一种含风光电源电网脆弱线路识别方法技术

本方法涉及一种含风光电源电网脆弱线路识别方法，包括步骤一计算在风光电源出力波动下线路的过负荷风险因子；步骤二计算电网随机开断一条线路的事故状态下线路k的受冲击脆弱指标；步骤三建立包括电气结构重要度、开断脆弱指标以及节点电压偏移指标的后果脆弱指标集；步骤四基于模糊层次分析（FAHP）与改进熵权法求取线路k的断开后果脆弱指标。本方法计及风光电源出力随机波动的影响能够真实地反映电网实际运行工况；综合脆弱性指标实现对脆弱性线路进行多方位识别；提出基于模糊层次分析与改进熵权法的评估方法解决了关于信息熵的边界问题，运用计及条件约束的最优数学模型科学地综合专家经验和客观数据信息，评估线路脆弱性更具合理性。

A Fragile Line Recognition Method for Power Grid Containing Wind and Photovoltaic Power Sources

【技术实现步骤摘要】
一种含风光电源电网脆弱线路识别方法
本方法涉及电力系统安全稳定分析领域，具体涉及一种含风光电源电网脆弱线路识别方法。
技术介绍
目前识别电网脆弱线路的方法主要集中在基于复杂网络理论研究系统结构脆弱性，同时将系统故障后各种运行状态的偏移程度纳入脆弱性分析，仅考虑了本线路故障对系统其它部分的影响，未计及其他线路故障对目标线路的影响，脆弱线路识别模型不够完善；随着风光电源的装机容量在电网中占的比重越来越高，由于风速和光照强度的波动而导致风光电源输出功率的波动性对电网稳定运行造成的负面影响也逐渐突出，目前大多数文献针对传统电网脆弱性进行了深入研究，就风光电源并网时其出力波动性对电网脆弱性影响的研究相对较少。
技术实现思路
1.所要解决的技术问题：根据上述提出的技术问题，本专利技术提出一种基于加权开断概率与断开后果严重度的含风光电源电网脆弱线路识别方法；本方法计及风光电源出力随机波动造成的线路过负荷风险对潮流转移过程中线路开断概率的影响，能够从目标线路开断概率和线路断开对电网电气结构、潮流转移以及节点电压的综合影响两方面对脆弱性线路多方位识别。2.技术方案：一种含风光电源电网脆弱线路识别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、计算在风光电源出力波动下线路的过负荷风险因子；具体包括步骤11)至步骤12)：步骤11)：计算每条线路的过负荷风险值；具体包括步骤111)至步骤119)：步骤111)利用HOMER软件模拟风速v和光照强度r，根据式(1)计算风机的输出功率PWP，根据式(2)计算光伏电池的输出功率PPV；所述式(1)、式(2)为：式(1)中，vci为风机的切入风速，vr为风机的额定风速，vco为风机的切出风速，Pr为风机的额定功率；PPV＝rAη(2)式(2)中，r为光照强度，A为光伏电池面积，η为光电转换效率；步骤112)将风光电源出力视作随机变量xb(b＝1,…m)，m为随机变量个数；根据式(3)求取xb的偏度系数λb,3，根据式(4)求取xb的峰度系数λb,4；所述式(3)、所述式(4)分别为：式(3)、式(4)中，E[·]表示求均值运算，ub和σb分别为xb的均值和标准差；步骤113)根据式(5)计算xb的第i(i＝1,2,3)个估计点的位置度量ξb,i；所述式(5)为：步骤114)根据式(6)计算xb的第i(i＝1,2,3)个估计点的概率集中度pb,i；所述式(6)为：步骤115)根据式(7)求取xb的3个估计点，分别记作xb,1，xb,2，xb,3；所述式(7)为：xb,i＝ub+ξb,iσbi＝1,2,3(7)步骤116)根据式(8)计算各线路上潮流的各阶原点矩；所述式(8)为：式(8)中，X为各支路的潮流，j是原点矩阶数，m为随机变量个数，pb,i表示第b个随机变量的第i个估计点的概率集中度，3个估计点的概率集中度之和一般取1/m；F(u1,u2,...,xb,i,...,um)表示每个随机变量xb用表征该变量分布特征的3个点xk,1，xk,2，xk,3分别代替，其他变量在均值处取值进行潮流计算的结果；步骤117)步骤116)中j取1即为各线路潮流的期望值u；(8)式中，当j取2得E(X2)；(8)式中，当j取1得E(X)，平方后得E2(X)；根据式(9)计算各线路潮流的标准差σ；假设线路上的潮流服从正态分布，根据式(10)可以求出线路潮流