[发明专利]一种小世界电网连锁故障抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于电气领域，涉及一种故障抑制方法，尤其是涉及一种小世界电网连锁故障抑制方法。

背景技术

目前频发的大停电事故引起了人们的关注，不少研究人员根据复杂网络理论分析了电力网络的脆弱性。研究结果显示，国内外大多数电力网络都具有小世界特性。这种类型的网络结构较为紧密，具有较高的传输效率，但同时也存在固有的结构脆弱性，当连锁故障被触发后故障将以过负荷的形式经由网络中的长程连接实现大范围传播，故障的传播速度较快，影响范围较大。因此针对小世界电网的结构脆弱性研究连锁故障的抑制策略是当前亟需解决的问题。

基于复杂网络理论的连锁故障抑制策略研究尚处于起步阶段。在电力系统中的应用主要是从网络整体的角度考虑，通过减少电网传输负荷总量的方式使系统尽快达到新的平衡。文献首次提出了生成负荷的概念（即节点存在时给系统带来的传输负荷增量），并提出切除生成负荷较高的节点降低系统整体负担，以达到抑制故障规模的目的。文献则根据电力系统的物理特性，将节点进行分类，并采用电气介数作为节点或线路的传输负荷，模拟故障在电网中的传播，通过切除负荷较少而生成电气介数较高的负荷类型节点缩小连锁故障的规模。上述关于连锁故障的抑制策略虽然可以防止故障的大规模扩散，但是忽略了初始故障的具体信息以及故障的传播过程，对任意故障均采用同样的控制策略。因此在抑制连锁故障的过程中被切除的负荷往往过多。

关于复杂网络传播特性的研究指出，根据初始故障的具体位置不同，故障传播的过程与结果会存在较大差异。文献分析了故障在高聚类区域和低聚类区域传播时的差别。其结果显示高聚类区域存在连接结构上的冗余，当故障在该区域传播时，网络结构上的冗余会促进故障在局部的反复感染，从而造成故障传播强度的累积；而低聚类区域中连接结构上的冗余较少，故障的传播强度不会在局部持续累积，但是会导致故障传播范围的扩大。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种通过切除少量的低负荷节点，减少高聚类故障传播子网与电源-负荷节点对间的短距离通路，改变故障潜在感染区域的连接结构，从而防止故障的累积的一种小世界电网连锁故障抑制方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种可有效的降低阈值条件，抑制连锁故障的规模的一种小世界电网连锁故障抑制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种小世界电网连锁故障抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将输电线路以及电网中的变压器抽象成网络模型的边，将母线作为节点建立电力系统的网络模型，并以电网稳态时输电线路传输有功潮流的倒数作为权重，为网络拓扑模型的边赋予权重；

步骤2，根据故障的节点编号以及步骤1所建立的网络拓扑模型，由最短路径路由原则确定最短传输路径受到影响的电源-负荷节点对集合，即S(v)；

步骤3，根据步骤1中的网络模型以及步骤2求得的电源-负荷节点对集合S(v)为条件，采用蚁群优化算法求解承载电源-负荷节点对间传输电能的的最优路径，即S(v)中所有节点对之间传输电能的的最优路径集合{l_p，q|(p,q)∈S(v)}，并由此确定各故障传播子网（即确定初始故障的潜在传播对象）；

步骤4，统计网络中每个节点在各个故障传播子网中的生成负荷以排序指标λ对网络中的节点进行排序；

步骤5，切除排序靠前0.2%-3%的节点。

在上述的一种小世界电网连锁故障抑制方法，所述步骤1中带权重网络拓扑模型的建立基于公式：

式一；

其中G为网络的邻接矩阵，w_ij为网络模型中边的权重，其大小为输电线路有功功率的倒数，P_ij为输电线路的稳态潮流。

在上述的一种小世界电网连锁故障抑制方法，所述的步骤3中，采用蚁群优化算法求解最优路径的方法基于公式：