一種計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，斷開一條線路li，依據(jù)其他線路lk承受的潮流增量Δλki和其他線路lk當(dāng)前時(shí)刻能夠承擔(dān)的潮流增量裕量ωk，獲得關(guān)于斷開的線路li的潮流增量熵指標(biāo)H(i)；遍歷斷開所有線路，得到脆弱性辨識模型。綜合考慮運(yùn)行狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞拇嗳跣栽u價(jià)指標(biāo)。針對于傳統(tǒng)的潮流轉(zhuǎn)移熵?zé)o法捕捉風(fēng)功率波動和沒有考慮到線路承受潮流增量的能力，本發(fā)明提出了加入潮流增量裕量的改進(jìn)辦法，改進(jìn)后的潮流增量熵較于以往的模型，可以敏感辨識出那些雖未承受較大潮流轉(zhuǎn)移量但是線路本身的轉(zhuǎn)移裕量較小的線路。
【專利說明】
一種計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全防御技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種計(jì)及風(fēng)電場接入 的電力線路脆弱性辨識模型建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，國內(nèi)外含有大規(guī)模風(fēng)電的系統(tǒng)連鎖跳閘脫網(wǎng)事故時(shí)有發(fā)生，這引起了人 們對電網(wǎng)連鎖故障傳播機(jī)理和電力系統(tǒng)脆弱性的關(guān)注。電力系統(tǒng)脆弱性作為電力系統(tǒng)安全 性概念的擴(kuò)展，體現(xiàn)了電力系統(tǒng)承受干擾或故障的能力。連鎖故障的初期往往是少量元件 相繼故障，在事故擴(kuò)大階段則與電力系統(tǒng)中的脆弱環(huán)節(jié)有緊密的聯(lián)系，快速識別出制約系 統(tǒng)安全運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，意義顯得尤為重要。隨著大規(guī)模集中風(fēng)電并入電網(wǎng)后，電力系統(tǒng)的 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，又由于風(fēng)出力的顯著的波動性，使得系統(tǒng)潮流分布極不均衡，因此計(jì) 及風(fēng)電場接入的電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)構(gòu)均發(fā)生了顯著變化，使得對線路的脆弱性研究 具有了新的視角。
[0003] 從連鎖故障的機(jī)理分析，大停電事故的發(fā)展過程，都是從一條線路或者元件故障 并跳閘退出運(yùn)行，該線路承載的負(fù)荷會轉(zhuǎn)移到其它線路上，其它線路若本身負(fù)載過重，則負(fù) 荷轉(zhuǎn)移后極易觸發(fā)過負(fù)荷保護(hù)而切斷線路，若此線路處于關(guān)鍵聯(lián)通位置，極易觸發(fā)大量線 路的切斷，導(dǎo)致潮流的大范圍轉(zhuǎn)移，使系統(tǒng)頻率發(fā)生震蕩造成大面積停電事故。由連鎖故障 的機(jī)理我們可以發(fā)現(xiàn)，故障發(fā)生的連鎖動態(tài)過程中，負(fù)荷轉(zhuǎn)移和潮流轉(zhuǎn)移是使系統(tǒng)向自組 織臨界態(tài)演化的重要誘導(dǎo)因素。而線路若正處于風(fēng)電場外接電網(wǎng)的關(guān)鍵聯(lián)通位置，承擔(dān)著 較重的潮流傳輸任務(wù)，一旦發(fā)生事故必將引發(fā)大規(guī)模風(fēng)電場脫網(wǎng)運(yùn)行，進(jìn)而造成系統(tǒng)頻率 震蕩的嚴(yán)重后果。因此對于線路的脆弱性辨識我們不僅要考慮線路承載潮流轉(zhuǎn)移的能力， 還要考慮線路在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中所處的位置。
[0004] 因此計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型的建立面臨著以下挑戰(zhàn)：
