[发明专利]一种电力系统节点可靠性评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种电力系统节点可靠性评估方法及系统。方法包括：S1、收集电力系统各节点和线路参数信息；S2、添加电力系统中各节点的约束；S3、设置初始故障k值为1；S4、以最小化各个故障场景下节点的功率不平衡量为优化目标，在步骤S2获得的约束条件下，求解优化模型得到各节点的切负荷数据；S5、根据切负荷数据判断该节点的N‑k安全约束是否满足，若不满足约束，则计算该节点的可靠性指标；S6、进行下一负荷节点的计算，直到所有负荷节点的可靠性指标均计算完毕。本发明在无需引入其他变量的前提下通过故障严重程度直接推得节点的可靠性，建立了节点N‑k安全约束与可靠性之间的直接联系，为电力系统可靠性评估提供了一个全新的视角。

技术领域

本发明涉及电力系统可靠性评估技术领域，更具体地说，特别涉及一种电力系统节点可靠性评估方法及系统。

背景技术

N-1安全准则是衡量电力系统稳定性的重要手段，其含义在于系统中任意一个设备因故障或计划退出运行时，不影响整个电网的安全稳定供电，包括所有节点不切负载、所有线路不过负荷、电压和频率均在允许范围之内，能够满足电能质量的要求。随着可再生能源的大量并网，系统中负荷的复杂性日益提升，电网的安全稳定运行面临着极大的挑战，原有N-1安全准则已经无法保证系统的供电可靠性，N-k安全准则应运而生。相较于传统N-1安全准则，N-k安全准则适用于因极端天气、随机攻击或蓄意攻击导致系统中多个元件故障的场景。

然而，k值每增加1，因提升系统可靠性而带来的投资成本将会呈指数级增长，且通常情况下仅仅是其中部分关键节点有提高可靠性的需求，而不是将所有的负荷节点用同样的可靠性标准对待。当前对N-k安全准则的研究都是从系统整体的角度考虑，而忽略了不同节点可靠性需求的差异性。此外，当前研究中关于多个故障的成因绝大多数都来自于因单一故障引发的连锁反应，最终导致系统中k个元件故障，而忽略了极低概率事件的影响，即系统遭受攻击而同时出现k个元件故障的场景。为此，有必要开发一种考虑改进的N-k安全准则的电力系统节点可靠性评估方法及系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力系统节点可靠性评估方法及系统，以克服现有技术所存在的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电力系统节点可靠性评估方法，该方法基于改进的N-k安全准则实现，改进的N-k安全准则定义为电力系统中同时有任意k个元件因故障或计划退出运行，若某节点处负载需求仍能得到满足，则称该节点满足节点的N-k安全准则，该方法包括以下步骤：

S1、收集电力系统各节点和线路参数信息；

S2、添加电力系统中各节点的功率平衡约束、直流潮流方程约束、线路潮流限制约束、发电量约束、功角约束以及功率不平衡量约束，并从第一个负荷节点开始循环；

S3、设置初始故障k值为1，k故障元件数；

S4、以最小化各个故障场景下节点的功率不平衡量为优化目标，以电力系统中的发电机发电量、线路潮流、节点的电压功角、节点的功率不平衡量为决策变量，在步骤S2获得的约束条件下，通过GUROBI求解器求解优化模型，得到各节点的切负荷数据；

S5、根据切负荷数据判断该节点的N-k安全约束是否满足，若不满足约束，则计算该节点的可靠性指标，且该节点的指标不再更新；若满足约束，则故障等级升级，并重复步骤S4，直至计算出该负荷节点的可靠性指标；

S6、进行下一负荷节点的计算，并返回步骤S3，直到所有负荷节点的可靠性指标均计算完毕。

进一步地，所述步骤S1中电力系统总的发电能力大于其负载需求，每个节点的发电机注入功率等于该节点处所连的所有发电单元的功率之和，线路参数包含系统拓扑、传输容量上限以及线路导纳。

进一步地，所述步骤S4中得到的各节点的切负荷数据为故障场景下各节点的最小切负荷量。