基于改进功率介数的电网风险综合评估方法技术

一种基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，用于对电网风险做出客观评价。其技术方案是，所述方法首先计算电网中各个节点和线路的改进功率介数；然后将改进功率介数引入到电网故障后果严重度指标中，得到基于改进功率介数的电网故障后果严重度指标；再采用直觉模糊层次分析法对故障严重度指标进行综合评价，并将评价结果与电网故障概率相结合，得到最终的电网风险值；最后根据最终的电网风险值对电网风险进行准确评估。本发明专利技术将改进的功率介数引入到电网故障后果严重度指标，使得各指标在计算过程中均包含对负荷侧影响的考量，整个故障严重度评价结果更为合理。本发明专利技术能够全面、客观、准确地对电网风险做出评价。

Comprehensive evaluation method of power network risk based on improved power betweenness

A comprehensive evaluation method of power network risk based on improved power betweenness. The technical scheme is that the number of improved power dielectric first calculates each node and grid lines in the method; then the improved power betweenness into the power grid failure severity index, get the consequences of improved power grid fault severity index based on betweenness; then using intuitionistic fuzzy AHP method to fault severity the index of comprehensive evaluation, and the evaluation results and the fault probability combination, get the final value of the grid risk; finally, according to the final value of accurate grid risk risk assessment on the grid. In the invention, the improved power medium is introduced into the fault severity index of the power grid, so that the indexes are included in the calculation process and the influence of the load side is considered. The invention can comprehensively, objectively and accurately evaluate the network risk.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种考虑电网故障对负荷侧影响的电网风险综合评估方法，可对电网风险做出客观评价，属于输配电