[0005] 1)風(fēng)電場的接入，不僅改變了電力系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，還改變了線路的潮流分布。而 傳統(tǒng)的線路脆弱性評估模型，往往采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，但是這些方法大多沒有考慮電網(wǎng)的 運(yùn)行特性和潮流約束，分析結(jié)果無法反映不同運(yùn)行狀態(tài)下動的脆弱線路和連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)。 事實(shí)上，電力系統(tǒng)的可靠性不僅與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)，亦與當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)緊密聯(lián)系，如何 結(jié)合這兩種脆弱性因子，而提出綜合考慮運(yùn)行狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞拇嗳跣栽u價(jià)指標(biāo)成為了新 的難題。
[0006] 2)因?yàn)槌绷鬓D(zhuǎn)移是使系統(tǒng)向自組織臨界態(tài)演化的重要誘導(dǎo)因素，故而采用潮流轉(zhuǎn) 移熵來評估線路的脆弱性。傳統(tǒng)的潮流轉(zhuǎn)移熵可以辨識出那些承擔(dān)了較大潮流轉(zhuǎn)移的脆弱 線路，但是卻未考慮到線路承受潮流轉(zhuǎn)移量的能力，又因?yàn)轱L(fēng)功率的波動致使線路能夠承 受潮流轉(zhuǎn)移量的能力不斷發(fā)生這變化，因此傳統(tǒng)的潮流熵并不能較好的反映計(jì)及風(fēng)電場接 入的電力線路脆弱特性。
[0007] 3)對于風(fēng)電場接入而帶來的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變化，通過節(jié)點(diǎn)度分布并不能很好的表 達(dá)，因?yàn)轱L(fēng)電場是通過集電線路并入電網(wǎng)的，對于并網(wǎng)點(diǎn)來說，其度分布的變化對于網(wǎng)絡(luò)全 局來說并不大，但是這條集電線路卻是風(fēng)電場外送功率的唯一通道，承擔(dān)著較重的潮流傳 輸任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通地位。由于度分布著眼于節(jié)點(diǎn)局部信息，而忽略了網(wǎng)絡(luò)連接模式，使得在 計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識中并不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以既可以對電力系統(tǒng)又可以 對風(fēng)電場內(nèi)部集電線路和風(fēng)機(jī)間連接線路進(jìn)行線路脆弱性辨識的計(jì)及風(fēng)電場接入的電力 線路脆弱性辨識模型建立方法。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，斷開一條線路li，依 據(jù)其他線路lk承受的潮流增量a Aki和其他線路lk當(dāng)前時(shí)刻能夠承擔(dān)的潮流增量裕量《 k，獲 得關(guān)于斷開的線路h的潮流增量熵指標(biāo)H(i);遍歷斷開所有線路，得到脆弱性辨識模型。
[0011] 作為優(yōu)選，進(jìn)一步地，基于網(wǎng)絡(luò)最大流，計(jì)算在電網(wǎng)中線路lk的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)Ik， 將結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)Ik和潮流增量熵指標(biāo)H( i)結(jié)合得到脆弱度指標(biāo)I;基于脆弱度指標(biāo)1，得 到脆弱性辨識模型。
[0012] 作為優(yōu)選，潮流增量熵指標(biāo)H( i)如下：
[0013 ] H(i) = (0,. A；1 n A,： k=]
[0014] 其中，S為除去斷開的線路h后其余線路的合集，c〇k是線路lk的潮流增量裕量，0kl 為線路li對線路lk的潮流轉(zhuǎn)移沖擊率。
[0015] 作為優(yōu)選，獲得潮流增量熵指標(biāo)H(i)的過程如下：
[0016] 1.1)斷開線路li，則線路lk分擔(dān)線路li轉(zhuǎn)移的潮流增量A ^為：
[0017] A 入ki = Pki_Pk〇;
[0018]其中，Pki為線路li斷開后線路lk上的潮流，PkQ為線路li斷開前線路l k上的潮流；
[0019] 1.2)將矩陣AAkl中每一列的元素相加貝IJ線路h對線路1啲潮流轉(zhuǎn)移沖擊 k^\ 率0ki為：
[0021] 1.3)潮流增量裕量0^為：
[0023] 其中，Pkmax為線路lk的最大有功功率；
[0024] 1.4)得到流增量熵指標(biāo)H(i)。
[0025] 作為優(yōu)選，計(jì)算在電網(wǎng)中每條線路的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)Ik的過程如下：
