CN111652469B - 一种交直流混联电网的薄弱环节辨识方法和*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种交直流混联电网的薄弱环节辨识方法和***,构建用于辨识交直流混联电网薄弱环节的脆弱性指标计算模型;建立待辨识交直流混联电网的等效拓扑结构;根据所述等效拓扑结构,计算辨识参数,即:统计待辨识电网中输电线路发生故障的概率、计算各输电线路潮流转移关联度的比值、计算每个母线节点的电压比值、确定各输电线路与各母线节点的关联度;将所述辨识参数输入脆弱性指标计算模型,计算每个输电环节的脆弱性指标,所述脆弱性指标的值越大,对应的输电环节越薄弱,从而实现薄弱环节的辨识。
Description
技术领域
本申请属于智能电网技术领域,尤其是涉及一种交直流混联电网的薄弱环节辨识方法和***。
背景技术
电力资源是现今各行各业都需要使用到的资源,它对社会的发展和经济的建设具有非常重要的作用。尤其是在企业生产和日常生活用电这两个方面,对电网的可靠性能有了更高的要求,电网能够正常运行是配电网工作的安全与否与企业经济能否实现更好地发展的关键。
随着社会经济不断发展,我国的电网规模不断扩大,尤其是特高压、大机组等新开发的技术设备,使得电网的运行过程也不断趋于复杂化。因此,有关管理部门和人员要更加加强对电网运行安全性和可靠性方面的管理工作,不仅要对电网的运行技术加强监督,而且对电网运行的安全性还要定期作出评价,使电网运行的安全程度不断提高。
在电网的运行过程中,常会出现许多薄弱环节,这些环节不仅会影响到电网的正常运行,而且也会给电网的运行带来很大的安全隐患。有关管理人员要对电网运行过程中出现的薄弱环节做好相应的预防措施,从而减少电网***运行故障的发生以及对电网运行故障的维修费用,促使电网实现更经济、更可靠、更安全的运行。
随着我国电网结构的升级,特高压交直流混联成为电网运行的重要特征。交直流混联方式给电网调度运行带来新挑战,增加了电网发生连锁故障的风险及电网薄弱环节辨识的难度。目前电网薄弱环节的辨识没有充分考虑直流输电的影响,没有计及薄弱环节关联性,难以适应交直流混联电网。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:解决目前电力***连锁故障发生前,薄弱环节难以辨识,以及目前电网薄弱环节的辨识没有充分考虑直流输电的影响,没有计及薄弱环节关联性,难以适应交直流混联电网的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明第一方面提供一种交直流混联电网的薄弱环节辨识方法,包括:
构建用于辨识交直流混联电网薄弱环节的脆弱性指标计算模型,即:
Rij=1000*CiL(i)U(j)Qij
其中,Rij为输电环节的脆弱性指标;U(j)为第j个母线节点的电压的比值;Qij表示第i条输电线路与第j个母线节点之间的关联度;L(i)表示第i条输电线路潮流转移关联度的比值;Ci表示第i条输电线路发生故障的概率;
建立待辨识交直流混联电网的等效拓扑结构;
根据所述等效拓扑结构,计算辨识参数,即:统计待辨识电网中输电线路发生故障的概率、计算各输电线路潮流转移关联度的比值、计算每个母线节点的电压比值、确定各输电线路与各母线节点的关联度;
将所述辨识参数输入脆弱性指标计算模型,计算每个输电环节的脆弱性指标,所述脆弱性指标的值越大,对应的输电环节越薄弱,从而实现薄弱环节的辨识。
本发明第二方面提供一种交直流混联电网的薄弱环节辨识***,包括:
模型构建模块,用于构建辨识交直流混联电网薄弱环节的脆弱性指标计算模型,即:
Rij=1000*CiL(i)U(j)Qij
其中,Rij为输电环节的脆弱性指标;U(j)为第j个母线节点的电压的比值;Qij表示第i条输电线路与第j个母线节点之间的关联度;L(i)表示第i条输电线路潮流转移关联度的比值;Ci表示第i条输电线路发生故障的概率;
等效拓扑模块,用于建立待辨识交直流混联电网的等效拓扑结构;
参数计算模块,用于根据所述等效拓扑结构,计算辨识参数,即:统计待辨识电网中输电线路发生故障的概率、计算各输电线路潮流转移关联度的比值、计算每个母线节点的电压比值、确定各输电线路与各母线节点的关联度;
辨识模块,用于将所述辨识参数输入脆弱性指标计算模型,计算每个输电环节的脆弱性指标,所述脆弱性指标的值越大,对应的输电环节越薄弱,从而实现薄弱环节的辨识。
