含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法技术

本发明专利技术公开的含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法，综合考虑了从风电出力水平、交直流相互影响的稳定状态、潮流运行情况和网络全局拓扑结构角度四个方面衡量线路重要程度的基本指标，通过用关联度系数和熵权法计算风电接入比例短路比指标、多馈入短路比指标、加权潮流熵指标、线路传输介数指标获得主客观权重作为基本权重，将两种基本权重进行线性组合，得到综合权重；运用灰狼算法求解，获得组合系数，得到各指标的综合权重，根据综合指标值大小排序，辨识关键输电线路作为连锁故障下一级事故链；根据结束连锁故障预测的判据确定连锁事故链。本发明专利技术有助于连锁事故链的预测，对工程实践具有有效的指导作用。对工程实践具有有效的指导作用。对工程实践具有有效的指导作用。

【技术实现步骤摘要】
含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法


[0001]本专利技术属于电力系统安全运行
，具体涉及一种含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法。

技术介绍

[0002]我国的能源资源地理分布与区域经济发展呈现非均衡特性，随着“双碳”目标的提出，新能源的大规模接入，为促进能源资源的合理、高效利用，我国电网逐渐发展成为长距离、大容量、大规模含新能源的交直流混联电网。若混联电网中存在一个小扰动，故障蔓延，引发连锁故障，则会发展成为大停电等事故。因此，研究含新能源的交直流混联电网连锁故障序列预测方法，对避免含新能源的交直流混联电网发生大停电事故和提高电力系统安全运行可靠运行有重要的应用价值。
[0003]目前，关于连锁故障模拟模型的研究大多针对纯交流系统，考虑直流输电系统影响的停电模型较少。例如：一种基于Manchester模型的连锁故障序列预测方法，通过加入直流输电线路故障判断、交直流潮流计算和系统慢动态过程等环节，使之适用于交直流混联电网。基于BPA动态潮流的交直流连锁故障模式搜索法，通过多馈入有效短路比选择多重故障的第一重故障，构建加权综合脆弱度指标辨识重要的交流线路作为第二重故障，最后通过时域仿真计算完成大停电事故集的构建。但是，现有的含新能源的交直流混联系统连锁故障停电模型很多是基于仿真软件的动态仿真过程，搜索过程耗时长，对连锁故障链的特点不能掌握全面，且未对连锁故障演化模式进行完整、系统地归纳考虑，不能全面分析其特点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法，解决了现有方法不能全面掌握和分析连锁故障特点的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、初始故障选取；
[0007]步骤2、构建指标；从风电出力水平、交直流相互影响状态、潮流运行情况和网络全局拓扑结构角度方面，构建风电接入比例短路比指标、多馈入短路比指标、加权潮流熵指标、线路传输介数指标四项指标；
[0008]步骤3、计算四项指标的主客观权重；利用关联度系数计算主观权重，利用熵权法计算客观权重；
[0009]步骤4、将两种基本权重进行线性组合，得到综合权重W，即W＝x1W1+x2W2，其中，x1、x2为组合系数；通过主观权重与各基本权重之间的各自偏差极小化，如式(1)，使不同权重之间达到一致或妥协；
[0010][0011]步骤5、利用灰狼算法求解式(1)，根据求得的x1、x2，求解式W＝x1W1+x2W2，x1、x2进行归一化处理，将归一化后的组合系数代入W＝x1W1+x2W2中的线性组合，得到四项指标的综合权重ω1、ω2、ω3、ω4，带入式(2)得到线路综合指标ZL如下：
[0012]KL＝ω1M+ω2K+ω3F+ω4B
