[发明专利]基于映射弹性势能的电网关键支路识别方法

摘要

关键支路的开断会导致电网的安全水平大幅度地降低，因此识别电网的关键支路具有重要实际意义。本发明“基于映射弹性势能的电网关键支路识别方法”，基于电网的映射弹性网模型，计算支路N-1后电网的映射弹性势能的增量，从大到小进行排序，即得到电网支路的关键性排序。分析发现并算例验证，在电网电源和负荷不变的情况下，支路切除后电网的映射弹性势能增量越大，电网的安全水平下降幅度越大，故该支路越关键。本发明可广泛应用于电网的规划、运行方式分析、在线调度等方面。

主权项

1.一种基于映射弹性势能的电网关键支路识别方法，该方法特征在于，包括如下步骤：1）忽略电阻，设交流电网支路L两端节点为i、j，节点电压的相位差为θ_ij，电抗为X_L，当电网无功充沛时，U_i、U_j变化较小，可令则传输的有功为P_L=Csinθ_ij，令k_L=dP_L/dθ_ij，取名为L的映射弹性系数，可得k_L=Ccosθ_ij=P_L/tanθ_ij；2）设弹性网支路l的作用力和伸长分别为F_l、x_l，弹性系数为k_l=dF_l/dx_l，建立L和l的状态量映射关系，即P_L=F_l，θ_ij=x_l，k_L=k_l，根据步骤1），l的状态量关系为F_l=Csinx_l，k_l=Ccosx_l=F_l/tanx_l；3）若θ_ij较小，L的状态量关系可近似线性化，根据步骤1），可得P_L=k_L·θ_ij，k_L=C，根据步骤2），对应的线性l的状态量关系为F_l=k_l·x_l，k_l=C；4）l拉伸后，弹性势能为外力对其做的功，即E_l=∫F_ldx_l，根据步骤2）中l的状态量关系，得到弹性势能根据步骤2）中L和l的状态量映射关系，得到L的映射弹性势能El=PLtanθij2=kL1-cosθijcosθij=cosθij1+cosθij·Pl2KL,]]>且E_l=E_L；5）若θ_ij较小，l、L的状态量都近似为线性关系，根据步骤3）、4），得到l的弹性势能根据步骤2）中的状态量映射关系，得到L的映射弹性势能EL=12PLθij=12kLθij2=PL22kL,]]>且E_l=E_L；6）将电网映射成垂直受力的弹性网，且保持节点、支路的关联关系不变，设点网由n条支路构成，根据势能的叠加特性，电网的映射弹性势能为E_LΣ和E_Li分别为电网和其中第i条支路的映射弹性势能；7）若映射弹性网中所有支路都为线性弹性支路，根据步骤5）、6）中的E_L、E_LΣ公式，得到电网的映射弹性势能P_topi、θ_topi为电网中电源母线节点的注入有功和相位，P_botj、θ_botj为负荷节点的有功负荷和相位；8）根据ELΣ=Σi=1nELi]]>或ELΣ=12Σ(Ptopi·θtopi)-12Σ(Pbotj·θbotj),]]>其中EL=PLtanθij2,]]>得到电网初始的非线性映射弹性势能或近似线性映射弹性势能；9）在不切除电源和负荷，并保持大小、分布不变的情况下，对电网支路依次做N-1，并计算电网潮流；10）根据N-1后的电网潮流，采用公式ELΣ=Σi=1nELi]]>或ELΣ=12Σ(Ptopi·θtopi)-12Σ(Pbotj·θbotj),]]>其中计算映射弹性势能；11）用N-1后的映射弹性势能减去电网初始的映射弹性势能，得到N个映射弹性势能增量；12）对N个映射弹性势能增量从大到小进行排序，得到支路关键性从大到小的排序；13）映射弹性势能增量越大，则在电网当前运行方式下（即电源和负荷保持不变），该支路越关键。