[發明專利]關鍵線路多角度多層次的辨識方法

有效

• 申請號: 201611048247.6
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106779309B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 栗然;呂子遇;翟晨曦;李永彬;孫奇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

1.一種關鍵線路多角度多層次的辨識方法，其特征是，所述方法從個體屬性、局部屬性、全局屬性三個角度出發，結合線路運行狀態與拓撲結構，建立關鍵節點綜合辨識指標體系；然后基于節點關鍵性和保供電環境影響因子建立電力系統風險評估指標體系，繼而從結構關鍵性、狀態關鍵性、風險關鍵性三個角度出發建立關鍵線路多角度辨識模型，最后根據關鍵線路多角度辨識模型對電力系統的關鍵線路進行辨識；

辨識按以下步驟進行：

a.建立關鍵節點綜合辨識指標體系

①確定個體屬性指標

JG_i＝Jtype_i·Ltype_i·Jrel_i

式中JG_i為節點i的個體屬性指標；Jtype_i為節點i的節點類型指標；Ltype_i為節點i的負荷類型指標；Jrel_i為節點i的節點可靠性指標；

②確定局部屬性指標

在定義加權度數的基礎上，構造節點聯系度指標和節點置空度指標：

Ⅰ.節點i的加權度數k_i定義如下：

其中：D_i表示與節點i直接相連的節點集合，JG_j表示節點j的個體屬性指標；

Ⅱ.節點i的聯系度指標JJL_i：

Ⅲ.節點i的置空度指標JJZ_i：

其中：Tri_i表示與節點i直接相連的其他節點中，任意兩個節點與節點i構成的三角形個數；

③確定全局屬性指標

全局屬性指標包括節點分割度指標和潮流游走介數指標：

Ⅰ.節點i的分割度指標JQF_i：

其中：m′表示節點i切除后，系統最大連通域中線路數之和；m表示正常情況下，系統線路數之和；C表示節點i切除后，系統最大連通域的節點集合；E表示正常情況下，系統節點集合；

Ⅱ.潮流游走介數指標

節點i的潮流游走介數指標JQC_i：

其中：n為節點總數；n_G為向節點i輸送電能的發電機數量；P_ji為發電機j向節點i輸送的有功功率；n_L、P_ji分別為從節點i吸收能量的負荷節點個數和吸收的功率；SYJ_i為節點i的隨機游走介數；分別為流入流出節點i的功率上限，考慮到兩者不一定相同，為保證電網穩定，取小值；P_i為節點i功率；ω_min、ω_max為ω的最大值和最小值；

④確定關鍵節點綜合辨識指標

Ⅰ.采用冒險型效用函數對各子指標進行歸一化；

Ⅱ.確定各指標的主客觀綜合權重；

Ⅲ.定義關鍵節點綜合辨識指標J_i：

J_i＝ω₁·JG′_i+ω₂₁·JJL′_i+ω₂₂·JJZ′_i+ω₃₁·JQF_i′+ω₃₂·JQC′_i

其中：JG′_i、JJL′_i、JJZ′_i、JQF_i′和JQC′_i分別為JG_i、JJL_i、JJZ_i、JQF_i和JQC_i經歸一化得到的結果；ω₁、ω₂₁、ω₂₂、ω₃₁和ω₃₂分別為JG′_i、JJL′_i、JJZ′_i、JQF_i′和JQC′_i的綜合權重；

b.建立電力系統風險評估指標體系

①故障概率計算

Ⅰ.基于有序加權平均算子的概率預測值

將時間序列預測、回歸分析預測、灰色系統預測作為三個單項預測方法，采用有序加權平均算子預測方法計算故障概率，得到故障概率預測值p；

Ⅱ.根據實際運行情況對預測值進行修正：

p′＝α·β·γ·p

式中p′為故障概率修正值；α為負載率LRA修正系數；β為天氣因子修正系數；γ為設備缺陷修正系數；

②建立計及負荷等級的負荷削減模型

電力系統線路發生故障時，根據最優負荷削減模型和負荷等級切除負荷，切除順序為三級負荷、二級負荷、一級負荷；

③建立綜合風險評估模型

Ⅰ.建立后果評估指標體系，包括基于節點關鍵性的電壓越限嚴重度指標C_vi、計及負荷等級的失負荷嚴重度指標C_pi、考慮過負荷的加權潮流熵嚴重度指標C_hi，各指標的計算方法如下：