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0013]根据综合指标值大小排序，辨识关键输电线路作为连锁故障下一级事故链；
[0014]步骤6、结束交直流混联电网连锁故障序列预测条件：若是满足电网发生解列或连锁故障序列达到最大时，结束预测；若不满足，则重复步骤2
‑
5，直到符合条件。
[0015]本专利技术的特点还在于，
[0016]步骤2中，采取衡量风电出力水平与系统相对强弱程度对比的指标，风电接入比例短路比指标M按照下式确定：
[0017][0018]式(3)中，N表示风电的汇集点的数目，Z
i
表示风光汇集点i的交流系统等值阻抗，P
ius
表示新能源汇集点i的总出力，P
iup
表示风光汇集点i的总出力，U
ius
为风电汇集点i的母线电压；
[0019]步骤2中，根据交直流连接关系，多馈入短路比K是母线处的短路容量和额定容量的比值，按照下式确定：
[0020][0021]式(4)中，S
aci
表示直流i换流母线的短路容量，P
di
、P
dj
分别表示直流i和j的传输功率，表示换流母线i处的无功扰动引起换流母线j与换流母线i的电压变化之比，其反映了直流之间的耦合影响；
[0022]步骤2中，根据潮流运行情况，考虑断开故障支路后其他线路的潮流转移冲击比率，用支路负载率与支路个数取对数的倒数的乘积对潮流熵函数进行加权，再乘以表征交直流线路不同的系数，能全面表征交直流混联电网的潮流运行情况，加权潮流熵F按照下式确定：
[0023][0024]式(5)中，P
ki
为支路i断开后支路k的有功潮流；P
k0
为支路k的初始有功潮流；P
kmax
为支路k的最大有功传输容量；σ是系数，当线路i为直流线路时σ＝1，当线路i为交流线路时σ＝0.5；
[0025]步骤2中，从网络全局拓扑结构角度衡量边在网络信息流通路径中的重要性，并引入发电机输出容量与负荷大小，将其作为发电机与负荷节点间可能传输路径的权重因子，定义具有电气特性的线路传输介数B
w
，按照如下式确定：
[0026][0027]式(6)中，V
G
是发电机节点集合，V
L
是负荷节点集合；S
k,p
和S
k,q
分别是发电机节点i与负荷节点j之间第k条传输路径中发电机直连线路p的潮流值和负荷直连线路q的潮流值，S
G,i
和S
L,j
分别是发电机节点i的输出功率值与负荷节点j的大小，min(S
k,n
/S
G,i
,S
k,m
/S
L,j
)表示发电机节点i与负荷节点j之间第k条传输路径的最大可传输功率比值；T
l
表示线路l的回路数；μ
ij,k
表示发电机节点i到负荷节点j之间第k条传输路径包含的线路数目，1/μ
ij,k
表示线路l出现在发电机节点i与负荷节点j之间第k条传输路径的概率。
[0028]步骤3中，利用关联度系数计算主观权重的具体步骤为：
[0029]步骤3.1.1、对所得数据序列进行无纲量的处理：采用风电接入比例短路比指标、多馈入短路比指标、加权潮流熵指标、线路传输介数指标四个指标的最大值X
j
作为参考值，对四个指标进行数据的无纲化处理：
[0030][0031]式(7)中，r
ij
表示对无量纲化的数据的处理，R
ij
表示第i个研究对象的指标j的值大小，X
j
表示为j指标的最大值；
[0032]步骤3.1.2、取四个指标的最优值组成的参考序列X
j
，为评价对象比较的基准，记录为：
[0033]X
j
＝x
j
(j本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、初始故障选取；步骤2、构建指标；从风电出力水平、交直流相互影响状态、潮流运行情况和网络全局拓扑结构角度方面，构建风电接入比例短路比指标、多馈入短路比指标、加权潮流熵指标、线路传输介数指标四项指标；步骤3、计算四项指标的主客观权重；利用关联度系数计算主观权重，利用熵权法计算客观权重；步骤4、将两种基本权重进行线性组合，得到综合权重W，即W＝x1W1+x2W2，其中，x1、x2为组合系数；通过主观权重与各基本权重之间的各自偏差极小化，如式(1)，使不同权重之间达到一致或妥协；步骤5、利用灰狼算法求解式(1)，根据求得的x1、x2，求解式W＝x1W1+x2W2，x1、x2进行归一化处理，将归一化后的组合系数代入W＝x1W1+x2W2中的线性组合，得到四项指标的综合权重ω1、ω2、ω3、ω4，带入式(2)得到线路综合指标ZL如下：KL＝ω1M+ω2K+ω3F+ω4B
