專利名稱：基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析與在線監(jiān)視技術領域，具體講，涉及基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法。
背景技術：
為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，需要實時分析和監(jiān)視表征系統(tǒng)安全性的一些重要特征。關鍵斷面是表征系統(tǒng)安全性的一種重要形式。因此多年以來，關鍵斷面一直是電網(wǎng)分析和調度人員關注的焦點之一，其識別方法在電網(wǎng)的發(fā)展過程中也得到了很大的發(fā)展。目前對于電力系統(tǒng)中關鍵斷面的識別方法主要包括以下三類:1.基于區(qū)域間聯(lián)絡線的輸電斷面識別方法。這類方法通常根據(jù)系統(tǒng)的地域特征、所屬行政區(qū)域，結合運行人員的經驗人工選擇區(qū)域間的聯(lián)絡線組成輸電斷面。在電網(wǎng)互聯(lián)的初期，各區(qū)域之間的網(wǎng)絡聯(lián)系比較薄弱，此時電網(wǎng)結構仍比較清晰，利用該方法識別輸電斷面簡單，快速，實際應用較多。但是隨著互聯(lián)電網(wǎng)的規(guī)模日益增大，區(qū)域間聯(lián)絡逐漸增強，運行方式更加靈活多變，這種方法識別出的輸電斷面有可能并不充分和準確。2.基于支路開斷試驗的輸電斷面識別方法。這類方法旨在通過開斷過載支路的試驗，篩選出受潮流影響較大的線路組合構成斷面。這類斷面在支路過載跳閘后存在著遭受較大潮流轉移的威脅，存在引發(fā)連鎖跳閘故障的安全隱患。但是該方法識別出的輸電斷面依賴于開斷支路的選擇，選擇不同的支路進行開斷試驗，可能得到不同的輸電斷面，存在很大的局限性。3.基于拓撲結構的關鍵斷面識別方法。這類方法從復雜網(wǎng)絡的觀點出發(fā)，將電力系統(tǒng)轉化為由點和邊組成的拓撲模型，進而利用復雜網(wǎng)絡理論識別由少數(shù)線路組成的斷面，這些線路發(fā)生故障時將使大多數(shù)節(jié)點間最短路徑變大，使系統(tǒng)變得脆弱。但是這類方法只涉及系統(tǒng)的物理結構，沒有計及潮流的影響，隨著電網(wǎng)運行方式的變化和大范圍潮流的調整，該方法識別出的關鍵斷面有可能并不充分和準確。上述方法應用于如今運行方式更加靈活多變的互聯(lián)電網(wǎng)時，識別出的斷面都可能不準確。電力系統(tǒng)中存在著一種與電網(wǎng)實時潮流分布密切相關的脆弱斷面，該斷面由物理結構上聯(lián)系較弱的線路組成，同時這些線路在系統(tǒng)中潮流輸送較大。當該斷面內的線路發(fā)生故障時極易破壞電網(wǎng)的輸電通道，引起系統(tǒng)內潮流轉移，容易發(fā)生支路過載等安全穩(wěn)定問題，危及系統(tǒng)的安全運行。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種識別電力系統(tǒng)脆弱斷面的快速方法，對制定有效的預防控制措施和解列控制策略具有重要指導意義，為達到上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是，基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法，包括如下步驟:第一步:根據(jù)脆弱斷面識別的需要，計算電網(wǎng)實時潮流，利用基于電氣距離和潮流分布的電力系統(tǒng)支路賦權方法，建立適用的電力系統(tǒng)圖論模型；第二步:建立該抽象模型拉普拉斯矩陣和度矩陣，并計算拉普拉斯矩陣關于度矩陣的最小非零特征值及其對應的特征向量；第三步:根據(jù)該特征向量提供的方向將系統(tǒng)中的節(jié)點分為兩組，形成對應的分割指示向量，啟發(fā)式地搜索該向量對應的斷面；第四步:根據(jù)脆弱斷面中的線路物理結構上聯(lián)系較弱，而在系統(tǒng)中潮流輸送較大的特點，基于規(guī)范切方法構建關于分割指示向量的目標函數(shù)，并對每一個分割指示向量計算目標函數(shù)值；第五步:篩選出使目標函數(shù)取得最小值的分割指示向量，該向量對應的斷面就是脆弱斷面。利用基于電氣距離和潮流分布的電力系統(tǒng)支路賦權方法具體為:含有η個節(jié)點和m條邊的圖論模型G= (V，E，W)，V是頂點集，對應實際系統(tǒng)中的母線、發(fā)電機、負荷，E是邊集，對應連接母線的支路，包括線路和變壓器，W是權矩陣，權矩陣元素為連接節(jié)點Vi和Vj的邊的權重；利用基于電氣距離和潮流分布的電力系統(tǒng)支路賦權方法對支路賦權:
