一种考虑韧性的电-气耦合系统脆弱元件辨识方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑韧性的电

【技术实现步骤摘要】
一种考虑韧性的电
‑
气耦合系统脆弱元件辨识方法


[0001]本专利技术涉及了一种脆弱元件辨识方法，具体涉及一种考虑韧性的电
‑
气耦合系统脆弱元件辨识方法。

技术介绍

[0002]随着天然气机组以及电转气设备在电网中渗透率的提高，电力系统与天然气网络的相互作用越来越强烈。电力系统中的许多停电事故是由其他能源网络的故障所导致的，因此，在电
‑
气耦合背景下，有必要在进行电力系统可靠性和韧性评估时，综合考虑天然气系统的影响。
[0003]目前，电力系统韧性被广泛定义为抵挡或减轻各类扰动影响的能力，包括对于故障的预判、适应以及快速恢复的能力。许多极端自然灾害的发生，使得电力系统调度方式从基于可靠性的运行更多地转向基于韧性的运行。在传统调度中，电力系统往往通过精确的规划以抵御一个或两个元件的随机故障，即N
‑
1/N
‑
2标准。但是，在极端天气下许多元件的故障可能会同时发生，使得传统可靠性调度方式难以实现。因此，韧性往往被用来衡量电力系统受极端天气故障的影响程度，以进一步提升电力系统对该类故障的应对能力。
[0004]对电力系统内脆弱元件的辨识是评估系统韧性的关键环节，现有研究主要从网络拓扑结构和系统运行状态两方面来构建元件脆弱评估模型。然而，目前的研究主要局限在电力系统独立运行状态下，没有考虑电
‑
气耦合系统的综合运行特性以及多种能源系统间的交互影响。因此，目前缺少一个考虑暂态天然气流特征的电
‑<br/>气耦合系统脆弱元件综合评估框架来进行脆弱元件的辨识。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术所提供一种考虑韧性的电
‑
气耦合系统脆弱元件辨识方法。本方法在建立电
‑
气耦合系统模型的基础上，进一步构建了脆弱性评估指标体系以辨识关键脆弱元件，通过网络效率以及系统传输效率指标评估线路以及天然气气源故障对于综合系统韧性的影响，并证实脆弱评估结果的有效性。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]本专利技术的脆弱元件辨识方法包括如下步骤：
[0008]步骤1)建立电
‑
气耦合系统，包括电力网络和天然气网络和电力网络，获取天然气网络中各个节点的天然气供应量和削减量以及电力网络中各个节点的有功负荷量和有功切负荷量，即电
‑
气耦合系统的初始运行状态。
[0009]步骤2)建立考虑电力网络约束和天然气网络约束的电
‑
气耦合系统的目标模型，将天然气网络中各个节点的天然气供应量和削减量以及电力网络中各个节点的有功负荷量和有功切负荷量输入电
‑
气耦合系统的目标模型中，目标模型输出电力网络中各个输电线路的潮流值。
[0010]步骤3)建立电
‑
气耦合系统的元件脆弱度评估指标模型，将电力网络中各个输电
线路的潮流值输入元件脆弱度评估指标模型中，元件脆弱度评估指标模型输出电力网络中各个输电线路的脆弱度指标，从而实现电
‑
气耦合系统中脆弱元件的辨识。
[0011]所述的步骤1)中，电
‑
气耦合系统中的电力网络包括若干电力节点，每个节点上有发电机组、天然气发电机组或负荷，电力网络中的各个发电机组、天然气发电机组和负荷之间均通过输电线路相连接；天然气网络包括若干天然气节点，每个天然气节点上有天然气机组，天然气网络中的各个天然气机组均通过管道线路连接，天然气网络中的各个管道线路上均设有压缩机，天然气网络通过连接的若干天然气气源输送天然气；电力网络中的每个天然气发电机组均与天然气网络中的天然气发电机组通过管道线路相连接。
[0012]所述的步骤2)中，建立的考虑电力网络约束和天然气网络约束的电
‑
气耦合系统的目标模型，具体如下：