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)根据综合指标值大小排序，辨识关键输电线路作为连锁故障下一级事故链；步骤6、结束交直流混联电网连锁故障序列预测条件：若是满足电网发生解列或连锁故障序列达到最大时，结束预测；若不满足，则重复步骤2
‑
5，直到符合条件。2.如权利要求1所述的含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法，其特征在于，所述步骤2中，采取衡量风电出力水平与系统相对强弱程度对比的指标，风电接入比例短路比指标M按照下式确定：式(3)中，N表示风电的汇集点的数目，Z
i
表示风光汇集点i的交流系统等值阻抗，P
ius
表示新能源汇集点i的总出力，P
iup
表示风光汇集点i的总出力，U
ius
为风电汇集点i的母线电压；步骤2中，根据交直流连接关系，多馈入短路比K是母线处的短路容量和额定容量的比值，按照下式确定：式(4)中，S
aci
表示直流i换流母线的短路容量，P
di
、P
dj
分别表示直流i和j的传输功率，表示换流母线i处的无功扰动引起换流母线j与换流母线i的电压变化之比，其反映了直流之间的耦合影响；步骤2中，根据潮流运行情况，考虑断开故障支路后其他线路的潮流转移冲击比率，用
支路负载率与支路个数取对数的倒数的乘积对潮流熵函数进行加权，再乘以表征交直流线路不同的系数，能全面表征交直流混联电网的潮流运行情况，加权潮流熵F按照下式确定：式(5)中，P
ki
为支路i断开后支路k的有功潮流；P
k0
为支路k的初始有功潮流；P
kmax
为支路k的最大有功传输容量；σ是系数，当线路i为直流线路时σ＝1，当线路i为交流线路时σ＝0.5；步骤2中，从网络全局拓扑结构角度衡量边在网络信息流通路径中的重要性，并引入发电机输出容量与负荷大小，将其作为发电机与负荷节点间可能传输路径的权重因子，定义具有电气特性的线路传输介数B
w
，按照如下式确定：式(6)中，V
G
是发电机节点集合，V
L
是负荷节点集合；S
k,p
和S
k,q
分别是发电机节点i与负荷节点j之间第k条传输路径中发电机直连线路p的潮流值和负荷直连线路q的潮流值，S
G,i
和S
L,j
分别是发电机节点i的输出功率值与负荷节点j的大小，min(S
k,n
/S
G,i
,S
k,m
/S
L,j
)表示发电机节点i与负荷节点j之间第k条传输路径的最大可传输功率比值；T
l
表示线路l的回路数；μ
ij,k
表示发电机节点i到负荷节点j之间第k条传输路径包含的线路数目，1/μ
ij,k
表示线路l出现在发电机节点i与负荷节点j之间第k条传输路径的概率。3.如权利要求2所述的含风电交直流混联电网连锁故障事故链辨识方法，其特征在于，所述步骤3中，利用关联度系数计算主观权重的具体步骤为：步骤3.1.1、对所得数据序列进行无纲量的处理：采用风电接入比例短路比指标、多馈入短路比指标、加权潮流熵指标、线路传输介数指标四个指标的最大值X
j
作为参考值，对四个指标进行数据的无纲化处理：式(7)中，r
ij
表示对无量纲化的数据的处理，R
ij
表示第i个研究对象的指标j的值大小，X
j
表示为j指标的最大值...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱大锐，王海峰，段建东，白菁，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：