的概率密度函数f(x)；所述式(9)、所述式(10)分别为：步骤118)根据式(11)计算线路的过负荷严重度函数Y(x)；所述式(11)为：式(11)中，h为线路实际潮流与额定潮流的比值；步骤119)根据式(12)计算每条线路的过负荷风险值γ；所述式(12)为：式(12)中，PN为线路额定容量；步骤12)根据式(13)计算线路k的过负荷风险因子Lk；所述式(13)为：式(13)中，γk为线路k的过负荷风险值；δ为指数映射系数，用于将线路的过负荷风险值映射为过负荷风险因子；一个非线性函数求系数δ，约束条件是γk为0.9时，Lk为10，此时可以推出δ＝2.56，即当γk∈[0,1]，Lk∈[1,10]，相当于把过负荷风险最高的线路开断概率扩大10倍，此时推导出δ＝2.56；步骤二、计算电网随机开断一条线路的事故状态下线路k的受冲击脆弱指标；具体包括步骤21)至步骤23)：步骤21)依次断开电网中除线路k以外的其他线路l，根据式(14)计算线路l断开对线路k的潮流转移熵Fkl；所述式(14)为：式(14)中，Z为系统总支路数，△Pk-l为线路l断开对线路k的潮流冲击，若线路k的潮流转移增量△Pk(l)∈[-2Pko，0]，Pko为线路k的正常潮流，则线路k受到的潮流冲击△Pk-l为0，其他情况下△Pk-l＝|△Pk(l)|；步骤22)依次断开电网中除线路k以外的其他线路l，根据式(15)计算线路l断开后，线路k的负载率；所述式(15)为：式(15)中，Pkl为线路l断开后线路k上的潮流，Pkmax是线路k的最大允许传输功率；步骤23)根据式(16)计算线路k的受冲击脆弱指标；所述式(16)为：步骤三、建立包括电气结构重要度、开断脆弱指标以及节点电压偏移指标的后果脆弱指标集；具体包括步骤31)至步骤33)：步骤31)根据式(17)计算电网的电气连接度ZG，根据式(18)计算线路k的电气结构重要度所述式(17)、所述式(18)分别为：式(17)中，N为网络节点数，zi'j'是网络节点阻抗矩阵中第i’行第j’列元素；△ZGk＝(ZG-k-ZG)/ZG(18)式(18)中，ZG-k为移除线路k后电网电气连接度；步骤32)根据式(19)计算线路k开断后线路l的潮流转移裕量Wlk；根据式(20)计算线路k断开对线路l的潮流转移熵Flk；根据式(21)计算线路k的开断脆弱指标Ik；所述式(19)、所述式(20)、所述式(21)分别为：式(19)、式(20)、式(21)中，Plmax是线路l的最大允许传输功率，Plk为线路k断开后线路l的潮流，Plo为线路l的正常潮流，Z为系统总支路数，△Pl-k为线路k断开对线路l的潮流冲击；步骤33)根据式(22)计算线路k故障切除后的节点电压偏移指标Ak；所述式(22)为：式(22)中，N为系统节点数，Uqok和分别为线路k故障切除前后节点q的电压；步骤四、基于模糊层次分析(FAHP)与改进熵权法求取线路k的断开后果脆弱指标；具体包括步骤41)至步骤44)：步骤41)采用模糊层次分析法(FAHP)确定后果脆弱指标集中各项指标的主观权重；包括步骤411)至步骤418)：步骤411)以目标层为线路脆弱性评估，准则层为电气结构特性和状态转移特性，因素层为包括电气结构重要度、开断脆弱指标和节点电压偏移指标的后果脆弱指标集建立层次结构模型；步骤412)邀请3位专家利用“九标度法”对准则层n项指标相对于目标层的重要性比较评判，专家t(t＝1,2,3)给出指标s比指标y重要的模糊判断区间为Msyt＝[asyt，bsyt，csyt]，则指标y比指标s重要的模糊判断区间为整合3位专家的模糊判断区间构造模糊判断矩阵；各专家权重相同，根据式(23)得到综合判断矩阵D＝(dsy)n×n；所述式(23)为：式(23)中，s＝1,2,…n，y＝1,2,…,n，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含风光电源电网脆弱线路识别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、计算在风光电源出力波动下线路的过负荷风险因子；具体包括步骤11)至步骤12)：步骤11)：计算每条线路的过负荷风险值；具体包括步骤111)至步骤119)：步骤111)利用HOMER软件模拟风速v和光照强度r，根据式(1)计算风机的输出功率PWP，根据式(2)计算光伏电池的输出功率PPV；所述式(1)、式(2)为：

