本發(fā)明涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電網(wǎng)關(guān)鍵斷面辨別方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度與日俱增，電網(wǎng)運行人員在電網(wǎng)故障情形下的分析和決策工作也越來越困難，通常需要借助電網(wǎng)的關(guān)鍵斷面來獲取電網(wǎng)目前的工作狀態(tài)和制定應(yīng)急決策方案。

目前電網(wǎng)實際運行中一般采用人工設(shè)定的方法確定關(guān)鍵斷面，過多依賴于運行人員的經(jīng)驗，不具有客觀性，且當網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時難以及時更新，故不適用于電網(wǎng)山火災(zāi)害下的快速風險分析。而現(xiàn)有的一些關(guān)鍵斷面的辨別方法都未充分考慮初始斷面集，有可能遺漏重要的關(guān)鍵斷面。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種電網(wǎng)關(guān)鍵斷面辨別方法及其系統(tǒng)，以全面快速的辨別出電網(wǎng)的關(guān)鍵斷面，解決傳統(tǒng)方法存在關(guān)鍵斷面辨別不準的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)關(guān)鍵斷面辨別方法，包括以下步驟：

對待測電網(wǎng)運行狀態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)進行預(yù)模擬，通過設(shè)置的預(yù)模擬次數(shù)、模擬精度和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘概率結(jié)合獲取的預(yù)模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的最小負荷損失量計算所需總模擬次數(shù)；

對待測電網(wǎng)運行狀態(tài)進行總模擬，記錄總模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的最小負荷損失量和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘情況，根據(jù)電網(wǎng)的最小負荷損失量和各條輸電線路跳閘情況計算各條輸電線路風險指標；

按風險指標由高至低的順序選擇特定數(shù)量的輸電線路并從所選特定數(shù)量的輸電線路中挑選能構(gòu)造斷面的輸電線路組合；

對組成所述斷面的線路進行有功潮流方向一致性判斷，若組成所述斷面的所有線路的有功潮流方向均相同則將所述斷面辨別為關(guān)鍵斷面。

依托于上述方法，本發(fā)明還提供了一種電網(wǎng)關(guān)鍵斷面辨別系統(tǒng)，包括：

預(yù)模擬模塊：用于對待測電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)運行狀態(tài)進行預(yù)模擬，通過設(shè)置的預(yù)模擬次數(shù)、模擬精度和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘概率結(jié)合獲取的預(yù)模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的最小負荷損失量計算所需總模擬次數(shù)；

總模擬模塊：用于對待測電網(wǎng)運行狀態(tài)進行總模擬，記錄總模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的負荷損失量和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘情況，根據(jù)電網(wǎng)的負荷損失量和各條輸電線路跳閘情況計算各條輸電線路風險指標；

斷面識別模塊：用于按風險指標由高至低的順序選擇特定數(shù)量的輸電線路并從所選特定數(shù)量的輸電線路中挑選能構(gòu)造斷面的輸電線路組合；

辨別模塊：用于對組成斷面的線路進行有功潮流方向一致性判斷，若組成斷面的所有線路的有功潮流方向均相同則將斷面辨別為關(guān)鍵斷面。

本發(fā)明可以全面快速的辨別出電網(wǎng)的關(guān)鍵斷面，為電網(wǎng)運行人員在電網(wǎng)故障情形下的應(yīng)急分析和決策提供了重要的依據(jù)。該發(fā)明的物理意義明確，具有很高的工程價值。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種電網(wǎng)關(guān)鍵斷面辨別方法流程圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)關(guān)鍵斷面示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如圖1所示，一種電網(wǎng)關(guān)鍵斷面辨別方法的流程包括：

s1、對待測電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)運行狀態(tài)進行預(yù)模擬，通過設(shè)置的預(yù)模擬次數(shù)、模擬精度和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘概率結(jié)合獲取的預(yù)模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的最小負荷損失量計算所需總模擬次數(shù)。

以需要進行關(guān)鍵斷面辨別的電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)為對象，設(shè)置預(yù)模擬次數(shù)、模擬精度和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘概率。由于所需總模擬次數(shù)無法確定，因此需要先進行預(yù)模擬，通過預(yù)模擬來確定所需總模擬的次數(shù)，且預(yù)模擬次數(shù)越多，得到的所需總模擬次數(shù)就越精確，一般預(yù)模擬達到200次時得到的所需總模擬次數(shù)就已經(jīng)較為精確。對于模擬精度的設(shè)置是越小得到的線路風險指標就越精確，但模擬精度太小對實際電網(wǎng)運行分析意義不大，實際電網(wǎng)運行精度達不到此標準，模擬精度一般取為β∈[0.01，0.05]。各條輸電線路的跳閘概率設(shè)為同一值，從而可根據(jù)模擬得到的各線路的風險指標比較各線路的重要性大小，一般設(shè)置跳閘概率為10％-50％，這是因為跳閘概率過小時模擬效率較低，跳閘概率太大不符合實際情況。

