基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法，包括获取电网线路信息并建立线路的可靠性模型；计算线路的脆弱性指标；对大电网的战略通道进行动态辨识。本发明专利技术通过采用计及气象地理因素和线路潮流的线路运行可靠性模型，可计算不同地理位置、不同天气状况下和不同负载水平下动态变化的线路故障概率；对于触发系统连锁故障概率较小的线路，按照本文提出的加权脆弱性指标进行快速计算并排序；而且相比于基于负载率熵的脆弱性指标，基于负载率方差的脆弱性指标更加灵敏和直观，物理意义也非常明确。

【技术实现步骤摘要】
基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法
本专利技术具体涉及一种基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法。
技术介绍
随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们日常生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。随着电网技术的发展，我国电网也已经逐步迈入了大电网互联互通时代。大电网时代虽然给电力调度和运行提供了更好的保障，但是也对电网的安全运行提出了更高的要求。针对近些年来发生的一系列大停电事故的调查显示：电力系统的大停电事故总是从个别元件故障停运开始，随后发展为不可控制的连锁故障，最终导致系统崩溃。在这一过程中，电网中少数关键环节的停运对连锁故障的发展和扩大起到了很大的推动作用。如何找出这些关键环节就成为一个亟待解决的问题。由于电力系统的非线性和时变性，其关键环节也会随着系统自身的运行状态和所处的外部环境的变化而发生变动。为了能够快速准确地识别出不同工况下的系统关键环节，需要研究相应的动态识别算法。在系统结构脆弱性评估方面，基于复杂网络理论的评估方法是主要研究方向。早期的辨识指标有：节点与线路的介数和加权介数、节点的度和网络的平均路径长度等。由于这些早期指标多源自于电信网络和社交网络，并未考虑到电力系统的物理实际，所以又有相关学者对此做出了改进，提出了诸如：电气介数、容量介数、网络流介数以及潮流介数等。这些改进指标的计算较为快捷，可以用于在线评估和动态识别，有一定的准确性；但它们都只考虑了元件在电网拓扑结构上的脆弱性，而系统中元件的脆弱性在很大程度上也受到电网运行状态和外部环境的影响，原本结构上不脆弱的元件很可能在特定运行方式下变得脆弱，这一特性使得介数指标的辨识准确度受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种辨识准确度高、算法简单可靠的基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法。本专利技术提供的这种基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法，包括如下步骤：S1.获取电网线路所处的地理环境信息、天气信息和线路自身的运行信息，并建立线路的可靠性模型；S2.根据建立的线路可靠性模型，计算线路的脆弱性指标；S3.根据步骤S2得到的线路脆弱性指标，对大电网的战略通道进行动态辨识。步骤S1所述的建立线路的可靠性模型，具体为采用如下算式建立可靠性模型：式中，为基础概率，即线路k在正常潮流下的故障概率，而且包含不同地理气象条件下的平均故障概率；Ik为线路k当前的负载电流；为线路k负载电流正常值的上限；Fk.max为当线路k负载电流超过最大允许负载电流时，保护装置动作将线路切除的故障概率；Ik.max为线路k的最大允许负载电流，如热稳定极限或保护装置的整定值。步骤S2所述的计算线路的脆弱性指标，具体为采用如下步骤计算脆弱性指标：A.采用如下算式建立线路的基于负载率方差的线路脆弱性指标：式中Dk为线路k关于负载率方差的脆弱性指标，k取值为1,2,…,n；为线路k退出运行后系统的潮流方差，为系统正常运行时各线路的负载率方差；其中负载率方差满足式中n为系统的线路总数，ηi0为线路i的负载率，且其中系统的潮流方差满足式中n为系统的线路总数，ηk,i为线路k退出运行后线路i的负载率，且B.采用如下算式建立负载率熵的线路脆弱性指标：式中Gk为线路k的基于负载率熵的脆弱性指标，k取值为1,2,…,n；H0为系统正常运行时各线路的负载率熵；Hk为线路k退出运行后系统线路的负载率熵；其中系统正常运行时各线路的负载率熵H0满足式中n为正常运行时系统线路总数，ηi0为系统正常运行时线路i的负载率，ηj0为系统正常运行时线路j的负载率；其中线路k退出运行后系统线路的负载率熵Hk满足式中n为正常运行时系统线路总数，ηk,i为线路k退出运行后，线路i的负载率，ηk,j为线路k退出运行后线路j的负载率；C.采用如下算式计算线路的电气介数指标：式中I(ij)(m,n)为发电机-负荷节点对(i,j)间加入单位注入电力元后，在电路k上引起的电流，Wi为发电机节点权重，Wj为负荷权重，G为发电机集合，L为负荷集合。所述的步骤S2还包括如下步骤：D.将得到的基于负载率方差的线路脆弱性指标、负载率熵的线路脆弱性指标和线路的电气介数指标，均采用如下公式进行归一化：式中xk为归一化后的指标参数，Xk为归一化前的指标参数，Xmax为归一化前指标参数的最大值，Xmin为归一化前指标参数的最小值。步骤S3所述的对大电网的战略通道进行动态辨识，具体为采用如下步骤进行动态辨识：(1)将线路进行分类：第Ⅰ类线路：线路自身故障概率大于或等于事先设定的阈值的线路，或者断线后会使得系统剩余线路发生重载或过载的线路；第Ⅱ类线路：线路自身故障小于事先设定的阈值，且故障后不会引起系统剩余线路重载或者过载的线路；(2)采用如下算式计算各个分类线路的综合脆弱性指标：Zk＝w1gk+w2dk+w3bk式中为Zk线路k的综合脆弱性指标，gk为线路k的负载率熵指标，dk为线路k的负载率方差指标，bk为线路k的电气介数指标，w1、w2、w3为权重且1＝w1+w2+w3；(3)将第Ⅰ类线路排在第Ⅱ类线路之前，并在每类线路内以综合脆弱性指标进行排序，从而得到所有线路的总排序；排名越靠前，表明线路的综合脆弱性指标数值越大，则表明线路越重要，则该线路为大电网战略通道。本专利技术提供的这种基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法，通过采用计及气象地理因素和线路潮流的线路运行可靠性模型，可计算不同地理位置、不同天气状况下和不同负载水平下动态变化的线路故障概率；对于触发系统连锁故障概率较小的线路，按照本文提出的加权脆弱性指标进行快速计算并排序；而且相比于基于负载率熵的脆弱性指标，基于负载率方差的脆弱性指标更加灵敏和直观，物理意义也比较明确。附图说明图1为本专利技术方法的方法流程图。具体实施方式如图1所示为本专利技术方法的方法流程图：本专利技术提供的这种基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法，包括如下步骤：S1.获取电网线路所处的地理环境信息、天气信息和线路自身的运行信息，并建立线路的可靠性模型；具体为采用如下算式建立可靠性模型：式中，为基础概率，即线路k在正常潮流下的故障概率，而且包含不同地理气象条件下的平均故障概率；Ik为线路k当前的负载电流；为线路k负载电流正常值的上限；Fk.max为当线路k负载电流超过最大允许负载电流时，保护装置动作将线路切除的故障概率；Ik.max为线路k的最大允许负载电流，如热稳定极限或保护装置的整定值；S2.根据建立的线路可靠性模型，计算线路的脆弱性指标；具体为采用如下步骤计算脆弱性指标：A.采用如下算式建立线路的基于负载率方差的线路脆弱性指标：式中Dk为线路k关于负载率方差的脆弱性指标，k取值为1,2,…,n；为线路k退出运行后系统的潮流方差，为系统正常运行时各线路的负载率方差；其中负载率方差满足式中n为系统的线路总数，ηi0为线路i的负载率，且其中系统的潮流方差满足式中n为系统的线路总数，ηk,i为线路k退出运行后线路i的负载率，且B.采用如下算式建立负载率熵的线路脆弱性指标：式中Gk为线路k的基于负载率熵的脆弱性指标，k取值为1,2,…,n；H0为系统正常运行时各线路的负载率熵；Hk为线路k退出运行后系统线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法，包括如下步骤：S1.获取电网线路所处的地理环境信息、天气信息和线路自身的运行信息，并建立线路的可靠性模型；S2.根据建立的线路可靠性模型，计算线路的脆弱性指标；S3.根据步骤S2得到的线路脆弱性指标，对大电网的战略通道进行动态辨识。