【技术特征摘要】
1.一种含风光电源电网脆弱线路识别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、计算在风光电源出力波动下线路的过负荷风险因子；具体包括步骤11)至步骤12)：步骤11)：计算每条线路的过负荷风险值；具体包括步骤111)至步骤119)：步骤111)利用HOMER软件模拟风速v和光照强度r，根据式(1)计算风机的输出功率PWP，根据式(2)计算光伏电池的输出功率PPV；所述式(1)、式(2)为：式(1)中，vci为风机的切入风速，vr为风机的额定风速，vco为风机的切出风速，Pr为风机的额定功率；PPV＝rAη(2)式(2)中，r为光照强度，A为光伏电池面积，η为光电转换效率；步骤112)将风光电源出力视作随机变量xb(b＝1,…m)，m为随机变量个数；根据式(3)求取xb的偏度系数λb,3，根据式(4)求取xb的峰度系数λb,4；所述式(3)、所述式(4)分别为：式(3)、式(4)中，E[●]表示求均值运算，ub和σb分别为xb的均值和标准差；步骤113)根据式(5)计算xb的第i(i＝1,2,3)个估计点的位置度量ξb,i；所述式(5)为：步骤114)根据式(6)计算xb的第i(i＝1,2,3)个估计点的概率集中度pb,i；所述式(6)为：步骤115)根据式(7)求取xb的3个估计点，分别记作xb,1，xb,2，xb,3；所述式(7)为：xb,i＝ub+ξb,iσbi＝1,2,3(7)步骤116)根据式(8)计算各线路上潮流的各阶原点矩；所述式(8)为：式(8)中，X为各支路的潮流，j是原点矩阶数，m为随机变量个数，pb,i表示第b个随机变量的第i个估计点的概率集中度，3个估计点的概率集中度之和一般取1/m；F(u1,u2,...,xb,i,...,um)表示每个随机变量xb用表征该变量分布特征的3个点xk,1，xk,2，xk,3分别代替，其他变量在均值处取值进行潮流计算的结果；步骤117)步骤116)中j取1即为各线路潮流的期望值u；(8)式中，当j取2得E(X2)；(8)式中，当j取1得E(X)，平方后得E2(X)；根据式(9)计算各线路潮流的标准差σ；假设线路上的潮流服从正态分布，根据式(10)可以求出线路潮流的概率密度函数f(x)；所述式(9)、所述式(10)分别为：步骤118)根据式(11)计算线路的过负荷严重度函数Y(x)；所述式(11)为：式(11)中，h为线路实际潮流与额定潮流的比值；步骤119)根据式(12)计算每条线路的过负荷风险值γ；所述式(12)为：式(12)中，PN为线路额定容量；步骤12)根据式(13)计算线路k的过负荷风险因子Lk；所述式(13)为：式(13)中，γk为线路k的过负荷风险值；δ为指数映射系数，用于将线路的过负荷风险值映射为过负荷风险因子；一个非线性函数求系数δ，约束条件是γk为0.9时，Lk为10，此时可以推出δ＝2.56，即当γk∈[0,1]，Lk∈[1,10]，相当于把过负荷风险最高的线路开断概率扩大10倍，此时推导出δ＝2.56；步骤二、计算电网随机开断一条线路的事故状态下线路k的受冲击脆弱指标；具体包括步骤21)至步骤23)：步骤21)依次断开电网中除线路k以外的其他线路l，根据式(14)计算线路l断开对线路k的潮流转移熵Fkl；所述式(14)为：式(14)中，Z为系统总支路数，△Pk-l为线路l断开对线路k的潮流冲击，若线路k的潮流转移增量△Pk(l)∈[-2Pko，0]，Pko为线路k的正常潮流，则线路k受到的潮流冲击△Pk-l为0，其他情况下△Pk-l＝|△Pk(l)|；步骤22)依次断开电网中除线路k以外的其他线路l，根据式(15)计算线路l断开后，线路k的负载率；所述式(15)为：式(15)中，Pkl为线路l断开后线路k上的潮流，Pkmax是线路k的最大允许传输功率；步骤23)根据式(16)计算线路k的受冲击脆弱指标；所述式(16)为：步骤三、建立包括电气结构重要度、开断脆弱指标以及节点电压偏移指标的后果脆弱指标集；具体包括步骤31)至步骤33)：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪良华，闻佳妍，徐祺文，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32