[0026] 2.1)基于網(wǎng)絡(luò)最大流，將電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和風(fēng)機(jī)節(jié)點(diǎn)作為潮流輸送的源點(diǎn)， 負(fù)荷節(jié)點(diǎn)作為匯點(diǎn)，線路最大有功傳輸容量作為邊權(quán)值，實(shí)際潮流方向作為對應(yīng)邊的方向， 將電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為有向加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停?br>[0027] 2.2)基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ徒⑷萘烤仃嘯Cij]，并對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ颓笕」?jié)點(diǎn)對間的最 大流矩陣[W^];并在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭性O(shè)置總匯點(diǎn)和總源點(diǎn)，總源點(diǎn)和所有源點(diǎn)相連，且邊權(quán) 值大于所有線路的有功傳輸容量；
[0028] 2.3)計(jì)算線路11{的絕對流介數(shù)1^:若線路11{兩端的節(jié)點(diǎn)為1、」，則將所得到的最大 流矩陣[Wu]的第i行第j列元素或第j行第i列元素置0,得到wj;將原電網(wǎng)中的最大流矩陣 [w"]的第i行第j列元素或第j行第i列元素置0,重新計(jì)算最大流矩陣，得到I嚴(yán)；
[0029] 則bk= E (i，jes)(Wijk_Wijk*) ;S = {(i，j): Ki<N; K j<N; i辛 j辛k};
[0030] 其中，bk表示去掉線路lk前后網(wǎng)絡(luò)流的變化，S為斷開線路的兩端節(jié)點(diǎn)所屬集合，N 為系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)的集合；
[0031] 2.5)計(jì)算線路11{的度值4=<+<";
[0032]其中，dkin為入度值，dk°ut為出度值；
[0033] 2.6)線路115在電網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)11< = (11{+匕1{。
[0034] 作為優(yōu)選，計(jì)算脆弱度指標(biāo)1的具體為：
[0035] 3.1)對于各條線路的潮流增量熵指標(biāo)和結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到評 價(jià)指標(biāo)矩陣： ~H\ ( H) 12
[0036] F= / . _^N lN_
[0037] 其中，N是線路總數(shù)，第一列是各條線路的潮流增量熵指標(biāo)，第二列是各條線路的 結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)，每一行代表一條線路；
[0038] 3.2)分別得到潮流增量熵指標(biāo)Ph和結(jié)構(gòu)雷要度指標(biāo)的熵值Pi:
[0041] 其中，i即為第i條線路，N為線路總數(shù)；
[0042] 3.3)分別得到潮流增量熵指標(biāo)co H和結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)的權(quán)重《 ::
[0045] 其中，j = i，2是兩種指標(biāo)的代號且Pi:?、？〗：？。
[0046] 3.4)依據(jù)權(quán)重得到的各條線路的綜合脆弱度指標(biāo)1=?通1+?111。
[0047]本發(fā)明的有益效果如下：
[0048] 本發(fā)明所述的計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，綜合考慮運(yùn) 行狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞拇嗳跣栽u價(jià)指標(biāo)。針對于傳統(tǒng)的潮流轉(zhuǎn)移熵?zé)o法捕捉風(fēng)功率波動和沒 有考慮到線路承受潮流增量的能力，本發(fā)明提出了加入潮流增量裕量的改進(jìn)辦法，改進(jìn)后 的潮流增量熵較于以往的模型，可以敏感辨識出那些雖未承受較大潮流轉(zhuǎn)移量但是線路本 身的轉(zhuǎn)移裕量較小的線路。
