一种基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法和系统，包括：获取配电系统的第一拓扑结构和输电系统的第二拓扑结构，根据节点元胞分别对第一拓扑结构和第二拓扑结构进行简化；建立混合整数规划模型，对简化后的第一拓扑结构和第二拓扑结构进行搜索，得到节点元胞的供能通路；根据供能通路，采用解析法计算得到节点元胞停电时间概率和节点元胞维修时间概率；根据节点元胞停电时间概率和节点元胞维修时间概率，得到电力系统的恢复力评估指标；根据配电系统与输电系统之间的响应特征和恢复力评估指标，对电力系统的恢复力进行评估。本发明专利技术为系统规划、运行调度以及恢复决策提供了量化依据，减少了负荷损失，提高了电力系统的安全水平。了电力系统的安全水平。了电力系统的安全水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力系统可靠性
，特别是涉及一种基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法和系统。

技术介绍

[0002]随着近年来自然灾害愈加频发，电网遭受越来越多的低概率高影响灾害事件，电网会发生大规模的故障停电，永久性故障多，故障设备难以及时恢复。为反应电力系统抵御极端自然灾害，减小故障损失并尽快恢复供电的能力，目前已经提出了电力系统弹性的概念，将弹性定义为电力系统对扰动事件的反应能力，目前有关弹性电力系统恢复力的研究主要面向配电系统，这是因为配电系统作为电力系统的最后一环，其控制保护相较输电系统更为复杂，更容易发生故障。在分析极端事件的影响上，对输电网的关注较少，现有的恢复力评估指标与评估方法也主要面对配电网络，没有考虑输电网在系统弹性评估中的影响与作用。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法和系统，能够指导自然灾害未发生时的电力系统的线路规划以及元件的加固强化、提前预测灾害过程中的应急控制以及灾害后的抢修复电，并为系统规划、运行调度以及恢复决策提供量化依据。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法，所述方法包括：
[0005]获取配电系统的第一拓扑结构和输电系统的第二拓扑结构，根据节点元胞分别对所述第一拓扑结构和所述第二拓扑结构进行简化，所述节点元胞包括配电节点元胞和输电节点元胞；
[0006]建立混合整数规划模型，通过所述混合整数规划模型对简化后的所述第一拓扑结构和简化后的所述第二拓扑结构进行搜索，得到所述节点元胞的供能通路；
[0007]根据所述供能通路，采用解析法计算得到节点元胞停电时间概率和节点元胞维修时间概率；
[0008]根据所述节点元胞停电时间概率和所述节点元胞维修时间概率，得到电力系统的恢复力评估指标，所述恢复力评估指标包括配电系统的第一恢复力评估指标和输电系统的第二恢复力评估指标；
[0009]根据所述配电系统与所述输电系统之间的响应特征和所述恢复力评估指标，对电力系统的恢复力进行评估。
[0010]进一步地，所述获取配电系统的第一拓扑结构和输电系统的第二拓扑结构，根据节点元胞分别对所述第一拓扑结构和所述第二拓扑结构进行简化的步骤包括：
[0011]根据配电系统的第一拓扑网络和输电系统的第二拓扑网络，将所述配电系统中的
元件和所述输电系统中的元件按照元件类型进行划分，所述元件类型包括配电元件类型和输电元件类型；
[0012]将所有相连接的且连线上无开关线路的节点的集合作为节点元胞，并根据所述节点元胞对所述第一拓扑网络和所述第二拓扑网络进行简化。
[0013]进一步地，所述建立混合整数规划模型，根据所述混合整数规划模型对简化后的所述第一拓扑结构和简化后的所述第二拓扑结构进行搜索，得到所述节点元胞的供能通路的步骤包括：
[0014]根据节点元胞的供能通路建立目标函数，并对所述目标函数添加约束条件，所述约束条件包括配电约束条件和输电约束条件；
[0015]根据所述目标函数和所述约束条件建立混合整数规划模型；
[0016]对所述混合整数规划模型进行迭代计算，得到所述节点元胞的供能通路。
[0017]进一步地，采用如下公式表示所述目标函数：
[0018][0019]式中，x
i
为节点i的负荷是否在系统中的参考变量，P
iL
为节点i的负荷，I(m)为节点元胞m中的节点集合；
[0020]采用如下公式表示所述约束条件：
[0021][0022][0023]式中，为供能通路是否经过从节点元胞s到节点元胞t的路线的参考变量，为供能通路是否经过从节点元胞t到节点元胞s的路线的参考变量，为供能通路是否经过从节点元胞k到节点元胞m的路线的参考变量，为供能通路是否经过从节点元胞m到节点元胞k的路线的参考变量，KS为电源节点元胞集合，K为节点元胞集合，B为线路集合，m为目标节点元胞；
[0024][0025][0026][0027]式中，x
s
为供能通路是否经过节点元胞s的参考变量，为线路(i,j)是否恢复供电的参考变量，I(s)为节点元胞s中的节点集合，Bs为节点元胞s内的所有线路集合；
[0028][0029]式中，I为系统节点集合，M(i)和N(i)分别表示节点i的母节点与子节点集合，P
i,j
为线路(i,j)上流过的有功功率，表示线路(i,j)上流过的有功功率上限，P
ig
表示i节点变电站注入的有功功率，P
igmax
表示i节点变电站的有功功率上限；
[0030][0031][0032][0033][0034][0035]式中，P
i,j
、Q
i,j
为线路(i,j)上流过的有功功率与无功功率，和分别为线路(i,j)上流过的有功功率与无功功率上限，P
ig
和分别为i节点变电站注入的有功功率与无功功率，P
igmax
和分别为i节点变电站的有功功率与无功功率上限，U
i