本发明的有益效果是:本发明充分考虑了直流输电的影响,辨识了交直流混联电网的薄弱环节,为电力***风险控制与运行预警提供参考。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
图1是本申请实施例的方法流程图;
图2是本申请实施例的待辨识电网的等效拓扑结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种交直流混联电网的薄弱环节辨识方法,包括:
S1:构建用于辨识交直流混联电网薄弱环节的脆弱性指标计算模型,即:
Rij=1000C*iL(i)U(j)Qij
其中,Rij为输电环节的脆弱性指标;U(j)为第j个母线节点的电压的比值;Qij表示第i条输电线路与第j个母线节点之间的关联度;L(i)表示第i条输电线路潮流转移关联度的比值;Ci表示第i条输电线路发生故障的概率;
S2:建立待辨识交直流混联电网的等效拓扑结构,根据所述等效拓扑结构,计算辨识参数,即:统计待辨识电网中输电线路发生故障的概率、计算各输电线路潮流转移关联度的比值、计算每个母线节点的电压比值、确定各输电线路与各母线节点的关联度;
S3:将所述辨识参数输入脆弱性指标计算模型,计算每个输电环节的脆弱性指标,所述脆弱性指标的值越大,对应的输电环节越薄弱,从而实现薄弱环节的辨识。
本实施例建立待辨识交直流混联电网的等效拓扑结构的步骤具体为:
首先,确定待辨识电网的边界范围;然后,统计待辨识交直流混联电网中联络线的功率流向及传输功率,进行负荷等效,形成交直流混联电网的等效拓扑结构图。
可选的是,本实施例统计待辨识电网中输电线路发生故障的概率的步骤包括:
S201:统计输电线路不同历史运行状态发生的次数,得到待辨识交直流混联电网不同历史运行状态发生的总次数;
S202:统计每条输电线路发生故障的频数;
S203:根据所述总的历史运行状态次数,以及发生故障的频数,计算每条输电线路发生故障的概率。
电力***运行状态是指电力***在不同运行条件(如负荷水平,出力配置,***接线、故障等)下的***与设备的工作状况。根据不同的运行条件,可以把电力***的运行状态分为正常状态、不正常状态和故障状态。
本实施例统计的历史运行状态次数即统计历史运行工况中,正常状态、不正常状态和故障状态发生的次数之和。
本实施例中,统计每条输电线路发生闭锁的频数,发生断线的频数及短路跳闸的频数,从而得到每条输电线路发生故障的概率,即:
其中,Ci表示第i条输电线路发生故障的概率,Ni表示第i条输电线路发生闭锁的频数,Ni,d表示第i条输电线路发生断线的频数,Ni,t表示第i条输电线路短路跳闸的频数,N表示待辨识交直流混联电网不同历史运行状态发生的总次数。
可选的是,本实施例计算各输电线路潮流转移关联度的比值的步骤包括:
S211:设定各输电线路的权重;
本实施例设定第k条输电线路的权重αk。
S212:根据各所述输电线路的权重,计算每条输电线路的潮流转移率;
本实施例计算得到各输电线路的潮流转移率为Lik,即:
Lik=αkFkPi
其中,Lik为潮流转移率,表示因输电线路i故障退出运行后,输电线路i对输电线路k造成的潮流转移关联度,输电线路i与输电线路k存在直接联系;Fk为输电线路i故障导致的输电线路k负载率变化的绝对值;Pi为输电线路i正常运行时的有功功率标幺值。
S213:计算每条输电线路潮流转移关联度的比值,即:
式中:N0为与输电线路i相连的线路总数,Nl为待辨识交直流电网中所包含的线路总数。
可选的是,计算每个母线节点的电压比值的步骤包括:
S221:计算待辨识电网中各母线节点的电压灵敏度;
Ulj为母线节点l变化无功补偿容量后,母线节点j的电压变化,母线节点l与母线节点j之间存在一条直连线路,ΔQl为母线节点l上增加的无功补偿容量,ΔUj为增加ΔQl后母线节点j相应的电压变化值。
S222:计算各母线节点的电压比值,即:
其中,M0为与母线节点l之间存在一条直连线路的母线节点总数,Ml为待辨识电网中所包含的母线节点总数。
可选的是,确定各输电线路与各母线节点的关联度的步骤包括:
若当前输电线路和相应母线节点直接相连时,则确定当前输电线路与对应母线节点的关联度为1;
若当前输电线路和相应母线节点不直接相连时,确定当前输电线路与对应母线节点的关联度为0.5。
