键线路辨识中。由于传统的电力系统关键线路辨识方式未能全面的考虑网络拓扑以及系统运行状态等多方面的因素，而电力系统又是网络拓扑、系统运行状态组成的统一体，因此传统的电力系统关键线路辨识方式辨识出的关键线路的准确度偏低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电力系统关键线路辨识方法和系统，可以准确的辨识出关键线路，以最大程度降低电网发生大停电事故而带来的巨大损失。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种电力系统关键线路辨识方法，包括如下步骤：对电力系统中的各线路依次编号，并确定所述电力系统的线路总数；按照编号选出一条线路，对当前选出的线路进行开断处理；根据预设的辨识模型确定所述电力系统在当前选出的线路被开断下的骨干网架，该辨识模型为：min y＝a+bs.t.b=lnV-HBlnN]]>HB=-Σl=1N′B(l)ElnB(l)E]]>B(l)=Σi∈G,j∈LPGiPLjPij(l)Pij;]]>E=Σl=1N′B(l)]]>F(θ，V，PG，PD，QG，QD)＝0PGmin≤PG≤PGmaxQGmin≤QG≤QGmaxSij(θ，V)≤SijmaxVmin≤V≤Vmax判断当前被开断的线路的编号是否不大于所述线路总数；若是，则返回所述按照编号选出一条线路，对当前选出的线路进行开断处理的步骤；若否，则根据各所述骨干网架确定所述电力系统中的各线路的重要度，根据各线路的重要度得到关键线路排序表，结合该关键线路排序表获得所述电力系统的关键线路；其中，a表示连通子网的支路总数，且满足a∈[n-1，N]，a为整数；b为关于电气介数熵HB的函数，且满足b∈[0，1)；B(l)表示有向电气边介数；F(θ，V，PG，PD，QG，QD)＝0为潮流方程对所述连通子网的约束，θ指节点电压相角，V指节点电压幅值，PG、QG分别指发电机有功出力和无功出力，PD、QD分别指发电机有功负荷和无功负荷；PGmin≤PG≤PGmax、QGmin≤QG≤QGmax为发电机出力约束，PGmax和PGmin分别表示发电机有功出力上限和发电机有功出力下限，QGmax和QGmin分别表示发电机无功出力上限和发电机无功出力下限；Vmin≤V≤VMax为节点电压约束，Vmax和Vmin为节点电压上限和节点电压下限；Sij(θ，V)≤Sijmax支路潮流约束，Sijmax为支路潮流阈值。一种电力系统关键线路辨识系统，包括：编号模块，用于对电力系统中的各线路依次编号，并确定所述电力系统的线路总数；开断模块，用于按照编号选出一条线路，对当前选出的线路进行开断处理；处理模块，用于根据预设的辨识模型确定所述电力系统在当前选出的线路被开断下的骨干网架，该辨识模型为：min y＝a+bs.t.b=lnV-HBlnN]]>HB=-Σl=1N′B(l)ElnB(l)E]]>B(l)=Σi∈G,j∈LPGiPLjPij(l)Pij;]]>E=Σl=1N′B(l)]]>F(θ，V，PG，PD，QG，QD)＝0PGmin≤PG≤PGmaxQGmin≤QG≤QGmaxSij(θ，V)≤SijmaxVmin≤V≤Vmax判断模块，用于判断当前被开断的线路的编号是否不大于所述线路总数，其中，在所述判断模块的判断结果为是时，所述开断模块重新按照编号选出一条线路，对当前选出的线路进行开断处理；排序模块，用于在所述判断模