一种基于约束求解的智能电网系统鲁棒性验证方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于约束求解的智能电网系统鲁棒性验证方法。本发明专利技术通过模拟输电线路失效的情形，分析每一种输电线路失效的情形下电网是否安全。分析电网是否安全的过程步骤如下：首先构建SAT约束编码，然后由SAT求解器求解，根据求解得到的解构建SMT约束编码，最后通过SMT求解器求解。假如SMT求解器不可解，则重新通过SAT求解器求解一组新的解构建SMT约束编码，直到SAT求解器也不可解。当SAT求解器不可解时，表示该种输电线路失效的情形下电网不安全，当SMT求解器可解，表示该种输电线路失效的情形下，电网安全。本发明专利技术能够快速对大规模的电网系统进行完备的鲁棒性验证，有效节约时间和人力成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及电网系统鲁棒性验证。
技术介绍
近来，大型智能电网系统的故障事故将如何发现输电网络中的缺陷运个问题带到 了大家面前。智能电网系统的设计者和维护者希望有工具能够有效帮其找到输电网络中的 问题。运其实是一个缺陷评估问题：对于一个给定的智能电网系统，将其内部小部分输电线 路移除后，是否会导致整个系统的故障？运里，我们将被移除的输电网络的边数定义为k， 一般情况下，我们会认定k是5W内的。[000引工业界，一般将运个问题命名为N-k问题。运里N为整个电网系统中输电线路的 边数。即给定一个含有N条输电线路的网络，求解在最少破坏多少化）条线路的情况下整 个电网将无法正常工作。N-k问题是极为难W处理的，即使在k很小的情况，单纯的枚举方 法也是不实际的，因为需要检查的破坏可能会组合爆炸，一一枚举检查会极为耗时。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是解决电网的N-k问题，判断k值时电网系统是否鲁棒，或 者计算电网系统N-k问题中的k值。 阳0化]为解决上述问题，本专利技术采用的方案如下： ，包括如下步骤： S1:获取电网数据； S2:遍历模拟输电线路失效的情形，针对每一种输电线路失效的情形，根据电网数 据，分析电网是否安全； 所述分析电网是否安全包括W下步骤： S21 :根据该输电线路失效的情形和所述电网数据，构建SAT约束编码F，并初始化 约束集T为空； S22 :将所述SAT约束编码F和所述约束集T输入至SAT求解器进行求解；假如SAT 求解器能够求得一组解，将运组解作为可行配置输入至步骤S23并执行；假如SAT求解器无 解，则认为该输电线路失效的情形下电网不安全，结束对该输电线路失效的情形的处理； 阳〇1引S23 :根据所述可行配置和所述电网数据，构建SMT约束编码W; S24 :将所述SMT约束编码W输入至SMT约束求解器进行求解；假如SMT约束求解 器可解，则表示所述可行配置能够应对该输电线路失效的情形，该输电线路失效的情形下 电网安全，结束对该输电线路失效的情形的处理；假如SMT约束求解器不可解，则将所述可 行配置加入至所述约束集T后转步骤S22。 进一步，所述步骤S2中遍历模拟输电线路失效的情形时，输电线路失效数从1开 始累加遍历，直到当输电线路失效数为k时存在一种输电线路失效的情形时电网不安全。 进一步，所述步骤S24中，当SMT约束求解器不可解时，还包括：从SMT约束求解器 的UC接口获得所述SMT约束编码W中不可满足的最小集合X，根据最小集合X生成相应的SAT约束编码并将其去反之后加入至所述SAT约束编码F中，然后转步骤S22。 进一步，所述电网数据包括电网中站点和输电线路的拓扑关系数据、站点电量数 据和输电线路电量数据；所述站点由发电站、变电站和耗电区域组成；所述站点电量数据 包括发电站电量数据、耗电区域电量数据；所述发电站电量数据包括最大发电量、最小发电 量；所述耗电区域电量数据包括额定耗电量；所述输电线路电量数据包括最大通电量。 阳017] 进一步，，所述步骤S21中构建的SAT约束编码F=FgnFpuinFnk;其中Fg为站 点部分的SAT约束编码，表示为：Fhii为输电线路失效部分的SAT约束编 码，表示为F。,为输电线路正常部分的SAT约束编码，表示为：其中，Gi为布尔变量，用于表示第i个站点是否正常工作；E1为布尔变量，用于表示第i条 输电线路是否正常工作；Ng为站点数；Ne为输电线路数；t为输电线路失效数。 本专利技术的技术效果如下：本专利技术使用了SAT约束求解和线性SMT约束求解两项技 术来判定电网系统的鲁棒性是否能满足预定的要求，同时通过SMT约束求解器获得不可满 足的最小集合，然后将运个最小集合转化后加入至SAT约束求解器进行求解W加速整个验 证过程。本专利技术能够快速对大规模的电网系统进行完备的鲁棒性验证，有效节约时间和人 力成本。