[发明专利]一种大电网脆弱性的预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网安全分析技术领域，尤其涉及一种大电网脆弱性的预测方法。

背景技术

电力系统的稳定可靠运行与国民生产、生活乃至国家安全息息相关。随着我国电网建设的大力进行，新能源发电的发展，以及高压直流输电等实际工程日益增多，对这些规划方案进行行之有效、科学合理的预测显得尤为重要。在电网建设的前期规划过程中，对目标电网的可靠性分析是不可缺少的一个环节。目前，相关领域的专家学者投入到电力系统中大电网可靠性和脆弱性的研究之中，取得了显著的成果，具有多种方法对大电网的可靠性和脆弱性进行研究。专利文献《电力系统脆弱性评估方法》(申请公布号为CN104156769A)提供了这样的一种预测方法：建立电力系统的复杂网络结构，通过复杂网络结构中的电气介数建立结构脆弱因子指标，通过静态能量函数法获取网络实时潮流数据，计算状态脆弱因子并结合结构脆弱因子计算得出综合脆弱性预测指标，最后输出电力系统的脆弱区域。上述预测方法可以有效的实现对电力系统脆弱性的预测，但是其在得到结构脆弱因子和状态脆弱因子时需要分别对应进行计算，过程比较繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供大电网脆弱性的预测方法，用以解决现有技术中对大电网脆弱性预测方法繁琐复杂的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种大电网脆弱性的预测方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

步骤1：获取电网网架规划数据和系统运行的约束条件，包括：网架规划数据，系统运行约束条件；

步骤2：根据获取的约束条件构造电网的复杂网络数学模型；

步骤3：针对上述复杂网络数学模型，使用基于最短路径的介数算法计算各个节点和边的纯图论介数、基于线路容量的潮流分布因子电气介数、基于输送容量的潮流分布因子电气介数；

步骤4：依据步骤3中获取的三种介数，挑选出三种指标排位均靠前的若干个节点和边，将这些节点和边所对应的母线、线路和变压器作为电网的静态脆弱环节；

步骤5：根据步骤3中的三种介数指标为基础，用攻击模拟策略，移除网络中的母线或元件，并计算每次移除结束后电网的状态指标，直到状态指标低于一定的百分比，这些移除的母线或元件构成网络的动态脆弱环节；

步骤6：对步骤4和步骤5分别得出的静态脆弱环节和动态脆弱环节进行整合：将静态脆弱环节集合和动态脆弱环节集合取交集，得到整个大电网的脆弱环节得到整个大电网的脆弱环节。

进一步的，所述步骤1中的网架规划数据是：节点数据，传输线数据，变压器数据，负荷数据；系统约束条件是：各发电机组出力上限值和线路的最大输出功率。

进一步的，所述步骤2中电网复杂网络数学模型的构造包括以下步骤：

S01：将所有的母线作为节点处理，线路和变压器作为边处理，构造电网的拓扑模型；

S02：构建电网拓扑模型运行的约束条件；

S03：计算出电网拓扑模型中每对发电机-负荷节点之间的最短路径；

S04：根据电网拓扑模型中线路的电抗，形成系统的阻抗矩阵，并由此计算每对节点之间的潮流传输分布因子；

S05：根据上述步骤计算的条件，构建电网复杂网络数学模型。

进一步的，所述步骤S01中的拓扑模型包括以下基本信息：发电节点、传输节点、负荷节点，节点的静有功出力，由线路和变压器构成的支路电抗值。

进一步的，所述步骤S03中最短路径的计算采用的是迪杰斯特拉算法。

进一步的，所述步骤4中排位靠前的一定值是20，筛选出三种指标排位均位于前20的节点和边后，将这三种指标按照某一种介数降序排序，建立电网静态脆弱环节列表。

进一步的，所述步骤5中大电网脆弱性的预测方法是：分别以随机攻击策略，以及由各介数指标为基础的蓄意攻击策略逐步移除网络中的母线或元件，使用负荷供应率和网络最大连通子集规模作为预测指标，直到负荷供应率和最大连通子集规模低于指定的百分比，此时已被移除的母线或者元件构成了系统的动态薄弱环节。

进一步的，所述步骤5中的攻击模拟策略包括：节点随机攻击，节点介数攻击，节点的线路容量PTDF介数攻击，节点的输送容量PTDF介数攻击，线路随机攻击，线路的线路容量PTDF介数攻击，线路输送容量PTDF介数攻击。

进一步的，所述攻击模拟策略的工程中，节点受到攻击则从电网中移除该节点以及与该节点相连的所有线路；支路受到攻击，则移除该支路的所有双端元件。