为节点i的实际电压，与为节点i的电压幅值上限与下限，为线路(i,j)的参考电压，R
i,j
与X
i,j
为线路(i,j)的电阻与电抗。
[0036]进一步地，所述对所述混合整数规划模型进行迭代计算，得到所述节点元胞的供能通路的步骤包括：
[0037]对所述混合整数规划模型进行计算，得到目标函数值，根据所述目标函数值，得到节点元胞的供能通路；
[0038]在所述混合整数规划模型中加入非重复性约束，并根据迭代条件，对加入所述非重复性约束的混合整数规划模型进行迭代计算，得到所述节点元胞的全部供能通路；
[0039]其中，采用如下公式表示所述目标函数值：
[0040][0041]式中，k为迭代次数，P
iL
为节点i的负荷；
[0042]采用如下公式表示所述节点元胞的供能通路：
[0043][0044]式中，为节点元胞m的第k条供能通路，为第k次求解混合整数规划模型得
到的解；
[0045]采用如下公式表示所述非重复性约束：
[0046][0047]式中，为节点元胞m的第τ条供能通路。
[0048]进一步地，所述根据所述供能通路，采用解析法计算得到节点元胞停电时间概率和节点元胞维修时间概率的步骤包括：
[0049]根据所述供能通路，获取事故中节点元胞停电时间概率事件和事故后节点元胞维修时间概率事件；
[0050]根据所述事故中节点元胞停电时间概率事件，得到节点元胞停电时间概率，并根据所述事故后节点元胞维修时间概率事件，得到节点元胞维修时间概率。
[0051]进一步地，所述根据所述节点元胞停本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法，其特征在于，包括：获取配电系统的第一拓扑结构和输电系统的第二拓扑结构，根据节点元胞分别对所述第一拓扑结构和所述第二拓扑结构进行简化，所述节点元胞包括配电节点元胞和输电节点元胞；建立混合整数规划模型，通过所述混合整数规划模型对简化后的所述第一拓扑结构和简化后的所述第二拓扑结构进行搜索，得到所述节点元胞的供能通路；根据所述供能通路，采用解析法计算得到节点元胞停电时间概率和节点元胞维修时间概率；根据所述节点元胞停电时间概率和所述节点元胞维修时间概率，得到电力系统的恢复力评估指标，所述恢复力评估指标包括配电系统的第一恢复力评估指标和输电系统的第二恢复力评估指标；根据所述配电系统与所述输电系统之间的响应特征和所述恢复力评估指标，对电力系统的恢复力进行评估。2.根据权利要求1所述的基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法，其特征在于，所述获取配电系统的第一拓扑结构和输电系统的第二拓扑结构，根据节点元胞分别对所述第一拓扑结构和所述第二拓扑结构进行简化的步骤包括：根据配电系统的第一拓扑网络和输电系统的第二拓扑网络，将所述配电系统中的元件和所述输电系统中的元件按照元件类型进行划分，所述元件类型包括配电元件类型和输电元件类型；将所有相连接的且连线上无开关线路的节点的集合作为节点元胞，并根据所述节点元胞对所述第一拓扑网络和所述第二拓扑网络进行简化。3.根据权利要求1所述的基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法，其特征在于，所述建立混合整数规划模型，通过所述混合整数规划模型对简化后的所述第一拓扑结构和简化后的所述第二拓扑结构进行搜索，得到所述节点元胞的供能通路的步骤包括：根据节点元胞的供能通路建立目标函数，并对所述目标函数添加约束条件，所述约束条件包括配电约束条件和输电约束条件；根据所述目标函数和所述约束条件建立混合整数规划模型；对所述混合整数规划模型进行迭代计算，得到所述节点元胞的供能通路。4.根据权利要求3所述的基于解析法的电力系统多层次恢复力评估方法，其特征在于，采用如下公式表示所述目标函数：式中，x
i
为节点i的负荷是否在系统中的参考变量，P
iL
为节点i的负荷，I(m)为节点元胞m中的节点集合；采用如下公式表示所述约束条件：采用如下公式表示所述约束条件：
式中，为供能通路是否经过从节点元胞s到节点元胞t的路线的参考变量，为供能通路是否经过从节点元胞t到节点元胞s的路线的参考变量，为供能通路是否经过从节点元胞k到节点元胞m的路线的参考变量，为供能通路是否经过从节点元胞m到节点元胞k的路线的参考变量，KS为电源节点元胞集合，K为节点元胞集合，B为线路集合，m为目标节点元胞；点元胞；点元胞；式中，x
s
为供能通路是否经过节点元胞s的参考变量，为线路(i,j)是否恢复供电的参考变量，I(s)为节点元胞s中的节点集合，Bs为节点元胞s内的所有线路集合；式中，I为系统节点集合，M(i)和N(i)分别表示节点i的母节点与子节点集合，P
i,j
为线路(i,j)上流过的有功功率，表示线路(i,j)上流过的有功功率上限，P
ig
表示i节点变电站注入的有功功率，P
igmax
表示i节点变电站的有功功率上限；表示i节点变电站的有功功率上限；表示i节点变电站的有功功率上限；表示i节点变电站的有功功率上限；表示i节点变电站的有功功率上限；式中，P
i,j
、Q
i,j
为线路(i,j)上流过的有功功率与无功功率，和分别为线路(i,j)上流过的有功功率与无功功率上限，P
ig
和Q
ig
分别为i节点变电站注入的有功功率与无功功率，P
igmax
和Q
igmax
分别为i节点变电站的有功功率与无功功率上限，U
i
为节点i的实际电压，U
imin
与U
imax
为节点i的电压幅值上限与下限，为线路(i,j)的参考电压，R
i,j
与X
i,...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，杨银国，于珍，陆秋瑜，伍双喜，朱誉，林英明，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：