其中：LRAⁱ(k)表示線路i斷開后，分布在負載率區間[k·0.1,(k+1)·0.1]的線路平均負載率；pⁱ(k)表示線路i斷開后，各個負載率區間的線路概率；LRAⁱ(OP)、pⁱ(OP)分別表示線路i斷開后，線路過負荷的平均負載率和概率；

線路i故障后電壓越限嚴重度指標C_vi：

式中D_vij表示線路i故障后節點j電壓越限程度，計算公式如下：

式中u_ij表示線路i故障后節點j電壓；

計及負荷等級的失負荷嚴重度指標C_pi：

式中Lev_dj、D_1pij分別表示節點j的負荷等級和線路i故障后由于不滿足潮流約束調節導致的節點j失負荷量；D_2pij表示由于形成孤島導致的節點j失負荷量；

考慮過負荷的加權潮流熵嚴重度指標C_hi；

Ⅱ.求解綜合風險指標R_i：

R_i＝δ·p″_i·(ω₁C′_vi+ω₂C′_pi+ω₃C′_hi)

p″＝(5+lgp′)/5

式中p″為故障概率修正值對數化；C′_vi、C′_pi、C′_hi為子指標C_vi、C_pi、C_hi的歸一化結果；ω₁、ω₂、ω₃分別為C′_vi、C′_pi、C′_hi的權重；δ為環境影響因子；

c.建立關鍵線路多角度辨識模型

①結構關鍵性辨識指標

Ⅰ.基于節點個體屬性的線路個體屬性指標：

XJG_ij＝(JG_i+JG_j)/2

式中JG_i、JG_j分別表示節點i與節點j的個體屬性指標；

Ⅱ.基于節點加權度數的線路關聯度指標：

其中：k_i、k_j分別表示節點i與節點j的加權度數指標，表示系統各個節點的加權度數平均值；

Ⅲ.基于電抗的加權介數指標

定義電源節點到負荷節點的所有路徑中，線路電抗和最小的路徑為電源節點到負荷節點的最短路徑；線路被所有最短路徑經過的次數定義為基于電抗的加權介數指標XJJ_ij，

②狀態關鍵性辨識指標

基于有功功率的狀態重要度指標XZ_ij：

XZ_ij＝P_ij/M_ij＝P_ij/(P_ijmax-P_ij)

式中P_ij表示線路ij的有功功率；M_ij表示線路ij的有功功率裕度；P_ijmax表示線路ij的有功功率極限；

③風險關鍵性辨識指標

線路ij故障后的風險XF_ij＝R_ij；

④關鍵線路綜合辨識指標

關鍵線路綜合辨識指標X_ij由下式計算：

X_ij＝(ω₁₁·XJG′_ij+ω₁₂·XJL′_ij+ω₁₂·XJJ′_ij)+ω₂·XZ′_ij+ω₃·XF′_ij

式中，XJG′_ij、XJL′_ij、XJJ′_ij、XZ′_ij、XF′_ij分別為子指標XJG_ij、XJL_ij、XJJ_ij、XZ_ij、XF_ij歸一化的結果；ω表示權重；

d.對電力系統的關鍵線路進行辨識

辨識方法為：線路的個體屬性值越大，關鍵性越高；線路關聯度指標越大，其所處的位置就越關鍵；線路的加權介數指標越大，關鍵性越高；線路的關鍵線路綜合辨識指標越大，關鍵性越高。