[0049] 基于網(wǎng)絡(luò)最大流和線路度值提出的結(jié)構(gòu)重要度，即可以反映線路在網(wǎng)絡(luò)中的重要 傳輸?shù)匚挥挚梢苑从尘€路在結(jié)構(gòu)上的重要聯(lián)通作用，對于計(jì)及風(fēng)電場并網(wǎng)的電力系統(tǒng)，其 結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，而傳統(tǒng)的通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)度分布來表征結(jié)構(gòu)特性的方法，只關(guān)注了 局部信息，而忽略了網(wǎng)絡(luò)的整體連接模式。本發(fā)明采用網(wǎng)絡(luò)最大流突破網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和傳播方 式上的限制，通過線路退出運(yùn)行后網(wǎng)絡(luò)流的變化和線路的度值結(jié)合的方式定義了結(jié)構(gòu)重要 度，從而克服了以上不足。
[0050] 最后，將結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)和潮流增量熵指標(biāo)通過熵權(quán)法綜合，進(jìn)而得到適用于計(jì) 及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識的模型。該模型可以反映風(fēng)電波動對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn) 生的影響和風(fēng)電并網(wǎng)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來的改變，從而更為準(zhǔn)確的辨識脆弱線路。并且該模型 既可以對電力系統(tǒng)又可以對風(fēng)電場內(nèi)部集電線路和風(fēng)機(jī)間連接線路進(jìn)行線路脆弱性辨識。
【附圖說明】
[0051 ]圖1是風(fēng)電接入前系統(tǒng)各線路的潮流增量熵；
[0052]圖2是風(fēng)電接入前系統(tǒng)各線路的結(jié)構(gòu)重要度；
[0053]圖3是風(fēng)電接入前系統(tǒng)各線路的綜合脆弱度；
[0054]圖4是3種指標(biāo)下線路分布對比圖；
[0055] 圖5是加入潮流增量裕度的風(fēng)電場內(nèi)部各線路的潮流增量熵；
[0056] 圖6是沒有加入潮流增量裕度的風(fēng)電場內(nèi)部各線路的潮流增量熵；
[0057]圖7是風(fēng)電接入后IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)各線路的綜合脆弱度。
【具體實(shí)施方式】
[0058] 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0059] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱 性辨識模型建立方法:斷開一條線路h，依據(jù)其他線路lk承受的潮流增量A Akl和其他線路lk 當(dāng)前時(shí)刻能夠承擔(dān)的潮流增量裕量《 k，獲得關(guān)于斷開的線路li的潮流增量熵指標(biāo)H( i);遍 歷斷開所有線路，得到脆弱性辨識模型。
[0060]具體地，潮流增量熵指標(biāo)H( i)如下：
[0061 ] //{/> = oJJu In (3,,； Jc 二 i
[0062] 其中，S為除去斷開的線路h后其余線路的合集，c〇k是線路lk的潮流增量裕量，0kl 為線路li對線路lk的潮流轉(zhuǎn)移沖擊率。
[0063] 獲得潮流增量熵指標(biāo)H(i)的過程如下：
[0064] 1.1)斷開線路li，則線路lk分擔(dān)線路li轉(zhuǎn)移的潮流增量A ^為：
[0065] A Aki = Pki-Pk〇;
[0066] 其中，Pki為線路li斷開后線路lk上的潮流，PkQ為線路li斷開前線路l k上的潮流；
[0067] 由此斷開每一條線路，得到其他N-1條線路的的潮流增量(N是系統(tǒng)中的線路總 數(shù)），最終得到一個(gè)NXN潮流增量矩陣，橫軸為為斷開的線路編號縱軸為其余的N-1條線路 和斷開的那條線路，故而矩陣中AA kl = 0。
[0068] 1.2)將矩陣A Akl中每一列的元素相加，也就是說某一線路斷線后，將其余 k，} 線路的潮流增量相加。則線路1 i對線路ik的潮流轉(zhuǎn)移沖擊率為：
[0070] 由此可以得到一個(gè)NXN的潮流轉(zhuǎn)移沖擊率矩陣[的i]，其中_]_￡[1，幻，每一列代表 第i條線路斷開后對各j線路的潮流轉(zhuǎn)移沖擊率。依據(jù)傳統(tǒng)的潮流轉(zhuǎn)移熵可以得到線路i的 潮流轉(zhuǎn)移熵"(/)= k~l
