[发明专利]基于潮流介数的大电网脆弱性评估方法

说明书

本发明公开了一种基于潮流介数的大电网脆弱性评估方法，包括：截取待分析区域的电网网络，并建立相应的电网网络模型；利用复杂网络理论分析截取的电网网络的电网拓扑结构；基于电网网络模型，根据电网拓扑结构计算电网网络的潮流分布，并获取电网网络中各节点和支路的潮流分布；基于电网网络模型，并根据各节点和支路在电网网络中的潮流分布，构建电网局部故障阶段的结构脆弱性评估指标，结构脆弱性评估指标包括基于单一发电负荷对线路的潮流介数指标、线路的潮流介数指标和节点的潮流介数指标；根据所述结构脆弱性评估指标，对电网脆弱性进行评估。本发明量化节点和支路在电网功率传输中的关键作用，实现电网局部故障脆弱性定量分析。

技术领域

本发明涉及电网脆弱性评估领域，具体地，涉及一种基于潮流介数的大电网脆弱性评估方法。

背景技术

电网规模的不断扩大和新型元件的日渐复杂，不仅优化了电网的配置，也对系统的可靠性提出了新挑战。电网大停电事故常常是由于电网拓扑结构上脆弱环节的局部故障引起的连锁反应，从而导致整个系统的崩溃，因而有效评估大电网脆弱性，搜索脆弱节点与线路，提前采取防御措施，可以有效增加电网可靠性，减少停电事故的发生概率，提高系统整体的稳定性。

以往，电力系统拓扑结构分析都是基于分布式电网的工作特性建立动态数学方程，或者考虑电力器件的特点及其在电网中的相互关系建立数学模型，然后，通过对方程的计算仿真，以及对数学模型分析，实现对系统结构获知。然而，当前以上方法不再完全适用，其主要原因是：1)电网网络结构具有动态性，即网络中的分布式电源、微电网等电源，电动汽车、储能等负荷以及它们之间的连接是动态的，较难用一组固定不变的网络方程和数学模型表征；2)具有电源和负荷双重特性的电动汽车、储能、微电网等元件或系统规模化接入电网，电源和负荷的变换成为常态，系统网络建模面临挑战；3)庞大而复杂的网络动态数学模型，计算分析极其困难，且计算性能要求高，难以满足实时要求，其通常做法是对系统进行一些简化，但是大大降低了结果精度。

在大电网拓扑结构日渐复杂的背景下，复杂网络理论在电力系统拓扑分析方面一定程度上弥补了传统以还原论为基础的经典理论不足。基于随机图论的网络模型正成为研究复杂网络的有效方法，可以有效分析各种网络的性质。对于描述复杂网络的性质，专家学者定义了度、介数、集聚系数、平均距离等主要特性指标。中小世界模型和无标度模型为电网系统的分析提供了有力的理论依据。复杂网络理论可以分析结合电气特性的电网拓扑结构特性，可以对电网大停电事故进行分析，通过自组织临界性进而分析故障特性。但是，目前基于复杂网络理论对电网拓扑结构特性进行的分析，难以达到对电网局部故障脆弱性的定量分析。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种基于潮流介数的大电网脆弱性评估方法，以在复杂网络理论的基础上，引入潮流介数作为电网在局部故障阶段结构脆弱性的评估指标，实现电网脆弱节点及线路和潮流介数的相关性分析，实现电网局部故障脆弱性的定量分析，从而克服现有技术存在的难以达到对电网局部故障脆弱性定量分析的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述基于潮流介数的大电网脆弱性评估方法，包括以下步骤：

步骤S1，截取待分析区域的电网网络，并建立相应的电网网络模型；

步骤S2，利用复杂网络理论分析截取的电网网络的电网拓扑结构；

步骤S3，基于所述电网网络模型，根据所述电网拓扑结构计算电网网络的潮流分布，并获取电网网络中各节点和支路的潮流分布；

步骤S4，基于所述电网网络模型，并根据各节点和支路在电网网络中的潮流分布，构建电网局部故障阶段的结构脆弱性评估指标，所述结构脆弱性评估指标包括基于单一发电负荷对线路的潮流介数指标、线路的潮流介数指标和节点的潮流介数指标；

步骤S5，根据所述结构脆弱性评估指标，对电网脆弱性进行评估。