[0013][0014]其中，N
g
和N
e
分别表示天然气网络和电力网络中的节点数；和分别表示天然气网络中的第i个节点的天然气代价和切天然气代价；A
g,i
和ΔA
g,i
分别表示天然气网络中的第i个节点的天然气供应量和削减量；和分别表示电力网络中的第j个节点的机组代价和切负荷代价；L
j
和ΔL
j
分别表示电力网络中的第j个节点的有功负荷量和有功切负荷量。代价具体表示所要机组自身的相关量或消耗的天然气量或电量的相关量。
[0015]所述的基于直流潮流的电力网络约束具体如下：
[0016]P
c,j
+P
gas,j
‑
L
j
+ΔL
j
‑
P
in,j
＝0
[0017]Q
c,j
+Q
gas,j
‑
Q
L,j
+ΔQ
L,j
‑
Q
in,j
＝0
[0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026]其中，P
c,j
和Q
c,j
分别表示当电力网络中的第j个节点处为发电机组时，电力网络中的第j个节点处的发电机组的有功输出和无功输出；P
gas,j
和Q
gas,j
分别表示当电力网络中的第j个节点处为天然气发电机组时，电力网络中的第j个节点处的天然气发电机组的有功输出和无功输出；P
in,j
和Q
in,j
分别表示电力网络中的第j个节点的净注入有功输出和净注入无
功输出；Q
L,j
和ΔQ
L,j
分别表示电力网络中的第j个节点的无功负荷量和无功切负荷量；V
j
表示电力网络中的第j个节点的电压幅值；G
jk
和B
jk
分别表示节点导纳矩阵第k行、第j列的实部和虚部；θ
jk
表示电力网络中的第j个节点和第k个节点之间的相角差；F
jk
表示电力网络中的第j个节点和第k个节点之间的输电线路的潮流值；V
jmin
和V
jmax
分别表示电力网络中的第j个节点的电压幅值的最小值和最大值；和分别表示电力网络中的第j个节点和第k个节点之间的输电线路的潮流值的最小值和最大值；和分别表示当电力网络中的第j个节点处为发电机组时，电力网络中的第j个节点处的发电机组的有功输出的最小值和最大值；和分别表示当电力网络中的第j个节点处为天然气发电机组时，电力网络中的第j个节点处的天然气发电机组的有功输出的最小值和最大值；和分别表示当电力网络中的第j个节点处为发电机组时，电力网络中的第j个节点处的发电机组的无功输出的最小值和最大值；和分别表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑韧性的电
‑
气耦合系统脆弱元件辨识方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1)建立电
‑
气耦合系统，包括电力网络和天然气网络和电力网络，获取天然气网络中各个节点的天然气供应量和削减量以及电力网络中各个节点的有功负荷量和有功切负荷量；步骤2)建立考虑电力网络约束和天然气网络约束的电
‑
气耦合系统的目标模型，将天然气网络中各个节点的天然气供应量和削减量以及电力网络中各个节点的有功负荷量和有功切负荷量输入电
‑
气耦合系统的目标模型中，目标模型输出电力网络中各个输电线路的潮流值；步骤3)建立电
‑
气耦合系统的元件脆弱度评估指标模型，将电力网络中各个输电线路的潮流值输入元件脆弱度评估指标模型中，元件脆弱度评估指标模型输出电力网络中各个输电线路的脆弱度指标，从而实现电
‑
气耦合系统中脆弱元件的辨识。2.根据权利要求1所述的一种考虑韧性的电
‑
气耦合系统脆弱元件辨识方法，其特征在于：所述的步骤1)中，电
‑
气耦合系统中的电力网络包括若干电力节点，每个节点上有发电机组、天然气发电机组或负荷，电力网络中的各个发电机组、天然气发电机组和负荷之间均通过输电线路相连接；天然气网络包括若干天然气节点，每个天然气节点上有天然气机组，天然气网络中的各个天然气机组均通过管道线路连接，天然气网络中的各个管道线路上均设有压缩机，天然气网络通过连接的若干天然气气源输送天然气；电力网络中的每个天然气发电机组均与天然气网络中的天然气机组通过管道线路相连接。3.根据权利要求1所述的一种考虑韧性的电
