[發明專利]一種計及高鐵沖擊負荷作用下的電網脆弱線路辨識方法

有效

• 申請號: 201811554383.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109687438B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 范文禮;趙晉;張喬;羅旭;崔榮;邱紫陽;侯榮均;溫力力;蘇冬冬;劉志剛
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;國網重慶市電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;G06F30/18;G06F30/20;G06F111/08;G06F113/04
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

一種計及高鐵沖擊負荷作用下的電網脆弱線路辨識方法，其步驟是：(1)考慮高鐵負荷的隨機波動特性，利用正態分布和二項分布的組合建立高鐵負荷的概率模型，然后在IEEE39節點系統中進行N?1概率潮流計算；(2)根據N?1概率潮流計算結果建立電力系統的相關性網絡；(3)在相關性網絡的基礎上采用加權K核分解方法辨識電力系統中的脆弱線路。本發明對高鐵負荷進行等效描述，建立的相關性網能兼顧考慮電力系統的拓撲結構特點和運行狀態特性，能精確的辨識系統中的脆弱線路。本發明在我國大規模高鐵接入電網的背景下，針對其負荷劇烈波動、沖擊特性，提出一種以蒙特卡洛模擬為基礎的加權K核分解方法，以辨識電網中的脆弱線路。

技術領域

本發明涉及電網脆弱性分析中脆弱線路辨識方法，對阻止電網連鎖故障的傳播、預防電網大停電的發生起著關鍵的作用。

背景技術

近年來，世界范圍內的大停電事故頻繁發生。對國家和社會造成了巨大的經濟損失和嚴重的社會影響，引起了人們對電力系統可靠性的再次強烈關注。研究表明，一般電網大停電的發生是由個別元件故障開始，在潮流轉移過程中引發連鎖故障，最終導致系統崩潰，其中極少數關鍵線路對大停電范圍的擴散起到推波助瀾的作用。因此，如何辨識這些關鍵線路具有重要的理論研究和實際應用價值。

現有的技術按照建模的出發點不同主要可以分為兩大類。第一類基于電力系統狀態特性，以潮流計算為核心，立足于電力系統的靜動態特性，用概率或確定性的方法來描述電網的連鎖故障傳播過程，運用了熵理論法、風險評估法、能量函數法以及連鎖故障模擬法，從而達到脆弱線路辨識的目的。上述方法主要考慮了電網擾動下的線路潮流轉移和分布特性、節點電壓偏移、虛擬注入功率擾動、系統失負荷等方面。第二類基于復雜網絡理論，以電網的拓撲結構為核心。利用網絡結構中的度值和介數等指標對脆弱線路進行辨識，包括電氣介數、潮流介數、功率介數以及混合流介數等指標。此外，基于K核分解、PageRank、最大流的辨識方法相繼被提出。上述方法充分利用了電網的物理屬性和靜態參數以及擾動下的功率轉移等特性，但主要是針對傳統的負荷，并且算例都是在確定性負荷的情況進行分析。考慮到我國高速鐵路的快速發展，高鐵負荷占比逐漸增大。高鐵負荷具有強烈的沖擊性和隨機性，對電網有著不可忽略的影響。上述辨識方法鮮有考慮高速鐵路負荷的作用。

發明內容

本發明目的是提供一種計及高鐵沖擊負荷作用下的電網脆弱線路辨識方法，旨在基于實測高鐵負荷數據，建立高鐵負荷的概率模型，利用概率潮流計算中的蒙特卡洛模擬方法，采用改進的加權K核指標，考慮高鐵負荷作用下對脆弱線路進行辨識。

本發明的目的是這樣實現的，

步驟1：高鐵負荷特性建模

首先，根據高鐵負荷劇烈波動、沖擊特性及其概率密度分布，如圖1所示，利用正態分布和二項分布的組合建立了高鐵負荷的概率模型。

步驟2：計算考慮高鐵負荷特性的N-1蒙特卡洛概率潮流

結合高鐵負荷的概率模型，以IEEE39作為分析對象，如圖2所示，將其中的幾個關鍵負荷(紅色箭頭)替換成高鐵負荷。然后利用蒙特卡洛模擬法對系統進行5000次N-1概率潮流計算，得到5000組支路功率，再利用概率統計方法求出其數學期望。

步驟3：根據支路功率耦合關系構建電力網絡的相關性網絡

為了兼顧考慮電網的拓撲結構特點及系統運行的狀態特性，建立了電力系統的相關性網絡，如圖3所示。該相關性網絡的建立以步驟1中N-1概率潮流計算為基礎，以原電網中的輸電線路為節點，以該線路開斷后引起的其他線路的潮流增加為邊構建了一個新的網絡，稱該網絡為原電力系統的相關性網絡。相關性網絡的構建不僅考慮了線路與線路之間的拓撲連接結構，而且量化了線路與線路之間的狀態聯系。于是，脆弱線路的辨識就轉化成了脆弱節點的辨識。

步驟4：利用加權K核分解法辨識脆弱線路