[发明专利]一种连锁故障多阶段动态博弈防御方法

摘要

本发明公开了一种应用在电力系统中的连锁故障多阶段动态博弈防御方法，其特征是首先设定博弈过程阶段总数以及故障方和防御方所处阶段数初始值；再依次经过计算有限理性故障方在所处阶段采取各行动的概率、后果以及风险系数，生成确定性策略集合和风险性策略集合；规定有限理性故障方选择策略顺序；判断有限理性故障方采取的行动是否造成线路过负荷或功角失稳，完全理性防御方根据判断结果可选择采取基于直流潮流灵敏度的过负荷控制或基于扩展等面积原则的稳定控制；判断是否满足博弈过程的结束条件；最后计算有限理性故障方和完全理性防御方防御方收益函数；结束多阶段动态博弈防御过程。本发明实现了对连锁故障的阻断，防止大停电事故发生。

主权项

一种连锁故障多阶段动态博弈防御方法，其特征是所述方法按如下步骤进行：步骤1、在一次连锁故障多阶段动态博弈过程中，规定故障方先采取行动，防御方后采取行动，双方行动交替进行；将故障方和防御方的一次行动组合作为一个阶段，定义D为设定的博弈过程的阶段总数，用d表示故障方和防御方处于第d个阶段，d的初始值取1；步骤2、根据当前电力系统的运行工况，计算有限理性故障方在第d个阶段采取各行动的概率和后果并进一步计算在第d个阶段采取各行动的风险系数将概率为1的行动归入确定性策略集合，将概率不为1且风险系数大于设定值R0的行动归入风险性策略集合；所述有限理性故障方在第d个阶段采取各行动的概率的求解按如下过程进行：①当有限理性故障方在第1个阶段采取行动时，d＝1时，首先分别计算各个线路的线路单位长度老化失效故障率λo和线路单位长度偶然失效故障率λw；所述线路单位长度老化失效故障率λo是根据当前运行工况下线路的运行年限，在通过历史统计数据得到的线路老化失效故障率曲线中获得对应值；所述线路单位长度偶然失效故障率λw为：λw(z)=(1-ϵ)N1+N2N1λ‾z=0ϵN1+N2N1λ‾z=1---(1)]]>式(1)中，ε为线路在恶劣天气下的故障比率，N1为正常天气持续时间，N2为恶劣天气持续时间，为线路单位长度故障率的平均值，z表示线路所处的天气状况，其中z＝0表示正常天气，z＝1表示恶劣天气；线路单位长度故障率λ为：λ＝λo+λw；由式(2)得到有限理性故障方在第1个阶段采取第m个行动的概率为：p1m1=λmLenmΣm∈LλmLenm---(2)]]>式(2)中，λm为线路m的单位长度故障率，Lenm为线路m的长度，L为系统所有线路的集合；②当有限理性故障方在后续阶段采取行动时，即d∈[2,D]时，分别计算线路严重过载时有限理性故障方在后续阶段采取行动的概率和线路未严重过载时有限理性故障方在后续阶段采取行动的概率，所述线路严重过载是指线路当前潮流大于或等于线路潮流极限值，线路未严重过载是指线路当前潮流小于线路潮流极限值；(a)、当线路m发生严重过载时，有限理性故障方在后续阶段采取行动的概率为：p1md=1---(3)]]>(b)、当线路m未发生严重过载时，有限理性故障方在后续阶段采取行动的概率需考虑潮流转移引起线路停运的概率、隐性故障引起线路停运的概率和其他不明原因因素引起线路停运的概率；潮流转移引起线路m停运的概率为：p1m1d=1-p1m1Fmax,m-Fmax,mnormal×Fm+p1m1Fmax,m-Fmax,mnormalFmax,m-Fmax,mnormalFmax,mnormal≤Fm≤Fmax,m---(4)]]>式(4)中Fm为线路m当前的潮流值，和分别为线路m的潮流正常值的上下限，Fmax,m为线路m的潮流极限值；隐性故障引起线路m停运的概率为：p1m2d=pmis_b+pmis_d---(5)]]>式(5)中，pmis_d为断路器误动概率，pmis_d的取值来源于历史统计数据，pmis_b为保护误动概率，并由式(6)计算获得：pmis_b=(3Zset-Zk)2Zset×pZ,Zset≤Zk≤3Zset---(6)]]>式(6)中，Zset为整定阻抗，Zk为测量阻抗，pZ为保护最大误动概率；其他不明原因因素引起线路m停运的概率记为是根据经验设定；有限理性故障方在后续阶段采取第m个行动的概率如式(7)所示：p1md=p1m1d+p1m2d+p1m3d---(7);]]>步骤3、有限理性故障方在第d个阶段生成的策略集合中选择一个策略作为第d次行动，策略选择的顺序为：首先选择确定性策略集合中所有的策略，如果确定性策略集合为空，则按照风险系数由大到小的顺序在风险性策略集合中选择一个策略；步骤4、判断第d次行动是否会造成线路过负荷或功角失稳，若出现线路过负荷，则完全理性的防御方采取基于直流潮流灵敏度的过负荷控制，直至消除过负荷，并进入步骤5；若出现功角失稳，则完全理性的防御方采取基于扩展等面积原则的稳定控制，直至消除功角失稳，进入步骤6；若未出现线路过负荷和功角失稳，则进入步骤5；步骤5、判断有限理性故障方所处的阶段是否达到预先设定的阶段总数D，若未达到，则d＝d+1，并返回步骤2，若达到，进入步骤6；步骤6、分别计算有限理性故障方各阶段行动造成的停电损失P1d和完全理性防御方各阶段行动产生的控制代价结合有限理性故障方在各阶段行动的概率分别计算出有限理性故障方和完全理性防御方的收益函数u1和u2；步骤7、多阶段动态博弈防御过程结束。