本实施例将计算得到的辨识参数输入脆弱性指标计算模型,计算得到每个输电环节的脆弱性指标,该脆弱性指标的值越大,对应的输电环节越薄弱。
下面以某区域电网为辨识对象,对发明实施例进行说明:
步骤1:建立待辨识交直流电网的等效拓扑结构。
如图2所示,本实施例建立的等效拓扑结构中,共有7个母线节点(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7),6条输电线路(①、②、③、④、⑤、⑥),其中B1~B2之间的输电线路①为直流输电电路,其余5条(②、③、④、⑤、⑥)为交流输电线路。
步骤2:计算各交直流输电线路发生故障的概率。
历史运行状态总次数N=1000次,6条输电线路发生故障的频数和概率如表1所示:
表1.频数和概率统计表
频数N<sub>i</sub> | 频数N<sub>i,d</sub> | 频数N<sub>i,t</sub> | 概率C<sub>i</sub> | |
线路1 | 2 | 0 | 0 | 2‰ |
线路2 | 0 | 4 | 5 | 9‰ |
线路3 | 0 | 2 | 0 | 2‰ |
线路4 | 0 | 1 | 2 | 3‰ |
线路5 | 0 | 2 | 2 | 4‰ |
线路6 | 0 | 2 | 3 | 5‰ |
步骤3:计算输电线路潮流转移关联度的比值。
首先计算各输电线路的潮流转移率,如表2所示,形成一个稀疏矩阵,再计算各输电线路比值。
表2.潮流转移率及比值统计表
线路1 | 线路2 | 线路3 | 线路4 | 线路5 | 线路6 | 比值 | |
线路1 | / | / | / | / | / | L<sub>16</sub>=0.5 | L<sub>(1)</sub>=0.517 |
线路2 | / | / | L<sub>23</sub>=0.7 | / | L<sub>25</sub>=0.3 | / | L<sub>(2)</sub>=1.034 |
线路3 | / | L<sub>32</sub>=0.4 | / | L<sub>34</sub>=0.2 | L<sub>35</sub>=0.8 | / | L<sub>(3)</sub>=1.448 |
线路4 | / | / | L<sub>43</sub>=0.3 | / | / | / | L<sub>(4)</sub>=0.310 |
线路5 | / | L<sub>52</sub>=0.4 | L<sub>53</sub>=0.5 | / | / | L<sub>56</sub>=0.5 | L<sub>(5)</sub>=1.448 |
线路6 | L<sub>61</sub>=0.6 | / | / | / | L<sub>65</sub>=0.6 | / | L<sub>(6)</sub>=1.241 |
步骤4:计算母线节点电压比值。
首先计算电压灵敏度,如表3所示,形成一个稀疏矩阵,再计算电压比值。
表3.电压灵敏度及比值统计表
节点1 | 节点2 | 节点3 | 节点4 | 节点5 | 节点6 | 节点7 | 比值 | |
节点1 | / | U<sub>12</sub>=0.5 | / | / | / | / | / | U<sub>(1)</sub>=0.625 |
节点2 | U<sub>21</sub>=0.8 | / | / | / | / | / | U<sub>27</sub>=0.6 | U<sub>(2)</sub>=1.750 |
节点3 | / | / | / | / | / | U<sub>36</sub>=0.4 | / | U<sub>(3)</sub>=0.500 |
节点4 | / | / | / | / | U<sub>45</sub>=0.2 | / | / | U<sub>(4)</sub>=0.250 |
节点5 | / | / | / | U<sub>54</sub>=0.3 | / | U<sub>56</sub>=0.3 | U<sub>57</sub>=0.5 | U<sub>(5)</sub>=1.375 |
节点6 | / | / | U<sub>63</sub>=0.7 | / | U<sub>65</sub>=0.6 | / | / | U<sub>(6)</sub>=1.625 |
节点7 | / | U<sub>72</sub>=0.3 | / | / | U<sub>75</sub>=0.4 | / | / | U<sub>(7)</sub>=0.875 |
