[发明专利]基于拓扑分析的电网薄弱环节自动搜索方法

说明书

本发明公开了基于拓扑分析的电网薄弱环节自动搜索方法，包括以下步骤：构建电网图论模型、简化电网图论模型、辨识电网初始薄弱环节、辨识电网设备停运后薄弱环节、形成电网薄弱环节搜索结果。与现有技术相比大大提高电网薄弱环节智能辨识水平，不在局限于某一类方法，吸取多种算法的优势，降低大型计算对硬件设备的要求，在规模、速度和决策方面都达到在线工程应用的要求，为电网运行人员应对当前灵活多变的大电网提供强有力技术支撑。

技术领域

本发明涉及电网运行安全分析技术领域，尤其涉及基于拓扑分析的电网薄弱环节自动搜索方法。

背景技术

在电力系统中，电网某些设备如果发生故障，会造成电网负荷损失、电网解列等构成电网事件等级风险的，这些设备集合一般称作电网薄弱环节。电网薄弱环节可由输电线路或变压器设备灵活组合，具体设备个数依据实际电网情况而定，一般根据标准，故障设备集合最多是2个，而随着特高压电网快速发展，跨区互联大电网形成，电网薄弱环节设备集合在实际电网中可以是3个或者4个甚至更多。

在某些区域的电力系统中，220kV及以上电网一般以闭环方式运行，属于环形网络，供电路径呈现多元化，电网薄弱环节灵活多变；110kV及以下电网以开环方式运行，属于树型网络，供电路径一般都是双路互备方式，电网薄弱环节较为固定，电网薄弱环节搜索主要面向220kV及以上环形电网。

在实际电力调度工作中，调控人员更多关注已知的电网薄弱环节，针对安全裕度低的会提前做好预案分析，但是面对当前灵活多变的大电网，是难于掌控所有薄弱环节，任一设备检修停役都会产生新的薄弱点，给电网带来新的运行风险，能够及时辨识新的电网薄弱环节对大电网安全控制具有重要意义。

从图论视角出发，如果把电网看作为一张连通图，那么薄弱环节就是图中边割集，以不构成孤立电网为条件即可从拓扑角度对电网薄弱环节进行搜索辨识。目前通过地理分区、边界优化、K最短路径搜索等方法来辨识电网薄弱环节研究较多，但是能够真正投入实际工程应用没有，即在4000节点电网中搜索结果覆盖完整、搜索速度控制在1分钟，满足用户在线使用。因此，急需从实际工程应用的角度，构建一套具有普遍性、准确性高、速度快的电网薄弱环节智能搜索方法。

发明内容

本发明的目的是为了提高电网薄弱环节智能辨识水平，提供一种基于拓扑分析的电网薄弱环节自动搜索方法来解决上述问题。

本发明是通过以下技术方案实现：

基于拓扑分析的电网薄弱环节自动搜索方法，包括以下步骤：

步骤一：构建电网图论模型；

步骤二：简化电网图论模型；

步骤三：辨识电网初始薄弱环节；

步骤四：辨识电网设备停运后薄弱环节；

步骤五：形成电网薄弱环节搜索结果。

进一步的，步骤一中，构建电网图论模型的具体方法如下：

将电网一次设备、拓扑信息和量测信息按计算机图论中的“顶点”和“边”进行转换，形成电网图论模型。

其中电网一次设备包括区域、厂站、线路、站内设备，站内设备包括母线、断路器、闸刀、变压器、量绕组、机组、变压器绕组、线路端点，电网量测数据包括有功、无功、开关状态信息，电网拓扑信息指设备逻辑连接关系，包括厂站从属于地区，站内设备从属于厂站，厂站外部连通是通过线路端点从属于线路实现，厂站内部不同电压等级之间连通是通过变压器绕组从属于变压器实现，其他设备通过拓扑节点实现连通。

引入“虚拟顶点”和“虚拟边”的概念，结合电网运行特性和电网接线方式，对每类设备进行定制化转换，保障建模后图论的“顶点”和“边”能够完整体现电网运行原始形态，便于进行设备状态变化仿真。

进一步的，步骤二中，简化电网图论模型的具体方法如下：