块的判断结果为否时，根据各所述骨干网架确定所述电力系统中的各线路的重要度，根据各线路的重要度得到关键线路排序表，结合该关键线路排序表获得所述电力系统的关键线路；其中，a表示连通子网的支路总数，且满足a∈[n-1，N]，a为整数；b为关于电气介数熵HB的函数，且满足b∈[0，1)；B(l)表示有向电气边介数；F(θ，V，PG，PD，QG，QD)＝0为潮流方程对所述连通子网的约束，θ指节点电压相角，V指节点电压幅值，PG、QG分别指发电机有功出力和无功出力，PD、QD分别指发电机有功负荷和无功负荷；PGmin≤PG≤PGmax、QGmin≤QG≤QGmax为发电机出力约束，PGmax和PGmin分别表示发电机有功出力上限和发电机有功出力下限，QGmax和QGmin分别表示发电机无功出力上限和发电机无功出力下限；Vmin≤V≤VMax为节点电压约束，Vmax和Vmin为节点电压上限和节点电压下限；Sij(θ，V)≤Sijmax支路潮流约束，Sijmax为支路潮流阈值。根据上述本专利技术方案，通过其辨识模型可知，由于辨识模型是将辨识骨干网架限定在连通子网中，其中的潮流方程对所述连通子网的约束、发电机出力约束、节点电压约束、支路潮流约束都是为保证电网安全运行而设定的约束，而y＝a+b等价于在优先保证a最小化的基础上，进一步对b寻优，由此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统关键线路辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：对电力系统中的各线路依次编号，并确定所述电力系统的线路总数；按照编号选出一条线路，对当前选出的线路进行开断处理；根据预设的辨识模型确定所述电力系统在当前选出的线路被开断下的骨干网架，该辨识模型为：min y＝a+bs.t.b=lnN-HBlnN]]>HB=-Σl=1N′B(l)ElnB(l)E]]>B(l)=Σi∈G,j∈LPGiPLjPij(l)Pij]]>        ；E=Σl=1N′B(l)]]>F(θ，V，PG，PD，QG，QD)＝0PGmin≤PG≤PGmaxQGmin≤QG≤QGmaxSij(θ，V)≤SijmaxVmin≤V≤Vmax判断当前被开断的线路的编号是否不大于所述线路总数；若是，则返回所述按照编号选出一条线路，对当前选出的线路进行开断处理的步骤；若否，则根据各所述骨干网架确定所述电力系统中的各线路的重要度，根据各线路的重要度得到关键线路排序表，结合该关键线路排序表获得所述电力系统的关键线路；其中，a表示连通子网的支路总数，且满足a∈[n‑1，N]，a为整数；b为关于电气介数熵HB的函数，且满足b∈[0，1)；B(l)表示有向电气边介数；F(θ，V，PG，PD，QG，QD)＝0为潮流方程对所述连通子网的约束，θ指节点电压相角，V指节点电压幅值，PG、QG分别指发电机有功出力和无功出力，PD、QD分别指发电机有功负荷和无功负荷；PGmin≤PG≤PGmax、QGmin≤QG≤QGmax为发电机出力约束，PGmax和PGmin分别表示发电机有功出力上限和发电机有功出力下限，QGmax和QGmin分别表示发电机无功出力上限和发电机无功出力下限；Vmin≤V≤Vmax为节点电压约束，Vmax和Vmin为节点电压上限和节点电压下限；Sij(θ，V)≤Sijmax支路潮流约束，Sijmax为支路潮流阈值。...

