基于多屬性分析的電力系統(tǒng)線路脆弱度評估系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于多屬性分析的電力系統(tǒng) 線路脆弱度評估系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，電力系統(tǒng)大停電事故在世界范圍內(nèi)的頻繁發(fā)生，造成了嚴(yán)重的社會影響 和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，引起了人們對電網(wǎng)連鎖故障傳播機(jī)理和電力系統(tǒng)脆弱性的關(guān)注。大停 電事故初期往往是少量元件相繼故障，在事故擴(kuò)大階段則與電力系統(tǒng)中的脆弱環(huán)節(jié)有密切 的聯(lián)系。因此，從預(yù)防大停電事故的角度出發(fā)，辨識電力系統(tǒng)中的脆弱線路對加強(qiáng)該區(qū)域的 拓?fù)浞€(wěn)定性、提高電力系統(tǒng)的可靠性、降低大規(guī)模停電事故的發(fā)生概率具有重要的指導(dǎo)作 用。
[0003] 針對線路的脆弱度評估，國內(nèi)外也開展了一系列的研究工作，但是現(xiàn)有的技術(shù)中， 卻通常只是對單一指標(biāo)進(jìn)行研究計算，所以容易導(dǎo)致線路脆弱度的誤判。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出基于多屬性分析的電力系統(tǒng)線路脆弱度評估系 統(tǒng)及方法。
[0005] 基于多屬性分析的電力系統(tǒng)線路脆弱度評估系統(tǒng)，包括EMS信息獲取模塊、線路拓 撲重要度計算模塊、線路關(guān)聯(lián)系數(shù)計算模塊、經(jīng)濟(jì)損失計算模塊、隱性故障率計算模塊、線 路綜合脆弱度計算模塊和脆弱線路篩選模塊；
[0006] 所述EMS信息獲取模塊，用于通過與EMS系統(tǒng)通信，獲取電力系統(tǒng)中各線路的潮流 信息及歷史信息;所述線路的潮流信息包括:正常運行時線路的視在功率和電力系統(tǒng)發(fā)生 故障時線路的視在功率;所述線路的歷史信息包括:線路的失效時間、線路的搶修次數(shù)、線 路的總檢修次數(shù)、線路從誤動到恢復(fù)的時間、線路從拒動到恢復(fù)的時間。
[0007] 所述線路拓?fù)渲匾扔嬎隳K，用于根據(jù)電力系統(tǒng)中線路的潮流信息、線路的歷 史信息、線路的介數(shù)和線路兩個端點的帶權(quán)重度數(shù)得到各線路的拓?fù)渲匾戎笜?biāo)；
[0008] 所述線路關(guān)聯(lián)系數(shù)計算模塊，用于根據(jù)電力系統(tǒng)中的線路的視在功率比重、斷開 該線路前后其他線路的視在功率、以及斷開該線路后其他線路的過負(fù)荷裕度，計算各線路 的關(guān)聯(lián)系數(shù)指標(biāo)；
[0009] 所述經(jīng)濟(jì)損失計算模塊，用于根據(jù)電力系統(tǒng)中斷開某一線路所造成的一級負(fù)荷的 有功功率損失、二級負(fù)荷的有功功率損失和二級負(fù)荷的有功功率損失計算斷開線路所造成 的經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)；
[0010]所述隱性故障率計算模塊，用于根據(jù)線路的硬件故障引起的繼電保護(hù)失效概率和 斷開該線路后的潮流隱性故障率計算得到各線路的隱性故障率指標(biāo)；
[0011]所述線路綜合脆弱度計算模塊，用于建立綜合脆弱度指標(biāo)函數(shù)，將線路的拓?fù)渲?要度指標(biāo)、線路的關(guān)聯(lián)系數(shù)指標(biāo)、線路的經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)和線路的隱性故障率指標(biāo)作為綜合 脆弱度指標(biāo)函數(shù)的輸入數(shù)據(jù)，計算得到各線路的綜合脆弱度指標(biāo)；