技术介绍
随着国家经济的快速发展，对电力资源的需求量越来越大，由于电网之间的互联越来越紧密，一旦电网发生故障，将给社会经济带来严重的影响。因此，在当前社会经济高速发展的大背景下，对电网故障后产生的风险进行准确评估具有重要意义。电力主管部门和各电力公司都规定，在电力系统发生故障后，在确定事故严重等级时重点考察电力事故对用户侧的影响。因此，在风险评估过程中考虑电网负荷侧的社会属性十分必要。然而目前大多数已有的风险评估方法均未充分考虑电网故障对负荷侧的影响，因此很难对电网风险做出客观评价。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，以便能够全面、客观、准确地对电网风险做出评价。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，所述方法首先计算电网中各个节点和线路的改进功率介数；然后将改进功率介数引入到电网故障后果严重度指标中，得到基于改进功率介数的电网故障后果严重度指标；再采用直觉模糊层次分析法对故障严重度指标进行综合评价，并将评价结果与电网故障概率相结合，得到最终的电网风险值；最后根据最终的电网风险值对电网风险进行准确评估。上述基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，评估按以下步骤进行：a.计算电网中各个节点和线路的改进功率介数：①利用潮流追踪法计算各节点从发电机节点中汲取的功率，以及各节点向负荷节点提供的功率；②确定各个发电机节点的经济因子以及各个负荷节点的经济因子。计算各节点和线路的改进功率介数，功率介数主要侧重在电网潮流流动过程中，发电机-负荷对传输功率的大小以及经过线路或节点的传输功率的发电机-负荷对的个数。改进功率介数的含义不但包括以上两点，同时包含对发电机和负荷的社会属性的考量，定义节点i的改进功率介数Ji为：式中：Ji'为节点i的介数；ψG为发电机的权重系数，ψL为负荷的权重系数；n为电网节点数，nG为向节点i输送功率的发电机节点个数，nL为从节点i吸收功率的负荷节点个数；PGik为发电机节点k向节点i输送的有功功率，PLik为负荷节点k从节点i吸收的有功功率。Wi*为节点传输功率权重。εGik为发电机节点k的相对经济因子；εLik为负荷节点k的相对经济因子；定义支路l的改进功率介数Xl为：式中：Xl'为线路l的介数；nGl为向线路l输送功率的发电机节点个数；PGlk为发电机节点k向线路l输送的有功功率；nLl为从线路l吸收功率的负荷节点个数；PLlk为负荷节点k从线路l吸收的有功功率；Wl*为支路l的传输功率权重；εGlk为发电机节点k的相对经济因子；εLlk为负荷节点k的相对经济因子；b.计算电网故障后果严重度指标：电网故障后果严重度指标包括网络效率变化量指标、加权潮流熵指标、电压偏移严重度指标和负荷损失严重度指标，各指标的计算方法如下：①网络效率变化量指标S：式中，E0,E1分别为故障前后的网络效率值,网络效率值的计算公式为：式中：E为网络效率值；G为电网的拓扑结构；n为节点数；dij为节点i,j间最短路径的权重和；②加权潮流熵指标H：式中：η(k)为负载率wi∈(Uk,Uk+1]的线路的改进功率介数平均值，n表示负载率区间个数；P(k)表示线路负载率wi∈(Uk,Uk+1]的概率。③电压偏移严重度指标SVN：其中Ji为节点i的改进功率介数；Sivnode为节点i的电压偏移严重度，计算公式为：Vi＝|Ui-1|，Ui表示节点电压实际值；④负荷损失严重度指标：负荷损失严重度按照保证电网安全经济运行的总的最小负荷削减量进行计算。基于直流潮流的最优负荷削减模型如下所示：约束条件：PGmin≤PG≤PGmax0≤Ci≤PDi(i∈ND)|Ti(Sj)|≤Timax式中：L为线路总数，NS为母线总数，ND为负荷节点总数；Ci为负荷节点i的负荷削减量；Ji为负荷节点的改进功率介数；Ti(Sj)为状态Sj下的电网中线路i的有功潮流；Aik(Sj)为Sj状态下线路有功潮流和注入功率之间的关联矩阵；PGi为发电机节点i的有功出力矢量；PDi为负荷功率矢量；PGmin、PGmax分别为发电机出力下限和发电机出力上限。Timax为线路i传输功率上限。c.采用直觉模糊层次分析法对故障后果严重度指标进行综合评价：①构建层次结构根据决策问题具体的评价目标，对待评价对象进行深层次的影响因素分析，并确定评价指标；②建立直觉判断矩阵根据直觉模糊数与评价之间的对应关系，建立直觉判断矩阵R＝(rij)n×n其中：rij＝(μij,νij)(i,j＝1,2,…,n),μij∈[0,1],vij∈[0,1],μji＝vij,vji＝μij,μii＝vii＝0.5,μij+vij≤1，μij、νij分别表示在对属性i和j进行比较时，决策者更加倾向于选i的可能性和更加倾向于选j的可能性，决策者在两个属性之间犹豫的可能性由πij＝1-μij-υij表示；③对建立的直觉判断矩阵进行一致性检验；④由直觉判断矩阵求出指标权重向量w＝[w1,w2,…,wn]，其中⑤将步骤b中所得各指标值与各指标的权重相结合得到综合评价值：将计算出的各指标值进行归一化后与指标权重相结合，求得各个评价对象的综合评价值Hi：式中：Zij为归一化后的各指标值，wj为指标权重向量；然后通过下式将Hi转化为用实数表示的电网故障严重度SHi：d.采用非序贯蒙特卡洛法，对电网故障状态进行抽样，计算故障概率，最终计算出电网风险值：①采用非序贯蒙特卡洛法计算各电网故障的故障概率P(s)：式中：M是抽样数，m(s)为故障状态s出现的次数；②将用实数表示的电网故障严重度SHi与故障概率P(s)相乘，得到电网最终风险值：RG＝SHi·P(s)；e.根据电网最终风险值RG对电网风险进行评估：RG越大，说明电网风险越大。上述基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，计算节点i,j间最短路径的权重和dij时，线路l的综合权重w(l)由下式计算：式中：Xl表示线路l的改进功率介数；r(l)为线路l的电抗变权重；β(l)为线路l的二次系统权重值，r(l)和β(l)的计算公式如下：式中：r0为线路电抗的实际值，Llim(l)为线路l的传输功率上限值，L0(l)为线路l的初始负荷，Lload(l)为线路l传输实际功率，n为节点数，Pk(l)为保护k失效后对电网造成的影响；m为线路数；Ub,fb分别为保护连锁故障动作后电压和频率的标幺值；F'(r)和F(r)分别为保护连锁故障动作前后的功率值。上述基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，节点i的传输功率权重Wi*的计算方法如下：其中，为节点i的功率传输裕度，Pi为节点i的传输功率；Pimax为节点i的传输功率上限，取其流入功率上限和流出功率上限的最小值。上述基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，支路l的传输功率权重Wl*的计算方法如下：其中，为支路j的功率传输裕度，Pl为支路l的传输功率；Plmax为支路l的传输功率上限。上述基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，对直觉判断矩阵进行一致性检验的具体方法如下：通过构建积型一致性直觉判断矩阵来进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，其特征是，所述方法首先计算电网中各个节点和线路的改进功率介数；然后将改进功率介数引入到电网故障后果严重度指标中，得到基于改进功率介数的电网故障后果严重度指标；再采用直觉模糊层次分析法对故障严重度指标进行综合评价，并将评价结果与电网故障概率相结合，得到最终的电网风险值；最后根据最终的电网风险值对电网风险进行准确评估。

