[發明專利]一種基于電氣介數的復雜電力網絡連鎖故障抑制方法

有效

• 申請號: 201410227549.4
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN104037743B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 姚建曦;馬天琳;齊程;朱紅路;李旭
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02H7/28
• 分類號: H02H7/28
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于電力系統連鎖故障控制技術領域，尤其涉及一種基于電氣介數的復雜電力網絡連鎖故障抑制方法。

背景技術

隨著發電廠、輸變電站和輸電線路不斷擴建，電力系統的復雜度越來越高，少數元件或局部故障誘發的連鎖故障大停電事故的危害也日益嚴重。因此，亟需研究積極有效的連鎖故障防御策略，以抑制連鎖故障大規模蔓延，減小其對電力系統乃至社會的影響。

復雜網絡理論是研究復雜的電力系統連鎖故障的有效方法之一，許多研究者基于該理論對大停電發生機理和復雜電力網絡的魯棒性進行了大量的研究，并嘗試通過各種途徑來防止連鎖故障發生或減小連鎖故障帶來的影響。其中，Motter等在《Cascade?control?and?defense?in?complex?networks》一文中提出了在初始故障發生后連鎖故障傳播前，立即人為地主動移除一些重要度較低而產生的負荷較大的節點，在故障初期迅速降低節點負荷水平，最終達到抑制連鎖故障大范圍蔓延的目的。產生的負荷較大的節點的移除可以降低其他節點的負荷，同時由于其重要度較低，因此其移除對網絡結構和性能的影響較小，故而可以有效的抑制連鎖故障大規模傳播。文獻《Non-monotonic?increase?of?robustness?with?capacity?tolerance?in?power?grids》中，關于復雜電力網絡連鎖故障異常現象的分析結果，也可說明這種以較小的代價抑制連鎖故障大規模傳播的方案切實可行。Pahwa等在《Optimal?intentional?islanding?to?enhance?the?robustness?of?power?grid?networks》一文中，嘗試將電網分割成獨立可控的區域(每個區域都有自己獨立的電源)，切斷區域之間的電能傳輸，降低網絡負荷水平，同時由于每個區域都有自己獨立的電源，可以滿足自身的用電需求，或者甩去較小的負荷就可以正常運行，從而抑制連鎖故障大規模傳播。該策略通常被作為終極防御策略，目的是盡可能地保護更多的區域。上述防御策略都可以抑制連鎖故障大規模傳播，提高復雜電力網絡的魯棒性。然而，當網絡容量較小時，對于某些關鍵元件故障誘發的連鎖故障，上述防御策略不能有效地抑制連鎖故障傳播，連鎖故障傳播結束后，網絡的結構完整性和傳輸性能依然較差。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于電氣介數的復雜電力網絡連鎖故障抑制方法，通過切除電力網絡中少量的邊，使電網解列為一大一小可以獨立運行的兩個子區域；同時，根據實際情況切除少量重要度較低但給網絡產生的負荷較大的節點，來降低網絡中節點的負荷水平，抑制連鎖故障大規模傳播。

為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種基于電氣介數的復雜電力網絡連鎖故障抑制方法，其特征是所述抑制方法包括：

步驟1：建立復雜電力網絡模型；具體為，將實際電力系統中的發電廠、輸變電站和用戶分別抽象為復雜電力網絡中的發電節點、傳輸節點和配電節點，將連接發電廠、輸變電站和用戶的輸電線路抽象為復雜電力網絡中的邊；

步驟2：計算復雜電力網絡中各節點的電氣介數和生成介數之差；

步驟3：確定擬選孤島，將其余網絡稱為大電網；確定的孤島滿足條件，發電量基本上可以滿足用戶用電需求，或者只需甩去較小的負荷量，且大電網與孤島的連接較少；

步驟4：切除連接孤島與大電網的邊，使孤島與大電網解列；

步驟5：計算大電網中各節點的電氣介數，將各節點的電氣介數作為相應節點的負荷；

步驟6：統計大電網中過負荷節點的數量；

步驟7：如果大電網中過負荷節點的數量大于設定閾值，則執行步驟8；否則，執行步驟9；

步驟8：在大電網中，移除設定比例的電氣介數和生成介數之差最小的節點；

步驟9：連鎖故障抑制結束。

所述抑制方法應該在連鎖故障傳播前執行。

所述節點的電氣介數的計算公式為：

其中，B(k)為節點k的電氣介數；

F(k)為與節點k相鄰的節點集合；

N_G為發電節點集合；

N_D為配電節點集合；

當節點k∈N_G且節點j∈N_D時，S_k為發電節點k的額定出力，S_j為配電節點j的最大負荷需求量；