[发明专利]基于规范切的电力系统脆弱断面识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统静态安全分析与在线监视技术领域，具体讲，涉及基于规范切的电力系统脆弱断面识别方法。

背景技术

为了保证电力系统的安全稳定运行，需要实时分析和监视表征系统安全性的一些重要特征。关键断面是表征系统安全性的一种重要形式。因此多年以来，关键断面一直是电网分析和调度人员关注的焦点之一，其识别方法在电网的发展过程中也得到了很大的发展。

目前对于电力系统中关键断面的识别方法主要包括以下三类：

1.基于区域间联络线的输电断面识别方法。这类方法通常根据系统的地域特征、所属行政区域，结合运行人员的经验人工选择区域间的联络线组成输电断面。在电网互联的初期，各区域之间的网络联系比较薄弱，此时电网结构仍比较清晰，利用该方法识别输电断面简单，快速，实际应用较多。但是随着互联电网的规模日益增大，区域间联络逐渐增强，运行方式更加灵活多变，这种方法识别出的输电断面有可能并不充分和准确。

2.基于支路开断试验的输电断面识别方法。这类方法旨在通过开断过载支路的试验，筛选出受潮流影响较大的线路组合构成断面。这类断面在支路过载跳闸后存在着遭受较大潮流转移的威胁，存在引发连锁跳闸故障的安全隐患。但是该方法识别出的输电断面依赖于开断支路的选择，选择不同的支路进行开断试验，可能得到不同的输电断面，存在很大的局限性。

3.基于拓扑结构的关键断面识别方法。这类方法从复杂网络的观点出发，将电力系统转化为由点和边组成的拓扑模型，进而利用复杂网络理论识别由少数线路组成的断面，这些线路发生故障时将使大多数节点间最短路径变大，使系统变得脆弱。但是这类方法只涉及系统的物理结构，没有计及潮流的影响，随着电网运行方式的变化和大范围潮流的调整，该方法识别出的关键断面有可能并不充分和准确。

上述方法应用于如今运行方式更加灵活多变的互联电网时，识别出的断面都可能不准确。电力系统中存在着一种与电网实时潮流分布密切相关的脆弱断面，该断面由物理结构上联系较弱的线路组成，同时这些线路在系统中潮流输送较大。当该断面内的线路发生故障时极易破坏电网的输电通道，引起系统内潮流转移，容易发生支路过载等安全稳定问题，危及系统的安全运行。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种识别电力系统脆弱断面的快速方法，对制定有效的预防控制措施和解列控制策略具有重要指导意义，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于规范切的电力系统脆弱断面识别方法，包括如下步骤：

第一步：根据脆弱断面识别的需要，计算电网实时潮流，利用基于电气距离和潮流分布的电力系统支路赋权方法，建立适用的电力系统图论模型；

第二步：建立该抽象模型拉普拉斯矩阵和度矩阵，并计算拉普拉斯矩阵关于度矩阵的最小非零特征值及其对应的特征向量；

第三步：根据该特征向量提供的方向将系统中的节点分为两组，形成对应的分割指示向量，启发式地搜索该向量对应的断面；

第四步：根据脆弱断面中的线路物理结构上联系较弱，而在系统中潮流输送较大的特点，基于规范切方法构建关于分割指示向量的目标函数，并对每一个分割指示向量计算目标函数值；

第五步：筛选出使目标函数取得最小值的分割指示向量，该向量对应的断面就是脆弱断面。

利用基于电气距离和潮流分布的电力系统支路赋权方法具体为：含有n个节点和m条边的图论模型G＝(V，E，W)，V是顶点集，对应实际系统中的母线、发电机、负荷，E是边集，对应连接母线的支路，包括线路和变压器，W是权矩阵，权矩阵元素w_ij为连接节点v_i和v_j的边的权重；利用基于电气距离和潮流分布的电力系统支路赋权方法对支路赋权：

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