[發明專利]基于拓撲分析的電網薄弱環節自動搜索方法

在審

• 申請號: 202011401879.2
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112541100A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 湯偉;王京景;田宏強;王磊;謝大為;徐海青;麥立;許斌;汪偉;陳是同;余麗
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力有限公司;國家電網有限公司;安徽繼遠軟件有限公司
• 主分類號: G06F16/903
• 分類號: G06F16/903;G06F16/901;G06F16/9038;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明公開了基于拓撲分析的電網薄弱環節自動搜索方法，包括以下步驟：構建電網圖論模型、簡化電網圖論模型、辨識電網初始薄弱環節、辨識電網設備停運后薄弱環節、形成電網薄弱環節搜索結果。與現有技術相比大大提高電網薄弱環節智能辨識水平，不在局限于某一類方法，吸取多種算法的優勢，降低大型計算對硬件設備的要求，在規模、速度和決策方面都達到在線工程應用的要求，為電網運行人員應對當前靈活多變的大電網提供強有力技術支撐。

技術領域

本發明涉及電網運行安全分析技術領域，尤其涉及基于拓撲分析的電網薄弱環節自動搜索方法。

背景技術

在電力系統中，電網某些設備如果發生故障，會造成電網負荷損失、電網解列等構成電網事件等級風險的，這些設備集合一般稱作電網薄弱環節。電網薄弱環節可由輸電線路或變壓器設備靈活組合，具體設備個數依據實際電網情況而定，一般根據標準，故障設備集合最多是2個，而隨著特高壓電網快速發展，跨區互聯大電網形成，電網薄弱環節設備集合在實際電網中可以是3個或者4個甚至更多。

在某些區域的電力系統中，220kV及以上電網一般以閉環方式運行，屬于環形網絡，供電路徑呈現多元化，電網薄弱環節靈活多變；110kV及以下電網以開環方式運行，屬于樹型網絡，供電路徑一般都是雙路互備方式，電網薄弱環節較為固定，電網薄弱環節搜索主要面向220kV及以上環形電網。

在實際電力調度工作中，調控人員更多關注已知的電網薄弱環節，針對安全裕度低的會提前做好預案分析，但是面對當前靈活多變的大電網，是難于掌控所有薄弱環節，任一設備檢修停役都會產生新的薄弱點，給電網帶來新的運行風險，能夠及時辨識新的電網薄弱環節對大電網安全控制具有重要意義。

從圖論視角出發，如果把電網看作為一張連通圖，那么薄弱環節就是圖中邊割集，以不構成孤立電網為條件即可從拓撲角度對電網薄弱環節進行搜索辨識。目前通過地理分區、邊界優化、K最短路徑搜索等方法來辨識電網薄弱環節研究較多，但是能夠真正投入實際工程應用沒有，即在4000節點電網中搜索結果覆蓋完整、搜索速度控制在1分鐘，滿足用戶在線使用。因此，急需從實際工程應用的角度，構建一套具有普遍性、準確性高、速度快的電網薄弱環節智能搜索方法。

發明內容

本發明的目的是為了提高電網薄弱環節智能辨識水平，提供一種基于拓撲分析的電網薄弱環節自動搜索方法來解決上述問題。

本發明是通過以下技術方案實現：

基于拓撲分析的電網薄弱環節自動搜索方法，包括以下步驟：

步驟一：構建電網圖論模型；

步驟二：簡化電網圖論模型；

步驟三：辨識電網初始薄弱環節；

步驟四：辨識電網設備停運后薄弱環節；

步驟五：形成電網薄弱環節搜索結果。

進一步的，步驟一中，構建電網圖論模型的具體方法如下：

將電網一次設備、拓撲信息和量測信息按計算機圖論中的“頂點”和“邊”進行轉換，形成電網圖論模型。

其中電網一次設備包括區域、廠站、線路、站內設備，站內設備包括母線、斷路器、閘刀、變壓器、量繞組、機組、變壓器繞組、線路端點，電網量測數據包括有功、無功、開關狀態信息，電網拓撲信息指設備邏輯連接關系，包括廠站從屬于地區，站內設備從屬于廠站，廠站外部連通是通過線路端點從屬于線路實現，廠站內部不同電壓等級之間連通是通過變壓器繞組從屬于變壓器實現，其他設備通過拓撲節點實現連通。

引入“虛擬頂點”和“虛擬邊”的概念，結合電網運行特性和電網接線方式，對每類設備進行定制化轉換，保障建模后圖論的“頂點”和“邊”能夠完整體現電網運行原始形態，便于進行設備狀態變化仿真。

進一步的，步驟二中，簡化電網圖論模型的具體方法如下：