權利要求
1.種基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法，其特征是，包括如下步驟: 第一步:根據(jù)脆弱斷面識別的需要，計算電網(wǎng)實時潮流，利用基于電氣距離和潮流分布的電力系統(tǒng)支路賦權方法，建立適用的電力系統(tǒng)圖論模型； 第二步:建立該抽象模型拉普拉斯矩陣和度矩陣，并計算拉普拉斯矩陣關于度矩陣的最小非零特征值及其對應的特征向量； 第三步:根據(jù)該特征向量提供的方向將系統(tǒng)中的節(jié)點分為兩組，形成對應的分割指示向量，啟發(fā)式地搜索該向量對應的斷面； 第四步:根據(jù)脆弱斷面中的線路物理結構上聯(lián)系較弱，而在系統(tǒng)中潮流輸送較大的特點，基于規(guī)范切方法構建關于分割指示向量的目標函數(shù)，并對每一個分割指示向量計算目標函數(shù)值； 第五步:篩選出使目標函數(shù)取得最小值的分割指示向量，該向量對應的斷面就是脆弱斷面。
2.權利要求1所述的基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法，其特征是，利用基于電氣距離和潮流分布的電力系統(tǒng)支路賦權方法具體為:含有η個節(jié)點和m條邊的圖論模型G = (V，E，W)，V是頂點集，對應實際系統(tǒng)中的母線、發(fā)電機、負荷，E是邊集，對應連接母線的支路，包括線路和變壓器，W是權矩陣，權矩陣元素Wij為連接節(jié)點Vi和Vj的邊的權重；利用基于電氣距離和潮流分布的電力系統(tǒng)支路賦權方法對支路賦權:Wy=ltf (1) Yij是連接節(jié)點i和節(jié)點j的線路導納，Pij是從節(jié)點i流向節(jié)點j的基態(tài)有功潮流。
3.權利要求1所述的 基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法，其特征是，計算拉普拉斯矩陣關于度矩陣的最小非零特征值及其對應的特征向量具體為:節(jié)點i的度為:
4.權利要求1所述的基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法，其特征是，分割指示向量: 分割指示向量:
5.權利要求1所述的基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法，其特征是，第四步進一步具體為: 脆弱斷面C應該盡可能地滿足:
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析與在線監(jiān)視技術領域，為提供一種識別電力系統(tǒng)脆弱斷面的快速方法，對制定有效的預防控制措施和解列控制策略具有重要指導意義，本發(fā)明采取的技術方案是，基于規(guī)范切的電力系統(tǒng)脆弱斷面識別方法，包括如下步驟第一步建立適用的電力系統(tǒng)圖論模型；第二步建立該抽象模型拉普拉斯矩陣和度矩陣；第三步形成對應的分割指示向量，啟發(fā)式地搜索該向量對應的斷面；第四步基于規(guī)范切方法構建關于分割指示向量的目標函數(shù)，并對每一個分割指示向量計算目標函數(shù)值；第五步篩選出使目標函數(shù)取得最小值的分割指示向量，該向量對應的斷面就是脆弱斷面。本發(fā)明主要應用于電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析與在線監(jiān)視。
文檔編號G06F19/00GK103093097SQ20131001490
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者趙金利, 李媛媛, 賈宏杰 申請人:天津大學