【技术特征摘要】
1.一种基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，其特征是，所述方法首先计算电网中各个节点和线路的改进功率介数；然后将改进功率介数引入到电网故障后果严重度指标中，得到基于改进功率介数的电网故障后果严重度指标；再采用直觉模糊层次分析法对故障严重度指标进行综合评价，并将评价结果与电网故障概率相结合，得到最终的电网风险值；最后根据最终的电网风险值对电网风险进行准确评估。2.根据权利要求1所述的一种基于改进功率介数的电网风险综合评估方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.计算电网中各个节点和线路的改进功率介数：①利用潮流追踪法计算各节点从发电机节点中汲取的功率，以及各节点向负荷节点提供的功率；②确定各个发电机节点的经济因子以及各个负荷节点的经济因子；计算各节点和线路的改进功率介数；功率介数主要侧重在电网潮流流动过程中，发电机-负荷对传输功率的大小以及经过线路或节点的传输功率的发电机-负荷对的个数；改进功率介数的含义不但包括以上两点，同时包含对发电机和负荷的社会属性的考量；定义节点i的改进功率介数Ji为：Ji=Wi*(ψG·nGn·Σk=1nGPGikJi′ϵGik+ψL·nLnΣk=1nLPLikJi′ϵLik)]]>式中：Ji'为节点i的介数；ψG为发电机的权重系数，ψL为负荷的权重系数；n为电网节点数，nG为向节点i输送功率的发电机节点个数，nL为从节点i吸收功率的负荷节点个数；PGik为发电机节点k向节点i输送的有功功率，PLik为负荷节点k从节点i吸收的有功功率；Wi*为节点传输功率权重；εGik为发电机节点k的相对经济因子；εLik为负荷节点k的相对经济因子；定义支路l的改进功率介数Xl为：Xl=Wl*(ψG·nGn·Σk=1nGPGlkXl′·ϵGlk+ψL·nLnΣk=1nLPLlkXl′·ϵLlk)]]>式中：Xl'为线路l的介数；nGl为向线路l输送功率的发电机节点个数；PGlk为发电机节点k向线路l输送的有功功率；nLl为从线路l吸收功率的负荷节点个数；PLlk为负荷节点k从线路l吸收的有功功率；Wl*为支路l的传输功率权重；εGlk为发电机节点k的相对经济因子；εLlk为负荷节点k的相对经济因子；b.计算电网故障后果严重度指标：电网故障后果严重度指标包括网络效率变化量指标、加权潮流熵指标、电压偏移严重度指标和负荷损失严重度指标，各指标的计算方法如下：①网络效率变化量指标S：S=E0-E1E0]]>式中，E0,E1分别为故障前后的网络效率值,网络效率值的计算公式为：E=1n(n-1)Σi≠j∈G1dij]]>式中：E为网络效率值；G为电网的拓扑结构；n为节点数；dij为节点i,j间最短路径的权重和；②加权潮流熵指标H：H=-Σi=1n-1W(k)P(k)lnP(k)η(k)]]>式中：η(k)为负载率wl∈(Uk,Uk+1]的线路的改进功率介数平均值，n表示负载率区间个数；P(k)表示线路负载率wl∈(Uk,Uk+1]的概率；③电压偏移严重度指标SVN：SVN=Σi=1n(Sivnode·Ji)]]>其中Ji为节点i的改进功率介数；Sivnode为节点i的电压偏移严重度，计算公式为：Vi＝|Ui-1|，Ui表示节点电压实际值；④负荷损失严重度指标：负荷损失严重度按照保证电网安全经济运行的总的最小负荷削减量进行计算；基于直流潮流的最优负荷削减模型如下所示：minΣi∈ND(Ci·Ji)]]>约束条件：Ti(Sj)=Σk=1NS[Aik(Sj)(PGk+Xk-PDk)],(i=1,2,...,L)]]>Σi∈NGPGi+Σi∈NDCi=Σi∈NDPDi]]>PGmin≤PG≤PGmax0≤Ci≤PDi(i∈ND)|Ti(Sj)|≤Timax式中：L为线路总数，NS为母线总数，ND为负荷节点总数；Ci为负荷节点i的负荷削减量；Ji为负荷节点的改进功率介数；Ti(Sj)为状态Sj下的电网中线路i的有功潮流；Aik(Sj)为Sj状态下线路有功潮流和注入功率之间的关联矩阵；PGi为发电机节点i的有功出力矢量；PDi为负荷功率矢量；PGmin、PGmax分别为发电机出力下限和发电机出力上限；Timax为线路i传输功率上限；c.采用直觉模糊层次分析法对故障后果严重度指标进行综合评价：①构建层次结构根据决策问题具体的评价目标，对待评价对象进行深层次的影响因素分析，并确定评价指标；②建立直觉判断矩阵根据直觉模糊数与评价之间的对应关系，建立直觉判断矩阵R＝(rij)n×n其中：rij＝(μij,νij)(i,j＝1,2,Λ,n),μij∈[0,1],vij∈[0,1],μji＝vij,vji＝μij,μii＝vii＝0.5,μij+vij≤1，μij、νij分别表示在对属性i和j进行比较时，决策者更加倾向于选i的可能性和更加倾向于选j的可能性，决策者在两个属性之间犹豫的可能性由πij＝1-μij-υij表示；④由直觉判断矩阵求出指标权重向量w＝[w1,w2,Λ,wn]；wi=Σj=1nrijΣi=1nΣj=1nrij=Σj=1n[μij,1-vij&rsqb...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗然，翟晨曦，李永彬，吕子遇，孙奇，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13