[0071] 1.3)由于風(fēng)電的波動致使線路潮流也產(chǎn)生波動，因?yàn)轱L(fēng)波動引起的線路潮流Pk0的 變化，故而潮流增量裕度Pk max-Pk〇的值也隨著不斷變化。又因?yàn)榫€路承受潮流增量的能力不 同，因而對于一些承受了較大潮流增量Pki-PkO的線路，若本身的潮流增量裕度P kmax-Pk〇較 大，線路不一定會越限斷開，這類線路并不一定脆弱;而一些線路雖然承受了較小的潮流轉(zhuǎn) 移增量，但是自身的潮流增量裕度并不大，這類線路越限可能性較高，并不一定不脆弱。 [0072]現(xiàn)有技術(shù)的潮流轉(zhuǎn)移熵只考慮了線路承受的潮流轉(zhuǎn)移量，而并未考慮線路本身的 潮流增量裕度，因此對上述情況的線路產(chǎn)生了錯(cuò)誤的辨識，而對于那些雖然承擔(dān)潮流轉(zhuǎn)移 量較小但本身能夠承受潮流增量的能力并不大的線路不能靈敏的辨識出來。
[0073]因此，本發(fā)明對潮流轉(zhuǎn)移熵公式進(jìn)行改進(jìn)，計(jì)入了線路的潮流增量裕度，即線路承 受的潮流增量和線路能夠容許增加的潮流量的比值，既考慮線路承受的轉(zhuǎn)移潮流也考慮了 線路自身容量的大小，還能夠表示風(fēng)波動情況下的線路潮流變化情況。
[0074]潮流增量裕量為：
[0076] 其中，Pkmax為線路lk的最大有功功率；
[0077] 1 ? 4)得到流增量熵指標(biāo).//(/) =-之砷凡In凡. k=i
[0078] 根據(jù)以上提出的潮流增量熵即可得到系統(tǒng)中每條線路的流增量熵指標(biāo)H(i)，從而 可以依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)對線路進(jìn)行脆弱度排序。
[0079] 進(jìn)一步地，基于網(wǎng)絡(luò)最大流，計(jì)算在電網(wǎng)中線路lk的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)Ik，將結(jié)構(gòu)重 要度指標(biāo)Ik和潮流增量熵指標(biāo)H( i)結(jié)合得到脆弱度指標(biāo)I;基于脆弱度指標(biāo)1，得到脆弱性 辨識模型。
[0080] 通過計(jì)算每條線路的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)，可以得出該線路在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的地位，進(jìn) 而根據(jù)線路對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響力大小對線路進(jìn)行排序，得到那些退出運(yùn)行后使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)渥兊酶嗳醯木€路。
[0081 ]計(jì)算在電網(wǎng)中每條線路的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)Ik的過程如下：
[0082] 2.1)將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)最大流的概念引入到電網(wǎng)中，基于網(wǎng)絡(luò)最大流，將電網(wǎng)中 的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和風(fēng)機(jī)節(jié)點(diǎn)作為潮流輸送的源點(diǎn)，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)作為匯點(diǎn)，線路最大有功傳輸容 量作為邊權(quán)值，實(shí)際潮流方向作為對應(yīng)邊的方向，將電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為有向加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停?[0083] 2.2)基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ徒⑷萘烤仃嘯(^]，并利用?(^(1--?1111?^8〇11標(biāo)號算法對 這個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ颓笕」?jié)點(diǎn)對間的最大流矩陣[W^];由于是多源點(diǎn)多匯點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，因而在 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭性O(shè)置總匯點(diǎn)和總源點(diǎn)，總源點(diǎn)和所有源點(diǎn)相連，且邊權(quán)值大于所有線路的 有功傳輸容量；