[0012] 所述脆弱線路篩選模塊，用于根據(jù)各線路的綜合脆弱度指標(biāo)計算得到線路的臨界 脆弱度指標(biāo)，將電力系統(tǒng)中綜合脆弱度指標(biāo)大于線路的臨界脆弱度指標(biāo)的線路作為重點監(jiān) 控的線路，即得到電力系統(tǒng)中的脆弱線路。
[0013] 所述線路拓?fù)渲匾扔嬎隳K包括:線路狀態(tài)監(jiān)控單元、設(shè)備檢修記錄單元、可靠 性權(quán)重生成單元和線路拓?fù)渲匾扔嬎銌卧?br>[0014] 所述線路狀態(tài)監(jiān)控單元，用于根據(jù)電力系統(tǒng)中線路的潮流信息判斷線路是否失 效，即是否短路或斷路，并記錄線路的失效時間；
[0015] 所述設(shè)備檢修記錄單元，用于根據(jù)電力系統(tǒng)中線路的歷史信息得到線路的搶修次 數(shù)和線路的總檢修次數(shù)并記錄；
[0016] 所述可靠性權(quán)重生成單元，用于根據(jù)線路的失效時間計算線路的失效概率，根據(jù) 線路的搶修次數(shù)和線路的總檢修次數(shù)計算得到線路的故障嚴(yán)重率，根據(jù)線路的失效概率和 線路的故障嚴(yán)重率計算出各線路的可靠性權(quán)重；
[0017] 所述線路拓?fù)渲匾扔嬎銌卧?，用于根?jù)線路的可靠性權(quán)重計算得到線路兩個端 點的帶權(quán)重度數(shù)，根據(jù)線路的介數(shù)和線路兩個端點的帶權(quán)重度數(shù)得到出各線路的拓?fù)渲匾?度指標(biāo)。
[0018] 所述隱性故障率計算模塊包括硬件故障率計算單元、潮流隱性故障率計算單元和 隱性故障率計算單元；
[0019] 所述硬件故障率計算單元，用于根據(jù)線路從誤動到恢復(fù)的時間和線路從拒動到恢 復(fù)的時間計算得到該線路由硬件故障引起的繼電保護(hù)失效概率；
[0020] 所述潮流隱性故障率計算單元，用于根據(jù)電力系統(tǒng)中斷開某一線路所造成的潮流 信息的變化計算該線路斷開后的潮流隱性故障率；
[0021] 所述隱性故障率計算單元，用于根據(jù)線路的硬件故障引起的繼電保護(hù)失效概率和 斷開該線路后的潮流隱性故障率計算得到各線路的隱性故障率指標(biāo)。
[0022] 采用基于多屬性分析的電力系統(tǒng)線路脆弱度評估系統(tǒng)進(jìn)行線路脆弱度評估的方 法，包括以下步驟：
[0023]步驟1:通過與EMS系統(tǒng)通信，獲取電力系統(tǒng)中各線路的潮流信息及歷史信息；
[0024] 步驟2:根據(jù)電力系統(tǒng)中線路的潮流信息、線路的歷史信息、線路的介數(shù)和線路兩 個端點的帶權(quán)重度數(shù)得到各線路的拓?fù)渲匾戎笜?biāo)；
[0025] 步驟2.1:根據(jù)電力系統(tǒng)中線路的潮流信息判斷線路是否失效，即是否短路或斷 路，并記錄線路的失效時間；
[0026] 步驟2.2:根據(jù)電力系統(tǒng)中線路的歷史信息得到線路的搶修次數(shù)和線路的總檢修 次數(shù)并記錄；
[0027] 步驟2.3:根據(jù)線路的失效時間計算線路的失效概率；
[0028] 步驟2.4:根據(jù)線路的搶修次數(shù)和線路的總檢修次數(shù)計算得到線路的故障嚴(yán)重率；
[0029] 步驟2.5:根據(jù)線路的失效概率和線路的故障嚴(yán)重率計算出各線路的可靠性權(quán)重；
[0030] 步驟2.6:根據(jù)線路的可靠性權(quán)重計算得到線路兩個端點的帶權(quán)重度數(shù)；
[0031] 步驟2.7:根據(jù)線路的介數(shù)和線路兩個端點的帶權(quán)重度數(shù)得到出各線路的拓?fù)渲?要度指標(biāo)。
[0032] 所述根據(jù)線路的介數(shù)和線路兩個端點的帶權(quán)重度數(shù)得到出各線路的拓?fù)渲匾?指標(biāo)的具體方法為：
[0033] 所述線路i的拓?fù)渲匾戎笜?biāo)&的計算公式為：