【技术特征摘要】
1.一种电力系统关键线路辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：
对电力系统中的各线路依次编号，并确定所述电力系统的线路总数；
按照编号选出一条线路，对当前选出的线路进行开断处理；
根据预设的辨识模型确定所述电力系统在当前选出的线路被开断下的骨干
网架，该辨识模型为：
min y＝a+b
s.t.b=lnN-HBlnN]]>HB=-Σl=1N′B(l)ElnB(l)E]]>B(l)=Σi∈G,j∈LPGiPLjPij(l)Pij]]>        ；
E=Σl=1N′B(l)]]>F(θ，V，PG，PD，QG，QD)＝0
PGmin≤PG≤PGmaxQGmin≤QG≤QGmaxSij(θ，V)≤SijmaxVmin≤V≤Vmax判断当前被开断的线路的编号是否不大于所述线路总数；
若是，则返回所述按照编号选出一条线路，对当前选出的线路进行开断处
理的步骤；
若否，则根据各所述骨干网架确定所述电力系统中的各线路的重要度，根
据各线路的重要度得到关键线路排序表，结合该关键线路排序表获得所述电力
系统的关键线路；
其中，a表示连通子网的支路总数，且满足a∈[n-1，N]，a为整数；b为关于
电气介数熵HB的函数，且满足b∈[0，1)；B(l)表示有向电气边介数；
F(θ，V，PG，PD，QG，QD)＝0为潮流方程对所述连通子网的约束，θ指节点电压相角，V
指节点电压幅值，PG、QG分别指发电机有功出力和无功出力，PD、QD分别指发
电机有功负荷和无功负荷；PGmin≤PG≤PGmax、QGmin≤QG≤QGmax为发电机出力约束，PGmax和PGmin分别表示发电机有功出力上限和发电机有功出力下限，QGmax和QGmin分别表

\t示发电机无功出力上限和发电机无功出力下限；Vmin≤V≤Vmax为节点电压约束，Vmax和Vmin为节点电压上限和节点电压下限；Sij(θ，V)≤Sijmax支路潮流约束，Sijmax为支路
潮流阈值。
2.根据权利要求1所述的电力系统关键线路辨识方法，其特征在于，所述
根据预设的辨识模型确定所述电力系统在当前选出的线路被开断下的骨干网架
的步骤包括步骤：
以二进制编码形式初始化种群，将所述初始化种群作为遗传的第一代种群；
对当前种群内的个体按照所述辨识模型计算各个体的适应度值；
根据所述适应度值确定父代集合；
对当前种群进行交叉、变异操作；
根据进行交叉、变异操作前后的种群中的各个体的适应度函数值确定新一
代种群，从该新一代种群中挑选出适应度值最低的个体，将当前挑出的个体以
及当前挑出的个体的适应度值进行保存；
将种群代数加一，判断当前的种群代数是否大于预设的遗传进化次数；
若否，返回所述对当前种群内的个体按照所述辨识模型计算各个体的适应
度值的步骤；
若是，则根据已保存的适应度值选出适应度值最低的个体，根据该选出的
个体确定所述电力系统在当前选出的线路被开断下的骨干网架。
3.根据权利要求2所述的电力系统关键线路辨识方法，其特征在于，所述
根据进行交叉、变异操作前后的种群中的各个体的适应度函数值确定新一代种
群的步骤包括如下步骤：
对进行交叉、变异操作后的种群中的各个体的适应度函数值进行升序排序，
按照第一比例选出排序靠前的个体作为第一个体集合；
对进行交叉、变异操作前的种群中的各个体的适应度函数值进行升序排序，
按照第二比例选出排序靠前的个体作为第二个体集合；
由所述第一个体集合和所述第二个体集合组成当前的新一代种群。
4.根据权利要求2所述的电力系统关键线路辨识方法，其特征在于，在根
据进行交叉、变异操作前后的种群中的各个体的适应度函数值确定新一代种群

\t时后还包括步骤：
检测该新一代种群中的个体的适应度值是否连续超过M代适应度值不再发
生变化，若是，毁灭该新一代种群，返回所述以二进制编码形式初始化种群，
将所述初始化种群作为遗传的第一代种群的步骤，其中，M为大于零的整数。
5.根据权利要求1所述的电力系统关键线路辨识方法，其特征在于，所述
根据各所述骨干网架确定所述电力系统中的各线路的重要度的步骤包括步骤：
分别根据确定所述电力系统中的各线路的重要度，其中：
其中，I(k)为线路k的重要度，Ci，k表示在线路i开断时线路k的相对重要度，
Li′表示在线路i开断时所述电力系统的支路总数，L表示所述电力系统的初始线
路集合；ε为非关键线路的重要度，且满足6.一种电力系统关键线路辨识系统，其特征在于，包括：
编号模块，用于对电力系统中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢恩，陈钢，刘嘉宁，蔡新雷，喻振帆，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：广东;44