步骤5:计算各输电线路与各母线节点的关联度,如表4所示。
表4.关联度统计表
节点1 | 节点2 | 节点3 | 节点4 | 节点5 | 节点6 | 节点7 | |
线路1 | Q<sub>11</sub>=1 | Q<sub>12</sub>=1 | Q<sub>13</sub>=0.5 | Q<sub>14</sub>=0.5 | Q<sub>15</sub>=0.5 | Q<sub>16</sub>=0.5 | Q<sub>17</sub>=0.5 |
线路2 | Q<sub>21</sub>=0.5 | Q<sub>22</sub>=0.5 | Q<sub>23</sub>=0.5 | Q<sub>24</sub>=1 | Q<sub>25</sub>=1 | Q<sub>26</sub>=0.5 | Q<sub>27</sub>=0.5 |
线路3 | Q<sub>31</sub>=0.5 | Q<sub>32</sub>=0.5 | Q<sub>33</sub>=0.5 | Q<sub>34</sub>=0.5 | Q<sub>35</sub>=1 | Q<sub>36</sub>=1 | Q<sub>37</sub>=0.5 |
线路4 | Q<sub>41</sub>=0.5 | Q<sub>42</sub>=0.5 | Q<sub>43</sub>=1 | Q<sub>44</sub>=0.5 | Q<sub>45</sub>=0.5 | Q<sub>46</sub>=1 | Q<sub>47</sub>=0.5 |
线路5 | Q<sub>51</sub>=0.5 | Q<sub>52</sub>=0.5 | Q<sub>53</sub>=0.5 | Q<sub>54</sub>=0.5 | Q<sub>55</sub>=1 | Q<sub>56</sub>=0.5 | Q<sub>57</sub>=1 |
线路6 | Q<sub>61</sub>=0.5 | Q<sub>62</sub>=1 | Q<sub>63</sub>=0.5 | Q<sub>64</sub>=0.5 | Q<sub>65</sub>=0.5 | Q<sub>66</sub>=0.5 | Q<sub>67</sub>=1 |
步骤6:辨识薄弱环节。
计算脆弱性指标Rij,如表5所示。
表5.脆弱性指标统计表
由表5可知,R25=12.80数值最大,为最薄弱的环节。
实施例2:
本实施例提供一种交直流混联电网的薄弱环节辨识***,包括:
模型构建模块,用于构建辨识交直流混联电网薄弱环节的脆弱性指标计算模型,即:
Rij=1000*CiL(i)U(j)Qij
其中,Rij为输电环节的脆弱性指标;U(j)为第j个母线节点的电压的比值;Qij表示第i条输电线路与第j个母线节点之间的关联度;L(i)表示第i条输电线路潮流转移关联度的比值;Ci表示第i条输电线路发生故障的概率;
等效拓扑模块,用于建立待辨识交直流混联电网的等效拓扑结构;
参数计算模块,用于根据所述等效拓扑结构,计算辨识参数,即:统计待辨识电网中输电线路发生故障的概率、计算各输电线路潮流转移关联度的比值、计算每个母线节点的电压比值、确定各输电线路与各母线节点的关联度;
辨识模块,用于将所述辨识参数输入脆弱性指标计算模型,计算每个输电环节的脆弱性指标,所述脆弱性指标的值越大,对应的输电环节越薄弱,从而实现薄弱环节的辨识。
进一步地,所述参数计算模块包括故障概率统计单元,用于统计待辨识电网中每条输电线路发生故障的概率:
统计输电线路不同历史运行状态发生的次数,得到待辨识电网不同历史运行状态发生的总次数;
统计每条输电线路发生故障的频数;
根据所述总的历史运行状态次数,以及发生故障的频数,计算每条输电线路发生故障的概率。
进一步地,所述参数计算模块包括输电线路比值计算单元,用于计算各输电线路潮流转移关联度的比值:
设定各输电线路的权重;
根据各所述输电线路的权重,计算每条输电线路的潮流转移率;
计算每条输电线路潮流转移关联度的比值,即
式中:Lik为潮流转移率,表示因输电线路i故障退出运行后,输电线路i对输电线路k造成的潮流转移关联度,输电线路i与输电线路k存在直接联系;N0为与输电线路i相连的输电线路总数;Nl为待辨识电网中所包含的输电线路总数。