通常在電網(wǎng)故障情形下是以最小負荷損失量來衡量電網(wǎng)的損失的，可以采用dc-opf(直流最優(yōu)潮流)對電網(wǎng)的最小負荷損失量e進行求解。通過設(shè)置的預(yù)模擬次數(shù)、模擬精度和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘概率，結(jié)合獲取的預(yù)模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的最小負荷損失量可以計算出所需總模擬次數(shù)。預(yù)模擬可以作為總模擬的一部分，這樣做可以減少單獨進行總模擬所需的模擬次數(shù)。

s2、對待測電網(wǎng)運行狀態(tài)進行總模擬，記錄總模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的最小負荷損失量和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘情況，根據(jù)電網(wǎng)的最小負荷損失量和各條輸電線路跳閘情況計算各條輸電線路風險指標。該步驟中最小負荷損失量可采用步驟s1中最小負荷損失量的計算方法進行計算。

s3、按風險指標由高至低的順序選擇特定數(shù)量的輸電線路并從所選特定數(shù)量的輸電線路中挑選能構(gòu)造斷面的輸電線路組合。

將所有輸電線路的風險指標按風險指標大小進行排序，根據(jù)制定的選取規(guī)則選取風險指標最高的前t條線路。羅列出由t條線路中的任意幾條線路構(gòu)成的電網(wǎng)最小割集。線路確定割集的方法包括連通圖搜索算法等，所構(gòu)造的電網(wǎng)最小割集即為一個斷面。

s4、對組成所述斷面的線路進行有功潮流方向一致性判斷，若組成所述斷面的所有線路的有功潮流方向均相同則將所述斷面辨別為關(guān)鍵斷面。

由于一個斷面通常由2條或2條以上的線路構(gòu)成，構(gòu)成斷面的線路的有功潮流方向是不確定的，因此需要對構(gòu)成一個斷面的所有線路進行有功潮流方向分析。當構(gòu)成同一斷面的線路的有功潮流方向均一致，即均由該斷面將電網(wǎng)拓撲分成的兩部分中的一部分流入另一部分，此時該斷面辨別為關(guān)鍵斷面。當構(gòu)成同一斷面的線路的有功潮流方向不一致時，該斷面辨別為非關(guān)鍵斷面。

通過對待測電網(wǎng)進行預(yù)模擬能夠精確的得到所需模擬的總次數(shù)，在對待測電網(wǎng)進行總模擬時得到所有輸電線路的風險指標。選擇風險指標較高的線路組成的斷面來決定關(guān)鍵斷面?？梢匀婵焖俚谋鎰e出電網(wǎng)的關(guān)鍵斷面，為電網(wǎng)運行人員在電網(wǎng)故障情形下的應(yīng)急分析和決策提供了重要的依據(jù)。

進一步地，所需總模擬次數(shù)的計算方式為：

其中，β為模擬精度，l為預(yù)模擬次數(shù)，為第j次模擬中電網(wǎng)的最小負荷損失量。

進一步地，輸電線路風險指標的計算方式為：

其中，m為所需模擬次數(shù)，為第k次模擬中電網(wǎng)的最小負荷損失量。

特定數(shù)量的輸電線路條數(shù)的定義為：

其中n為總輸電線路條數(shù)。

與上述方法相對應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種電網(wǎng)關(guān)鍵斷面辨別，該系統(tǒng)包括：

預(yù)模擬模塊：用于對待測電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)運行狀態(tài)進行預(yù)模擬，通過設(shè)置的預(yù)模擬次數(shù)、模擬精度和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘概率結(jié)合獲取的預(yù)模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的最小負荷損失量計算所需總模擬次數(shù)；

總模擬模塊：用于對待測電網(wǎng)運行狀態(tài)進行總模擬，記錄總模擬中每一次模擬時電網(wǎng)的負荷損失量和電網(wǎng)中各條輸電線路的跳閘情況，根據(jù)電網(wǎng)的負荷損失量和各條輸電線路跳閘情況計算各條輸電線路風險指標；

斷面識別模塊：用于按風險指標由高至低的順序選擇特定數(shù)量的輸電線路并從所選特定數(shù)量的輸電線路中挑選能構(gòu)造斷面的輸電線路組合；

辨別模塊：用于對所述斷面進行線路有功潮流方向一致性判斷，對于方向一致的斷面辨別為關(guān)鍵斷面。

進一步地，總模擬模塊所需總模擬次數(shù)的計算方式為：

其中，β為模擬精度，l為預(yù)模擬次數(shù)，為第j次模擬中電網(wǎng)的負荷損失量。

進一步地，總模擬模塊中輸電線路風險指標為：

其中，m為所需模擬次數(shù)，為第k次模擬中電網(wǎng)的損失符合損失量。

進一步地，篩選模塊中特定數(shù)量的輸電線路條數(shù)的定義為：

其中n為總輸電線路條數(shù)。

進一步地，預(yù)模擬模塊中預(yù)模擬次數(shù)為200次，所述跳閘概率為10％-50％，所述模擬精度為0.01-0.05。

參見圖2，以ieee10機39節(jié)點標準算列為對象進行研究，圖2所示電網(wǎng)中共有n＝46調(diào)輸電線路，設(shè)每一條輸電線路的跳閘概率均為10％。對電網(wǎng)進行l(wèi)＝250次的預(yù)模擬，取模擬精度β＝0.05，由總模擬次數(shù)的計算公式可得所需總模擬次數(shù)m＝3000。按照各線路的跳閘概率，對電網(wǎng)進行3000次的模擬，求得所有輸電線路的風險指標ri。根據(jù)特定數(shù)量輸電線路選取的定義，選擇風險指標較高的前16條線路，如表1所示：

表1風險指標最高的前16條線路

通過連通圖搜索算法得到由上表中線路構(gòu)成的電網(wǎng)最小割集，最小割集進行線路有功潮流方向一致性判斷，篩選出電網(wǎng)關(guān)鍵斷面，如圖3所示。其中各個關(guān)鍵斷面的線路組成如表2所示：

表2關(guān)鍵斷面

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。