[0084] 2.3)計(jì)算線路11{的絕對流介數(shù)1^:若線路11{兩端的節(jié)點(diǎn)為1、」，則將所得到的最大 流矩陣[Wu]的第i行第j列元素或第j行第i列元素置0,得到wj;將原電網(wǎng)中的最大流矩陣 [w"]的第i行第j列元素或第j行第i列元素置0,重新計(jì)算最大流矩陣，得到I嚴(yán)；
[0085] 則bk= E (i，jes)(Wijk_Wijk*) ;S = {(i，j): Ki<N; K j<N; i辛 j辛k};
[0086] 其中，bk表示去掉線路lk前后網(wǎng)絡(luò)流的變化，S為斷開線路的兩端節(jié)點(diǎn)所屬集合，N 為系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)的集合；
[0087] 2.5)計(jì)算線路lk的出度值和入度值，即流入線路lk的所有線路的最大有功容量之 和為入度值dkin，流出線路lk的所有線路的最大有功容量之和為出度值dk°ut，進(jìn)而計(jì)算線路 lk的度值<
[0088] 其中，dkin為入度值，dk°ut為出度值；
[0089] 2.6)線路115在電網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)11< = (11{+匕1{。
[0090]為了綜合考慮線路承受潮流增量的能力和線路在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的連接能力，利用熵 權(quán)法給每個(gè)評價(jià)指標(biāo)賦權(quán)，由此可將線路的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)和潮流增量熵指標(biāo)綜合為一個(gè) 綜合脆弱度指標(biāo)，并對系統(tǒng)中的線路按照脆弱度由大到小的順序進(jìn)行排序。
[0091 ]計(jì)算脆弱度指標(biāo)1的具體為：
[0092] 3.1)對于各條線路的潮流增量熵指標(biāo)和結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到評 價(jià)指標(biāo)矩陣： ―墳！'-
[0093] V =巧 _HN 4_
[0094] 其中，N是線路總數(shù)，第一列是各條線路的潮流增量熵指標(biāo)，第二列是各條線路的 結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)，每一行代表一條線路；
[0095] 3.2)分別得到潮流增量熵指標(biāo)PH和結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)的熵值h:
[0098]其中，i即為第i條線路，N為線路總數(shù)；
[0099] 3.3)分別得到潮流增量熵指標(biāo)《 h和結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)的權(quán)重《 i:
[0102]其中，j = i，2是兩種指標(biāo)的代號且
[0103] 3.4)依據(jù)權(quán)重得到的各條線路的綜合脆弱度指標(biāo)1=?通1+?111。
[0104]具體實(shí)例
[0105]以中國電力科學(xué)研究院的電力系統(tǒng)分析綜合程序PSASP(power system analysis software package)作為仿真平臺，采用甘肅某風(fēng)電場為實(shí)例搭建風(fēng)電場模型，并將所搭建 模型接入到IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。
[0106] 如圖1、圖2、圖3所示，可以看出依照不同的指標(biāo)得到線路脆弱度排序不相同，由此 可以不同側(cè)重點(diǎn)下，線路表現(xiàn)出的脆弱程度不同。
[0107] 圖1中顯示第10,11，13,9,16條線路呈現(xiàn)較高的潮流增量熵值，反映在系統(tǒng)中即為 5-8，6-7，7-8，5-6，10-11，在圖4中用"〇"表示。這幾天線路在其它線路斷線時(shí)并未承受較 大的潮流轉(zhuǎn)移量，5-6線路上的潮流轉(zhuǎn)移量是系統(tǒng)所有線路中最小的，但是因?yàn)?-6線路的 線路容量和斷線前潮流量的差值(定義為潮流增量裕度)較小，故而呈現(xiàn)出較高的脆弱性。 而在系統(tǒng)中承受潮流轉(zhuǎn)移量最大的線路是8-9，9-39,1-39這三條線路，但是這三條線路能 夠承受的潮流增量裕度也較大，故并未呈現(xiàn)出高脆弱性?？梢姳疚乃岢龅某绷髟隽快兀?以敏感辨識出那些雖未承受較大潮流轉(zhuǎn)移量但是線路本身的轉(zhuǎn)移裕量較小的線路。
