[发明专利]一种基于电气DebtRank算法的电力系统脆弱线路辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于电气DebtRank算法的电力系统脆弱线路辨识方法。本发明首先建立电力系统对偶拓扑模型，将电力系统中的线路对应为对偶拓扑模型中的节点，线路间连接的关系对应为对偶拓扑模型的边；然后，将线路的正常状态、重载状态以及故障状态这三种状态计入脆弱线路的识别过程，提出一种考虑线路潮流和网络拓扑结构的电气DebtRank算法来识别电力系统脆弱线路；最后，通过电力系统连锁故障仿真对比分析，证明电气DebtRank算法所辨识的脆弱线路与已有方法相比对电力系统的影响更大。本发明能够识别电力系统中的脆弱线路，加强和保护这些脆弱线路，可以有效预防因由薄弱环节引发的连锁故障，能为避免大停电事故的发生提供一定的参考价值。

技术领域

本发明涉及电网线路脆弱性评估领域，特别涉及一种基于电气DebtRank算法的电力系统脆弱线路辨识方法。

背景技术

随着电力系统规模和结构复杂性的增加，电力系统的安全稳定问题愈加凸显，大规模停电会造成严重的社会经济损失。停电事故往往是由电力系统中关键节点或关键线路故障引发级联故障导致，在电力系统的运行、控制和维护过程中因操作失误或运行错误会导致线路中断，电力线路中断进而会影响其他元件，导致级联故障，且线路中断发生的概率比节点中断概率更高，因此关键线路的辨识对防控大停电事故和响应停电事件有着重要意义。

关键线路也称为“脆弱线路”，表示运行状态改变对系统影响大、更容易导致级联故障、显著增加系统脆弱性的线路。现有对于电力系统脆弱线路辨识的研究方法主要分为两类，一类是基于系统运行状态的辨识方法，另一类是基于系统网络拓扑结构的辨识方法。系统运行状态的脆弱线路辨识以潮流计算为基础，通过仿真推演系统状态的发展趋势来判断系统的脆弱性，实现电网脆弱线路辨识。系统网络拓扑结构的脆弱线路辨识方法主要基于复杂网络理论，应用度、介数等指标或结合电气特性改进指标或更新指标权重对脆弱线路进行辨识，或评估移除线路或改变线路运行状态对系统网络的影响以衡量线路的脆弱性。

现有对电力系统进行脆弱线路辨识的方法考虑线路存在运行正常与故障两种状态在连锁故障中的影响及对线路自身参数的影响，然而在电力系统中，线路由正常状态过渡到完全的故障状态之间往往具有一个过渡过程。因此在考虑线路过渡过程的情况下，使用电气DebtRank算法来识别电力系统脆弱线路就尤为迫切和重要。

发明内容

针对技术背景存在的问题，本发明提出了一种基于电气DebtRank算法的电力系统脆弱线路辨识方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：首先以实际电网中的线路对应为对偶拓扑模型中的节点，线路间通过节点形成的关系为对偶模型的边，建立电力系统对偶拓扑模型；然后，针对电力系统的复杂网络特性及线路潮流，定义了线路的三种状态正常状态、重载状态以及故障状态，提出了一种考虑线路潮流和网络拓扑结构的电气DebtRank算法。

为了实现上述目的，采用如下技术方案来实现：

步骤1：对电力系统进行对偶建模，将电力系统中的线路对应为对偶拓扑模型中的节点，每一条实际线路都用对偶拓扑模型中一个节点表示；以实际电网中输电线路间通过节点形成的关系为对偶模型的边；为体现电力系统电气性能，将输电线路潮流方向定义为拓扑图中边的方向，建立电网有向对偶图；

步骤2：电气DebtRank算法的电力系统脆弱线路排序研究；

2-1：定义线路的三种状态：正常状态、重载状态、故障状态；

电力系统线路的故障率与线路负载率相关，线路中潮流增加会使线路负载率增大，进而导致线路发热增加，故障的概率增大，线路潮流越过热稳定极限，线路停运概率增大，设定的三种状态分别为正常状态U、不正常状态D和故障状态F，根据电力系统线路运行状态，将线路的负载率作为运行状态评估指标，当线路处于重载状态时，由于线路负载率升高，线路处于运行但运行状态不佳的状态，故可定义电气DebtRank算法中的不正常状态为重载状态O。