其中，p 和q為線路i的兩個端點，LP為與節(jié)點p相連的線路的集合，Lq為與節(jié)點q相連的線路的集合， η為線路1的可靠性權(quán)重，r。為線路〇的可靠性權(quán)重，nlt為線路i被網(wǎng)絡(luò)中所有發(fā)電機(jī)與負(fù)荷 之間最短路徑經(jīng)過的次數(shù)，α為線路兩個端點帶權(quán)重度數(shù)的權(quán)重，β為線路介數(shù)的權(quán)重。
[0034] 步驟3:根據(jù)電力系統(tǒng)中的線路的視在功率比重、斷開該線路前后其他線路的視在 功率、以及斷開該線路后其他線路本身的過負(fù)荷裕度，計算各線路的關(guān)聯(lián)系數(shù)指標(biāo)；
[0035] 所述根據(jù)電力系統(tǒng)中的線路的視在功率比重、斷開該線路前后其他線路的視在功 率、以及斷開該線路后其他線路本身的過負(fù)荷裕度，計算各線路的關(guān)聯(lián)系數(shù)指標(biāo)的具體方 法為：
[0036]所述線路i的關(guān)聯(lián)系數(shù)指標(biāo)γ i的計算公式為：
為線路i的視在功率比重，Slb(3為線路i斷開前線路i的視在功率，St。為電力系統(tǒng)中所有線路 總的視在功率，η為該電力系統(tǒng)中線路的總數(shù)目，ken
為線路i斷開后線路k 的過負(fù)荷裕度，Slkb是線路i斷開前線路k的視在功率，Slka是線路i斷開后線路k的視在功率， Skmax為線路k可承受的極限視在功率。
[0038] 步驟4:根據(jù)電力系統(tǒng)中斷開某一線路所造成的一級負(fù)荷的有功功率損失、二級負(fù) 荷的有功功率損失和二級負(fù)荷的有功功率損失計算斷開線路所造成的經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)；
[0039] 所述根據(jù)電力系統(tǒng)中斷開某一線路所造成的一級負(fù)荷的有功功率損失、二級負(fù)荷 的有功功率損失和二級負(fù)荷的有功功率損失計算斷開線路所造成的經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)的具體 方法為：
[0040] 所述斷開線路i所造成的經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)Wi的計算公式為:Wi= ω 4^6+ω 2P2ie+ω 3P3le，其中，ω:為斷開某一線路所造成的一級負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重，ω2為斷開某一線路所 造成的二級負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重，ω 3為斷開某一線路所造成的三級負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重， Pm為斷開線路i所造成的一級負(fù)荷的有功功率損失的標(biāo)么值，Ρ&為斷開線路i所造成的二 級負(fù)荷的有功功率損失的標(biāo)幺值，P&為斷開線路i所造成的三級負(fù)荷的有功功率損失的標(biāo) 幺值。
[0041] 步驟5:根據(jù)線路的硬件故障引起的繼電保護(hù)失效概率和斷開該線路后的潮流隱 性故障率計算得到各線路的隱性故障率指標(biāo)；
[0042]步驟5.1:根據(jù)線路從誤動到恢復(fù)的時間和線路從拒動到恢復(fù)的時間計算得到該 線路由硬件故障引起的繼電保護(hù)失效概率；
[0043]所述線路i由硬件故障引起的繼電保護(hù)失效概率Pu的計算公式為：/? =1-6'其 為線路i從誤動到恢復(fù)的時間，t12為線路i從拒動到恢復(fù)的時間，t為預(yù)
，. 測的時間；
[0044] 步驟5.2:根據(jù)電力系統(tǒng)中斷開某一線路所造成的潮流信息的變化計算該線路斷 開后的潮流隱性故障率；
[0045] 所述線路i斷開后的潮流隱性故障率Pl2的計算公式為：
其中，sihaS與線路i相連的線路h在線路i斷開后的視在功率，sihb為與線路i相連的線路h在 線路i斷開前的視在功率，nlh為該電力系統(tǒng)中與線路i連接的線路數(shù)目，Shmax為與線路i相連 的線路h的極限視在功率，6,為與線路i相連的線路的集合；<