【技术特征摘要】
1.一种基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法，包括如下步骤：S1.获取电网线路所处的地理环境信息、天气信息和线路自身的运行信息，并建立线路的可靠性模型；S2.根据建立的线路可靠性模型，计算线路的脆弱性指标；S3.根据步骤S2得到的线路脆弱性指标，对大电网的战略通道进行动态辨识。2.根据权利要求1所述的基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法，其特征在于步骤S1所述的建立线路的可靠性模型，具体为采用如下算式建立可靠性模型：式中，为基础概率，即线路k在正常潮流下的故障概率，而且包含不同地理气象条件下的平均故障概率；Ik为线路k当前的负载电流；为线路k负载电流正常值的上限；Fk.max为当线路k负载电流超过最大允许负载电流时，保护装置动作将线路切除的故障概率；Ik.max为线路k的最大允许负载电流，如热稳定极限或保护装置的整定值。3.根据权利要求2所述的基于线路脆弱性指标的大电网战略通道动态辨识方法，其特征在于步骤S2所述的计算线路的脆弱性指标，具体为采用如下步骤计算脆弱性指标：A.采用如下算式建立线路的基于负载率方差的线路脆弱性指标：式中Dk为线路k关于负载率方差的脆弱性指标，k取值为1,2,…,n；为线路k退出运行后系统的潮流方差，为系统正常运行时各线路的负载率方差；其中负载率方差满足式中n为系统的线路总数，ηi0为线路i的负载率，且其中系统的潮流方差满足式中n为系统的线路总数，ηk,i为线路k退出运行后线路i的负载率，且B.采用如下算式建立负载率熵的线路脆弱性指标：式中Gk为线路k的基于负载率熵的脆弱性指标，k取值为1,2,…,n；H0为系统正...

【专利技术属性】
技术研发人员：章德，谢欣涛，侯益灵，潘力强，杨高才，谭玉东，禹海峰，李梦骄，肖帅，
申请(专利权)人：国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司经济技术研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43