进一步地,所述参数计算模块包括母线节点的电压比值,用于计算母线节点的电压比值,即:
计算待辨识电网中各母线节点的电压灵敏度;
计算各母线节点的电压比值,即:
其中,Ulj为各母线节点的电压灵敏度,M0为与母线节点l之间存在一条直连线路的母线节点总数,Ml为待辨识电网中所包含的母线节点总数,母线节点l与母线节点j之间存在一条直连线路。
进一步地,所述参数计算模块包括关联度确定单元,用于确定各输电线路与各母线节点的关联度:
若当前输电线路和相应母线节点直接相连时,则确定当前输电线路与对应母线节点的关联度为1;
若当前输电线路和相应母线节点不直接相连时,确定当前输电线路与对应母线节点的关联度为0.5。
本实施例各个模块的实现过程,请参阅实施例1。
以上述依据本申请的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种交直流混联电网的薄弱环节辨识方法,其特征在于,包括:
构建用于辨识交直流混联电网薄弱环节的脆弱性指标计算模型,即:
Rij=1000*CiL(i)U(j)Qij
其中,Rij为输电环节的脆弱性指标;U(j)为第j个母线节点的电压的比值;Qij表示第i条输电线路与第j个母线节点之间的关联度;L(i)表示第i条输电线路潮流转移关联度的比值;Ci表示第i条输电线路发生故障的概率;
建立待辨识交直流混联电网的等效拓扑结构;
根据所述等效拓扑结构,计算辨识参数,即:统计待辨识电网中各输电线路发生故障的概率、计算各输电线路潮流转移关联度的比值、计算每个母线节点的电压比值、确定各输电线路与各母线节点的关联度;
将所述辨识参数输入脆弱性指标计算模型,计算每个输电环节的脆弱性指标,所述脆弱性指标的值越大,对应的输电环节越薄弱,从而实现薄弱环节的辨识。
2.根据权利要求1所述的交直流混联电网的薄弱环节辨识方法,其特征在于,统计待辨识电网中输电线路发生故障的概率的步骤包括:
统计输电线路不同历史运行状态发生的次数,得到待辨识交直流混联电网不同历史运行状态发生的总次数;
统计每条输电线路发生故障的频数;
根据所述总的历史运行状态次数,以及发生故障的频数,计算每条输电线路发生故障的概率。
5.根据权利要求1所述的交直流混联电网的薄弱环节辨识方法,其特征在于,确定各输电线路与各母线节点的关联度的步骤包括:
若当前输电线路和相应母线节点直接相连时,则确定当前输电线路与对应母线节点的关联度为1;
若当前输电线路和相应母线节点不直接相连时,确定当前输电线路与对应母线节点的关联度为0.5。
6.一种交直流混联电网的薄弱环节辨识***,其特征在于,包括:
模型构建模块,用于构建辨识交直流混联电网薄弱环节的脆弱性指标计算模型,即:
Rij=1000*CiL(i)U(j)Qij
其中,Rij为输电环节的脆弱性指标;U(j)为第j个母线节点的电压的比值;Qij表示第i条输电线路与第j个母线节点之间的关联度;L(i)表示第i条输电线路潮流转移关联度的比值;Ci表示第i条输电线路发生故障的概率;
等效拓扑模块,用于建立待辨识交直流混联电网的等效拓扑结构;
参数计算模块,用于根据所述等效拓扑结构,计算辨识参数,即:统计待辨识电网中输电线路发生故障的概率、计算各输电线路潮流转移关联度的比值、计算每个母线节点的电压比值、确定各输电线路与各母线节点的关联度;
辨识模块,用于将所述辨识参数输入脆弱性指标计算模型,计算每个输电环节的脆弱性指标,所述脆弱性指标的值越大,对应的输电环节越薄弱,从而实现薄弱环节的辨识。
7.根据权利要求6所述的交直流混联电网的薄弱环节辨识***,其特征在于,所述参数计算模块包括故障概率统计单元,用于统计待辨识电网中每条输电线路发生故障的概率:
统计输电线路不同历史运行状态发生的次数,得到待辨识电网不同历史运行状态发生的总次数;
统计每条输电线路发生故障的频数;
根据所述总的历史运行状态次数,以及发生故障的频数,计算每条输电线路发生故障的概率。
10.据权利要求6所述的交直流混联电网的薄弱环节辨识***,其特征在于,所述参数计算模块包括关联度确定单元,用于确定各输电线路与各母线节点的关联度:
若当前输电线路和相应母线节点直接相连时,则确定当前输电线路与对应母线节点的关联度为1;
若当前输电线路和相应母线节点不直接相连时,确定当前输电线路与对应母线节点的关联度为0.5。
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