【附图说明】 图1是本专利技术的实施例的电网结构样例图。【具体实施方式】 下面结合说明书附图对本专利技术做进一步详细说明。 本专利技术用W分析的数据来自智能电网系统的数据库。智能电网系统的数据库保存 有各种各样的电网数据。而本专利技术并不需要其中全部的电网数据，本实施例为此构建了一 个简化的电网数据模型。如图1所示，图1是一个构建好的简化的数据模型。该数据模型 是由站点和输电线路组成的一个拓扑图。其中站点分成=种：发电站、变电站和耗电区域。 发电站在图1中用五角星表示，有=个发电站，分别为站点1、2、3。变电站用长方形表示， 站点6为变电站。耗电区域用圆圈表示，站点4和5为两个耗电区域。输电线路连接站点， 包括：站点1和6之间的输电线路L16、站点2和6之间的输电线路L26、站点3和6之间 的输电线路L36、站点2和4之间的输电线路L24、站点3和5之间的输电线路L35、站点4 和5之间的输电线路L45。构建简化的电网数据模型过程也即是前述所指的步骤S1的获 取电网数据。步骤S1中的电网数据包括电网中站点和输电线路的拓扑关系数据、站点电量 数据和输电线路电量数据。站点电量数据包括发电站电量数据、耗电区域电量数据。发电 站电量数据包括最大发电量、最小发电量。耗电区域电量数据包括额定耗电量。输电线路 电量数据包括最大通电量。W图1为例，作为发电站的站点1、2、3的最小发电量和最大发 电量分别为：(0,10)，（8,10)，（8,10);作为耗电区域的站点4、5的额定耗电量均为5 ;输电 线路L16、L26、L36、L24、L35、L45的最大通电量和额定电阻分别为：10, 3, 3,10,10,10。需 要说明的是，上述步骤S1中所指的电网数据的"获取"也可W表示为运是本专利技术的输入，因 此，本实施例中构建简化的电网数据模型过程不是必备的，也因此，如何具体构建简化的电 网数据模型并不是本专利技术所讨论的范畴，无需寶述。 步骤S1之后是模拟验证的过程，也就前述步骤S2:遍历模拟输电线路失效的情 形，针对每一种输电线路失效的情形，根据电网数据，分析电网是否安全。本实施例中，遍历 模拟输电线路失效的情形时，输电线路失效数从2开始累加遍历。也就是输电线路失效数 从2开始，3,4，....，逐个遍历。输电线路失效表示该输电线路被破坏无法正常工作。本领 域技术人员可W理解，当输电线路失效数为t时，根据对输电线路失效情形的组合，总共有种输电线路失效的情形。其中，化为输电线路总数。假如遍历过 程终止于输电线路失效数为k时，则总的输电线路失效的情形有种。也就是在分 析电网是否安全的步骤中大约需要分析忡模拟输电线路失效的情形。分析电网是 否安全通过W下步骤实现： 首先步骤S21 :根据该输电线路失效的情形和电网数据，构建SAT约束编码F，并初 始化约束集T为空。SAT约束编码F为合取范式由=部分组成：站点部分的SAT约束编码 Fg、输电线路失效部分的SAT约束编码FhiiW及输电线路正常部分的SAT约束编码Fuk。SAT 约束编码F可表示为：F=FgHFhiinFck。其中，Gi为布尔变量，用于 表示第i个站点是否正常工作；Ng为站点数。Ei为布尔变量，用于表示第i条输电线路是否正常工 作；化为输电线路数；t为输电线路失效数。W图1为例，当前模拟输电线路失效的情形为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于约束求解的智能电网系统鲁棒性验证方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1：获取电网数据；S2：遍历模拟输电线路失效的情形，针对每一种输电线路失效的情形，根据电网数据，分析电网是否安全；所述分析电网是否安全包括以下步骤：S21：根据该输电线路失效的情形和所述电网数据，构建SAT约束编码F，并初始化约束集T为空；S22：将所述SAT约束编码F和所述约束集T输入至SAT求解器进行求解；假如SAT求解器能够求得一组解，将这组解作为可行配置输入至步骤S23并执行；假如SAT求解器无解，则认为该输电线路失效的情形下电网不安全，结束对该输电线路失效的情形的处理；S23：根据所述可行配置和所述电网数据，构建SMT约束编码W；S24：将所述SMT约束编码W输入至SMT约束求解器进行求解；假如SMT约束求解器可解，则表示所述可行配置能够应对该输电线路失效的情形，该输电线路失效的情形下电网安全，结束对该输电线路失效的情形的处理；假如SMT约束求解器不可解，则将所述可行配置加入至所述约束集T后转步骤S22。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卜磊，周岳翔，李鑫，李一超，李宣东，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32