[0108] 圖2中得出13,22,24,9,8卩8-9，16-19，16，-24,5-8，這三條線路在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出較 高的結(jié)構(gòu)重要度，說明這些線路在網(wǎng)絡(luò)中既處于關(guān)鍵聯(lián)通位置，又承擔(dān)著較重的傳輸任務(wù)。 在圖4中用"X"表示。
[0109] 圖3中可以看出第9，10，13,22條線路，8卩5-6,5-8,7-8，16-19線路是系統(tǒng)中脆弱度 排前四的線路，在圖4中用"A"表示。
[0110] 如圖4所示，可以看出，綜合結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)和潮流增量熵指標(biāo)可以對系統(tǒng)中極易 越限且處于關(guān)鍵聯(lián)通位置的線路進(jìn)行辨識，單一采用潮流增量熵只能辨識出近負(fù)荷區(qū)域的 潮流增量裕度較小的線路，這些線路容易在其它線路斷開時(shí)產(chǎn)生潮流越限而相繼斷開，而 單一采用結(jié)構(gòu)重要度則只能辨識出承擔(dān)關(guān)鍵連接任務(wù)的線路，而忽略了那些易越限的線 路，故而最終得到的綜合脆弱性辨識模型，對以上兩種指標(biāo)取長補(bǔ)短，在運(yùn)行狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)拓 撲兩方面對線路脆弱性做出了評價(jià)。
[0111] 如圖5、圖6所示，可以看出加入潮流增量裕度后的潮流增量熵和傳統(tǒng)潮流轉(zhuǎn)移熵 的不同。圖5中第51條線路為風(fēng)電場集電線路，而比集電線路潮流增量熵值更高的線路是第 1條，這條線路是第一排風(fēng)機(jī)鏈的鏈端與集電線路相連的線路(B1-E)，因?yàn)榧娋€路雖然會 承受較大的潮流轉(zhuǎn)移量，但是集電線路的線路容量也比風(fēng)機(jī)間線路大，而B1-E線路的容量 要比集電線路小的多，但是因?yàn)榈谝慌棚L(fēng)機(jī)在大風(fēng)時(shí)輸出功率增加，導(dǎo)致B1-E線路上的有 功增加，因此線路的潮流增量裕度變小，而使線路承受潮流增量的能力減小，導(dǎo)致線路極易 越限脆弱度變高。而通過圖6可知，潮流轉(zhuǎn)移熵在各風(fēng)機(jī)間連接線路上基本一致，這與實(shí)際 不符，每一排風(fēng)機(jī)因?yàn)樗幍乩砦恢貌煌?，風(fēng)機(jī)間的相互影響等，導(dǎo)致每臺風(fēng)機(jī)的出力并不 相等，這也導(dǎo)致各個(gè)風(fēng)機(jī)間相連線路的潮流不同，從而對于各風(fēng)機(jī)間相連線路的脆弱度值 也不一樣，而從圖5中的各線路熵值可以看出，潮流增量熵可以很好的反映上述特征。
[0112] 如圖7所示，可以看到風(fēng)電接入后系統(tǒng)線路總的脆弱趨勢并沒發(fā)生太大變化，但是 一些在風(fēng)電場并網(wǎng)前脆弱度較低的線路在圖7中突然升高，比如線路編號21，23,24,對應(yīng)為 圖7中線路16-17，16-21，16-24,這些線路都處在并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)26附近且是結(jié)構(gòu)重要度較高的線 路，由此可見，風(fēng)電場的并網(wǎng)對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中處在關(guān)鍵位置且承擔(dān)較重傳輸任務(wù)的線路加 劇了脆弱風(fēng)險(xiǎn)。
[0113] 上述實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作對本發(fā)明的限定。只要是依據(jù)本發(fā) 明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、變型等都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，其特征在于，斷開一條 線路Ii,依據(jù)其他線路Ik承受的潮流增量A Aki和其他線路Ik當(dāng)前時(shí)刻能夠承擔(dān)的潮流增量 裕量《k，獲得關(guān)于斷開的線路Ii的潮流增量賭指標(biāo)H(i);遍歷斷開所有線路，得到脆弱性辨 識模型。2. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，其特 征在于，進(jìn)一步地，基于網(wǎng)絡(luò)最大流，計(jì)算在電網(wǎng)中線路Ik的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)Ik,將結(jié)構(gòu)重要 度指標(biāo)Ik和潮流增量賭指標(biāo)H( i)結(jié)合得到脆弱度指標(biāo)Vi;基于脆弱度指標(biāo)Vi，得到脆弱性辨 識模型。