一種基于脆弱性電網(wǎng)預警方法
【專利說明】
[0001] 本案要求了 2015年4月20日提交的中國實用新型專利，申請?zhí)枮?201520237177. 3 的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)故障預警領(lǐng)域，特別涉及一種基于脆弱性電網(wǎng)預警方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 如今電網(wǎng)逐漸向超高壓、大容量、遠距離輸電和區(qū)域互聯(lián)方向大力發(fā)展，結(jié)構(gòu)空前 復雜。在規(guī)模經(jīng)濟效益得到加強的同時，故障傳播的復雜性與不確定性及其破壞能力也隨 之增加。
[0004] 在遭受各種擾動和故障時，為防止電力方法節(jié)點電壓水平惡化及支路傳輸能力下 降引發(fā)連鎖性災難事故，需從全局角度出發(fā)分析方法當前的脆弱性以及潛在的薄弱環(huán)節(jié)， 為電網(wǎng)運行的預防控制提供著重點，同時為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行以及早期預警提供有價值 的數(shù)據(jù)參考?；诖?，電力方法脆弱性分析理論應運而生，如論文《基于支路能量函數(shù)的脆 弱支路評估》（黃昭蒙，李華強，杜濤，等.基于支路能量函數(shù)的脆弱支路評估[J].電力 方法保護與控制，2012, 40(15) :7-11.)。
[0005] 上述論文中提供了一種可行的電力方法脆弱性分析方法，能夠定量反應電網(wǎng)中的 脆弱元件，通過各個元件脆弱性指標值的大小篩選出脆弱元件。
[0006] 而判斷一個元件是否脆弱，與其對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的重要性和其運行狀態(tài)易受擾動或故 障影響的程度都有密不可分的關(guān)系，二者兼顧才更符合電網(wǎng)實際情況。如論文《基于運行狀 態(tài)和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的節(jié)點綜合脆弱性評估》（徐行，李華強，趙祥云，等.基于運行狀態(tài)和網(wǎng) 絡結(jié)構(gòu)的節(jié)點綜合脆弱性評估[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014, 38 (3) : 731-735.)。
[0007] 有效結(jié)合狀態(tài)脆弱因子和結(jié)構(gòu)脆弱因子得出的綜合脆弱度評估指標，能篩選出在 網(wǎng)絡中易受擾動影響的節(jié)點或支路，全面準確地定位方法中的薄弱環(huán)節(jié)。
[0008] 而目前，對于方法操作人員來說，關(guān)心的不僅是那些運行狀態(tài)易受擾動影響的節(jié) 點或支路，更關(guān)心的是在受到擾動后逼近臨界狀態(tài)速度快、距離臨界狀態(tài)更近的節(jié)點或支 路，現(xiàn)有的狀態(tài)脆弱性指標并沒有考慮這一點，造成對電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的定位不準確，影響電 網(wǎng)事故預警的準確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決上述潛在問題，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足， 提供一種基于脆弱性電網(wǎng)預警方法，該方法能更加準確反映電網(wǎng)薄弱節(jié)點或支路，提高電 網(wǎng)事故預警的準確度。
[0010] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0011] -種基于脆弱性電網(wǎng)預警方法，包括以下步驟：
[0012] 計算初始負荷下電網(wǎng)方法的潮流分布；
[0013] 根據(jù)計算得到的所述潮流分布，計算不同負荷增長率情況下電網(wǎng)中的每個節(jié)點或 支路的狀態(tài)脆弱性指標；
[0014] 其中，所述狀態(tài)脆弱性指標用于表征電網(wǎng)方法中每個元件運行狀態(tài)的優(yōu)劣性，其 由脆弱趨勢指標和脆弱裕度指標共同決定。
[0015] 所述狀態(tài)脆弱性指標表征為：
[0017] 式中，λ η為所述狀態(tài)脆弱性指標，α $所述脆弱趨勢指標，μ為所述脆弱裕度 指標，μ 1表示μ的-1次方。
[0018] 進一步的，所述脆弱趨勢指標表征為：
[0020] 其中，U1為電壓幅值，E i為節(jié)點i的靜態(tài)能量函數(shù)，
