[發明專利]一種應對颶風災害的電力系統脆弱線路辨識方法

有效

• 申請號: 202110388044.6
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113077358B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 唐文虎;連祥龍;錢瞳;李澤蓬;陳星宇;張文浩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06Q10/00;G06Q10/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種應對颶風災害的電力系統脆弱線路辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立電力系統輸電線路因強風吹斷和因潮流越限導致的兩種輸電線路故障概率模型；

2)根據兩種輸電線路故障概率模型，構建一個描述線路故障關聯關系的故障關聯圖CFGPD，即cascading failure graph under persistent disturbance；其中，所述故障關聯圖CFGPD的構建如下：

根據步驟1)建立的兩種輸電線路故障概率模型，通過采用蒙特卡洛仿真的方法，得到了大量連鎖故障事故鏈數據，基于這些數據構建CFGPD，其能夠被定義為一個關聯矩陣E∈R^n×n，R^n×n為n×n的實數矩陣，n為在所有仿真中共出現故障線路個數；在第m條事故鏈中的故障階段s，共包含個故障線路，由個因潮流越限和個因強風風速導致的故障線路，其中根據每個階段故障線路組成不同，關聯矩陣E中的元素e_ij為故障線路L_i與L_j的關聯權重，定義為：

a、在事故鏈m的s^(m)階段中，如果即所有故障線路是因強風導致的故障，則：

式中，h代表颶風對各線路影響的虛擬節點，為第m條事故鏈中虛擬節點h與故障線路L_j的關聯權重，和分別為在事故鏈m的s-1和s階段的系統總負荷量，為第m條事故鏈的第z階段故障線路個數；

b、在事故鏈m的s^(m)階段中，如果即所有故障線路是因潮流越限導致的故障，則：

式中，為第m條事故鏈中故障線路L_i與L_j的關聯權重，為階段s-1的故障線路集合，L_s-1,1為第s-1階段第一條故障線路，其中第s-1階段共有k_s-1條故障線路，為第m條事故鏈的第s-1階段故障線路個數；

c、在事故鏈m的s^(m)階段中，如果且則：

最后，e_ij能夠表示為：

式中，M為事故鏈總個數；

3)基于故障關聯圖CFGPD，計算描述線路脆弱性的脆弱指標，并做歸一化處理，得到線路脆弱值；其中，計算描述線路脆弱性的脆弱指標的計算公式如下：

式中，D_i為脆弱指標，e_ij為故障關聯圖CFGPD中故障線路L_i與L_j的關聯權重；n為在所有仿真中共出現故障線路個數；對D_i進行歸一化后的值為：D_min、D_max為脆弱指標的最小值和最大值；

4)根據線路脆弱值的大小辨識颶風災害下的脆弱輸電線路；其中，線路根據其脆弱值排序即為線路的脆弱性大小。

2.根據權利要求1所述的一種應對颶風災害的電力系統脆弱線路辨識方法，其特征在于：在步驟1)中，電力系統輸電線路因強風吹斷導致故障的輸電線路故障概率模型，其情況如下：

當線路表面風速v不超過最大設計抗風風速V_des時，元件不受影響正常運行；

當線路表面風速v≥2V_des時，元件一定發生故障并停止運行；

當線路表面風速v處于最大設計抗風風速V_des以及2V_des之間時，因風速導致的線路故障概率p^(w)隨風速的增大呈指數形式增加：

電力系統輸電線路因潮流越限導致的隱故障模型，其情況如下：

計算線路因潮流越限導致的隱故障概率，線路極限運行電流大小受到風速的影響，其數學表達式為：

式中：I為負荷能力；T_a為導線最高允許運行溫度；v為線路表面風速；D為導線外徑；ε為導線輻射系數；S為斯蒂芬-玻爾茲曼常數；T_e為環境溫度；a_s為架空線吸熱系數；k_t為架空線溫度的交流直流電阻比；R_dc為架空線溫度為T_a時的單位長度直流電阻；I_s為日照強度；

為突出風速對線路極限運行電流的影響，上述部分變量需設為定值，則其中線路的極限潮流正比于極限電流的平方，則線路在風速v下的極限潮流為：

式中，為線路在風速v₀下的極限潮流；

當線路潮流P^(v)不超過極限潮流時，元件不受影響正常運行；

當線路潮流時，元件一定發生故障并停止運行；

當線路潮流P^(v)處于極限潮流以及之間時，因潮流越限的線路故障概率p^(v)隨風速的增大呈線性形式增加：