‑
气耦合系统脆弱元件辨识方法，其特征在于：所述的步骤2)中，建立的考虑电力网络约束和天然气网络约束的电
‑
气耦合系统的目标模型，具体如下：其中，N
g
和N
e
分别表示天然气网络和电力网络中的节点数；和分别表示天然气网络中的第i个节点的天然气代价和切天然气代价；A
g,i
和ΔA
g,i
分别表示天然气网络中的第i个节点的天然气供应量和削减量；和分别表示电力网络中的第j个节点的机组代价和切负荷代价；L
j
和ΔL
j
分别表示电力网络中的第j个节点的有功负荷量和有功切负荷量。4.根据权利要求3所述的一种考虑韧性的电
‑
气耦合系统脆弱元件辨识方法，其特征在于：所述的电力网络约束具体如下：P
c,j
+P
gas,j
‑
L
j
+ΔL
j
‑
P
in,j
＝0Q
c,j
+Q
gas,j
‑
Q
L,j
+ΔQ
L,j
‑
Q
in,j
＝0＝0V
jmin
≤V
j
≤V
jmax
其中，P
c,j
和Q
c,j
分别表示当电力网络中的第j个节点处为发电机组时，电力网络中的第j个节点处的发电机组的有功输出和无功输出；P
gas,j
和Q
gas,j
分别表示当电力网络中的第j个节点处为天然气发电机组时，电力网络中的第j个节点处的天然气发电机组的有功输出和无功输出；P
in,j
和Q
in,j
分别表示电力网络中的第j个节点的净注入有功输出和净注入无功输出；Q
L,j
和ΔQ
L,j
分别表示电力网络中的第j个节点的无功负荷量和无功切负荷量；V
j
表示电力网络中的第j个节点的电压幅值；G
jk
和B
jk
分别表示节点导纳矩阵第k行、第j列的实部和虚部；θ
jk
表示电力网络中的第j个节点和第k个节点之间的相角差；F
jk
表示电力网络中的第j个节点和第k个节点之间的输电线路的潮流值；V
jmin
和V
jmax
分别表示电力网络中的第j个节点的电压幅值的最小值和最大值；和分别表示电力网络中的第j个节点和第k个节点之间的输电线路的潮流值的最小值和最大值；和分别表示当电力网络中的第j个节点处为发电机组时，电力网络中的第j个节点处的发电机组的有功输出的最小值和最大值；和分别表示当电力网络中的第j个节点处为天然气发电机组时，电力网络中的第j个节点处的天然气发电机组的有功输出的最小值和最大值；和分别表示当电力网络中的第j个节点处为发电机组时，电力网络中的第j个节点处的发电机组的无功输出的最小值和最大值；和分别表示当电力网络中的第j个节点处为天然气发电机组时，电力网络中的第j个节点处的天然气发电机组的无功输出的最小值和最大值；电力网络中的第j个节点和第k个节点之间相连接；所述的天然气网络约束具体如下：A
g，i
‑
A
gas，
i
‑
L
g，i
+ΔA
g，i
‑
A
in，i
＝0P
gas,j
＝η
g2p
A
gas,i
G
HVHVHVHVHV
0≤ΔA
g，i
≤A
g，i
0≤ΔP
e,j
≤P
e,j
其中，A
gas,i
表示天然气网络中第i个节点处的天然气机组消耗的天然气量；L
g,i
表示天然气网络中第i个节点的天然气负荷量；天然气网络中第i个节点的天然气注入量；R表示天然气常数；ψ、d和l表示天然气网络中第i个节点和第w个节点之间连接的管道线路的温度、直径和长度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳志军，翁利国，施洪，周国华，陈杰，霍凯龙，李南，
申请(专利权)人：浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司国网浙江杭州萧山区供电有限公司，
类型：发明
国别省市：