[0022] 式⑵中Pu是節(jié)點i的注入有功，Q u是節(jié)點i的注入無功，G U是節(jié)點i、j之間 的電導，Β。是節(jié)點i、j之間的電納，δ ;、δ 是節(jié)點i、j的電壓相角，δ 3為穩(wěn)態(tài)時的節(jié)點 電壓相角；
[0023] 進一步的，所述脆弱裕度指標表征為：
[0025] 式（3)中，E為當前運行狀態(tài)下的靜態(tài)能量，Ε"為電壓穩(wěn)定臨界點，E。為初始運行 狀態(tài)下的靜態(tài)能量；
[0026] 所述狀態(tài)脆弱性指標表征為：
[0028] 優(yōu)選的，一種基于脆弱性電網(wǎng)預警方法，還包括以下步驟：
[0029] 計算各個節(jié)點或支路的結(jié)構(gòu)脆弱度指標；所述結(jié)構(gòu)脆弱性指標，用于反應電力方 法網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的脆弱度。
[0030] 計算各個節(jié)點或支路的綜合脆弱性指標；所述綜合脆弱性指標，用于反映電力方 法綜合脆弱度。
[0031] 計算得到的各個節(jié)點或支路的所述綜合脆弱性指標大小進行排序，根據(jù)排序結(jié)果 確定電網(wǎng)運行薄弱環(huán)節(jié)。
[0032] 所述結(jié)構(gòu)脆弱性指標表征為：
[0034] 式中：G為發(fā)電機節(jié)點集合，L為負荷節(jié)點集合，（i，j)為所有"發(fā)電-負荷"節(jié)點 對，W1為發(fā)電節(jié)點i的權(quán)重，W j為負荷節(jié)點j的權(quán)重，B _ (η)為（i，j)間加上單位注入電 流源后在節(jié)點η上產(chǎn)生的電氣介數(shù)：
[0036] 式中：Ii_j (m, η)為在（i, j)間加上單位注入電流源后在線路m-n上引起的電流；m 是所有與η有支路直接相連的節(jié)點。
[0037] 所述綜合脆弱性指標表征為：
[0038] βη= λ ηΧ ωη+1/Β? X (1_ωη) (7)
[0039] 式中λη，Β>)分別為所述狀態(tài)脆弱指標和所述結(jié)構(gòu)脆弱指標，ωη為節(jié)點在不同 電壓水平下對應的不同權(quán)重因子。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果
[0041] 1、本發(fā)明的一種基于脆弱性電網(wǎng)預警方法，采用脆弱裕度指標與脆弱趨勢指標相 結(jié)合的改進后的狀態(tài)脆弱性評估指標，能篩選出運行狀態(tài)易受擾動影響，在受到擾動后逼 近臨界狀態(tài)速度快、距離臨界狀態(tài)更近的元件，從而可以準確對電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)進行定位，提 高了電網(wǎng)事故預警的準確度。
[0042] 2、本發(fā)明的一種基于脆弱性電網(wǎng)預警方法，量化綜合脆弱性中狀態(tài)和結(jié)構(gòu)脆弱性 的權(quán)重，對綜合脆弱性指標的構(gòu)建更貼近電力方法實際，方便電網(wǎng)維護人員更快的做出應 對措施。
【附圖說明】
[0043] 圖1是本發(fā)明的一個具體實施例示出的脆弱性電網(wǎng)預警方法中節(jié)點/支路狀態(tài)脆 弱指標計算流程圖。
[0044] 圖2是本發(fā)明的一個具體實施例示出的脆弱性電網(wǎng)預警方法中節(jié)點/支路狀態(tài)脆 弱指標計算流程圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明 上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范 圍。
[0046] 實施例1 :
[0047] 圖1是本發(fā)明的一個具體實施例示出的脆弱性電網(wǎng)預警方法中節(jié)點/支路狀態(tài)脆 弱指標計算流程圖，包括以下步驟：
[0048] 步驟一、根據(jù)公式（1)建立
[0049] 靜態(tài)能量函數(shù)模型，用于構(gòu)建狀態(tài)脆弱指標。
[0050] 具體的，公式⑴為：
[0052] 式⑴中Pu是節(jié)點i的注入有功，Q u是節(jié)點i的注入無功，G U是節(jié)點i、j之間 的電導，Β。是節(jié)點i、j之間的電納，δ ;、δ 是節(jié)點i、j的電壓相角，δ 3為穩(wěn)態(tài)時的節(jié)點 電壓相角。
[0053] 步驟二、利用牛頓-拉夫遜潮流算法計算初始負荷下的方法潮流分布。
[0054] 步驟三、根據(jù)公式（2)、（3)、（4)，利用步驟二中方法潮流分布與步驟一中靜態(tài)能量 函數(shù)，運用連續(xù)潮流法計算不同負荷增長率情況下的各個節(jié)點/支路狀態(tài)脆弱性指標。
[0055] 具體的，所述狀態(tài)脆弱性指標表征為：
[0057] 式（2)中，a