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，其特 征在于，潮流增量賭指標(biāo)H( i)如下：其中，S為除去斷開的線路Ii后其余線路的合集，COk是線路Ik的潮流增量裕量，故1為線 路i對線路k的潮流轉(zhuǎn)移沖擊率。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，其特 征在于，獲得潮流增量賭指標(biāo)H( i)的過程如下： 1.1) 斷開線路Ii，則線路Ik分擔(dān)線路Ii轉(zhuǎn)移的潮流增量A Ak功： A Aki = Pki-PkO; 其中，Pki為線路Ii斷開后線路Ik上的潮流，PkO為線路Ii斷開前線路k上的潮流； 1.2) 將矩陣A Aki中每一列的元素相加:，則線路1擁線路Ik的潮流轉(zhuǎn)移沖擊率故1 k-二 I為： 1.3) 潮流增量裕量COk為： 其中，Pkmax為線路Ik的最大有 1.4) 得到流增量賭指標(biāo)H(i)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，其特 征在于，計(jì)算在電網(wǎng)中每條線路的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)Ik的過程如下： 2.1) 基于網(wǎng)絡(luò)最大流，將電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和風(fēng)機(jī)節(jié)點(diǎn)作為潮流輸送的源點(diǎn)，負(fù)荷 節(jié)點(diǎn)作為匯點(diǎn)，線路最大有功傳輸容量作為邊權(quán)值，實(shí)際潮流方向作為對應(yīng)邊的方向，將電 網(wǎng)轉(zhuǎn)化為有向加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停? 2.2) 基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ徒⑷萘烤仃嘯Cu],并對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ颓笕」?jié)點(diǎn)對間的最大流 矩陣[Wu];并在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭性O(shè)置總匯點(diǎn)和總源點(diǎn)，總源點(diǎn)和所有源點(diǎn)相連，且邊權(quán)值大 于所有線路的有功傳輸容量； 2.3) 計(jì)算線路Ik的絕對流介數(shù)bk:若線路Ik兩端的節(jié)點(diǎn)為i、j，則將所得到的最大流矩 陣[Wu]的第i行第j列元素或第j行第i列元素置0,得至IjWi/;將原電網(wǎng)中的最大流矩陣[Wij] 的第i行第j列元素或第j行第i列元素置0,重新計(jì)算最大流矩陣，得到Wijk% 則bk= E(i,jes)(Wijk-Wuk*) ;s={(i, j) 聲 j聲k}; 其中，bk表示去掉線路Ik前后網(wǎng)絡(luò)流的變化，S為斷開線路的兩端節(jié)點(diǎn)所屬集合，N為系 統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)的集合； 2.4) 計(jì)算線路以的度值足=媒+成"'； 其中，dkin為入度值，dk°ut為出度值； 2.5) 線路Ik在電網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)Ik=dk+bk。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)及風(fēng)電場接入的電力線路脆弱性辨識模型建立方法，其特 征在于，計(jì)算脆弱度指標(biāo)Vi的具體為： 3.1) 對于各條線路的潮流增量賭指標(biāo)和結(jié)構(gòu)重要度指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到評價(jià)指 標(biāo)矩陣：其中，N是線路總數(shù)，第一列是各條線路的潮流增量賭指標(biāo)，第二列是各條線路的結(jié)構(gòu) 重要度指標(biāo)，每一行代表一條線路；其中，j = l，2是兩種指標(biāo)的代號且Pi = Ph，P2 = Pi;3.4) 依據(jù)權(quán)重得到的各條線路的綜合脆弱度指標(biāo)Vi= CO曲i+wili。 3.2) 分別得到潮流蹲縣幅賠庶Pii前娃欣1舌蟲駐賠庶的幅估Pt . 其中，i即為第i條續(xù) 3.3) 分別得到潮流± I:
【文檔編號】G06F19/00GK105912835SQ201610146157
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】方瑞明, 王彥東
【申請人】華僑大學(xué)