[发明专利]基于级联失效模拟的电网系统构建优化方法

说明书

本发明提供一种基于级联失效模拟的电网系统构建优化方法，首先设计待构建电网系统的初始网络模型，然后对包含失效链路的网络模型进行级联失效模拟，包括电流的重分配和链路状态的更新，得到级联失效后的网络模型，最后根据级联失效后的网络模型判断初始网络模型是否符合设计要求；本发明考虑现实中电网级联失效时的时间延迟特性和级联失效过程中电网的自动恢复功能，在研究设计的同时通过级联失效的网络模型从电流的角度进行了实现，增加现实意义。作用于现实电网的构建过程，同时也可用于对已有电网的安全性检测，在构建现实电网时，可以使用本发明来检验设计的电网是否符合建造的需求。

技术领域

本发明涉及电网系统级联失效技术领域，具体涉及一种基于级联失效模拟的电网系统构建优化方法。

背景技术

在日常生活中，电网越来越占据重要的位置，人们的日常生活离不开电网，许多重要的活动也离不开电力的支持，一旦电网发生故障，则会造成很严重的后果。同时，电网故障为电网的构建提供了难题，构建电网时，构建电网需要考虑的因素有很多，如经济，环保等，而首要考虑的是电网的安全问题，电网的安全是底线。电网在运行中出现了重大故障，不仅会产生后续的影响，也会浪费构建电网时使用的资源，因此在构建电网系统的过程中，确保电网的安全是构建的重点。不论是为了减少损失还是为了对构建电网系统提供帮助，都需要详细了解电网的级联失效过程，这样才能够提出切实有效的方法。

电网的级联失效的简要过程为电网中的部分节点/链路发生失效会影响临近的节点/链路，临近的节点/链路受到失效节点/链路的影响从而发生失效，这些新失效的节点/链路会继续上述对临近节点/链路的影响过程，进而产生级联效应，最终导致失效从小范围扩大到整个网络。

许多研究员从各个不同的角度研究电网的级联失效过程，有的研究级联失效的整体过程，有的研究影响级联失效的因素。在Physica A:Statistical Mechanics and itsApplications期刊中的402卷的169-179页，等人认为在研究拓扑对电网鲁棒性的影响上主要是通过纯拓扑方法来评估的，这种方法无法捕捉电力流的本质。所以他们提出了一个度量，即有效图电阻，用于将电网拓扑与其对蓄意攻击造成的级联故障的鲁棒性联系起来，同时还考虑了电网的基本特性，如根据基尔霍夫定律进行的电流分配，之后为了证明其适用性，将该指标应用于IEEE118母线电力系统，以提高其对级联故障的鲁棒性。等人从拓扑的角度对电网的级联失效进行分析，将在纯拓扑的基础上结合部分电气属性对电网级联失效进行研究，但是结合的电气属性不够深入，并且缺少现实中电网的特性，在实际应用上的价值较为微弱。

在IEEE Transactions on Industrial Electronics杂志的68卷1期的632-641页中Jin等人引入阻抗网络作为描述电路级联故障的原型模型。提出了一种电流再分配方法来分析电路的级联失效机制。提出了开路和短路两种典型故障模式的电流再分配系数，以确定故障元件对其余元件的影响。进一步引入健康置信值来评估阻抗网络的健康状态，最后通过实例来说明级联失效行为并验证提出的级联失效模型的有效性。Jin等人结合了电网中的部分特性，并提出了一种电流重分配的机制，但是并没有明显的结合一些现实电网的除了电功率，电流等电气属性外的其他属性，而且并没有加入一些现实中电网发生失效时可能会出现的现象，具有的现实意义较为微弱。

在IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics:Systems杂志的51卷1期的400-411页中Huang等人考虑级联失效与恢复过程，包括修复故障节点的顺序方式，Huang等人主要研究级联失效后的恢复，但是在这之前需要先设计一个级联失效模型作为研究对象，考虑到在现实中电网发生级联失效时可能会被工作人员发现并进行修复，或者电网自动进行调节，提前终止级联失效，以此来减少损失。因此在级联失效的模型中简单加入了自动恢复的机制以此设计了一个新的失效模型并使用。Huang等人在研究当中使用的考虑了电网级联失效过程中的自恢复，但并没有将其作为重点深入研究，仅仅提出了设想，并没有考虑电网如何进行调度从而实现节点/链路的自恢复。

发明内容