本發(fā)明涉及一種基于聚合理論的預(yù)想事故自動(dòng)選擇方法。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析對(duì)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義，能夠有效防止電力系統(tǒng)大型事故的發(fā)生。完全的靜態(tài)安全分析需要連續(xù)地用交流潮流分析計(jì)算所有可能的預(yù)想事故，但其計(jì)算量太大難以滿足實(shí)時(shí)性的要求。開展預(yù)想事故自動(dòng)選擇的研究對(duì)提高電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析的評(píng)估質(zhì)量，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

傳統(tǒng)的對(duì)于預(yù)想事故選擇的分析通常有直接法和間接法兩類處理方法，前者利用快速近似潮流解或部分網(wǎng)絡(luò)潮流解，直接對(duì)每一預(yù)想事故中的違限支路潮流或違限節(jié)點(diǎn)電壓作出篩選或估值，并根據(jù)估值來對(duì)事故的相對(duì)嚴(yán)重性進(jìn)行排序。然而不能妥善解決速度與精度的矛盾；后者間接的利用某種行為指標(biāo)按每一預(yù)想事故導(dǎo)致后果嚴(yán)重程度排成順序，分析時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)因采用不精確的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算行為指標(biāo)，所帶來的“遮蔽現(xiàn)象”及預(yù)想事故的誤排現(xiàn)象無法排除。此外傳統(tǒng)分析方法僅從潮流的角度對(duì)輸電線路與發(fā)電機(jī)的重要性進(jìn)行評(píng)估和排序，忽略了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)能量傳輸?shù)闹匾饔?，難以滿足全球能源互聯(lián)網(wǎng)背景下對(duì)大電網(wǎng)安全分析實(shí)時(shí)性與精確性的要求。

目前，針對(duì)全球能源互聯(lián)網(wǎng)背景下對(duì)大型互聯(lián)電網(wǎng)的預(yù)想事故分析，現(xiàn)有文獻(xiàn)從輸配協(xié)同的角度提出了考慮配電潮流的輸電網(wǎng)預(yù)想事故分析方法，在分析輸電網(wǎng)預(yù)想事故時(shí)考慮輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的潮流變化。此算法提高了預(yù)想事故分析的精確性，但在配網(wǎng)系統(tǒng)過多、運(yùn)行方式改變時(shí)會(huì)引起通信負(fù)擔(dān)過大等問題。也有現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)預(yù)想事故開斷潮流的計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn)，使其計(jì)算速度滿足大型互聯(lián)電網(wǎng)實(shí)時(shí)性的要求，但是在當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，需重新計(jì)算導(dǎo)納矩陣，增加重復(fù)的計(jì)算量，難以實(shí)時(shí)的展現(xiàn)預(yù)想事故集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于聚合理論的預(yù)想事故自動(dòng)選擇方法，本發(fā)明闡述了聚合理論基本內(nèi)涵，并從集合的角度構(gòu)建了聚合的數(shù)學(xué)模型用于預(yù)想事故分析，通過構(gòu)建開斷介數(shù)指標(biāo)以辨識(shí)預(yù)想事故篩選中的關(guān)鍵線路，并結(jié)合社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法，對(duì)辨識(shí)出來的的輸電線路構(gòu)建聚合體，令其聯(lián)絡(luò)線作為預(yù)想事故集。此算法綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜统绷鞣植嫉挠绊?，且無需進(jìn)行開斷潮流計(jì)算，在保障精度的同時(shí)減少了計(jì)算時(shí)間，適用于大電網(wǎng)安全分析的實(shí)時(shí)性要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于聚合理論的預(yù)想事故自動(dòng)選擇方法，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停鶕?jù)潮流分布計(jì)算各發(fā)電-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的傳輸容量，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電抗矩陣計(jì)算各線路的功率傳輸轉(zhuǎn)移分布因子，取開斷介數(shù)指標(biāo)最高的線路作為開斷線路，并從網(wǎng)絡(luò)移除，直到滿足聚合結(jié)束條件，輸出預(yù)想事故集。

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜁r(shí)，將配電網(wǎng)抽象成聚合后形成的節(jié)點(diǎn)，不改變其外特性的表達(dá)，不考慮發(fā)電廠、變電站的主接線，將節(jié)點(diǎn)分為發(fā)電節(jié)點(diǎn)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，僅計(jì)算發(fā)電節(jié)點(diǎn)與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)間的傳輸容量。

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜁r(shí)，合并同桿并架的輸電線路，不計(jì)并聯(lián)電容支路，消除自環(huán)和多重邊，將變壓器支路、零支路和小阻抗支路的兩端節(jié)點(diǎn)合并。

小阻抗支路是指阻抗小于設(shè)定值的支路。

發(fā)電-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的傳輸容量，僅從發(fā)電節(jié)點(diǎn)注入有功、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)吸收有功，當(dāng)功率不斷增加直到電網(wǎng)中某條線路最早達(dá)到其當(dāng)前潮流，此時(shí)的注入有功功率即是傳輸容量，反映了當(dāng)前潮流分布限制下電網(wǎng)在節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的傳輸容量，其大小由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與潮流分布共同確定。

開斷介數(shù)指標(biāo)用以辨識(shí)預(yù)想事故選擇中的關(guān)鍵線路，對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中的輸電線路依照聚合間聯(lián)絡(luò)線的開斷介數(shù)指標(biāo)大于聚合內(nèi)連接的線路開斷介數(shù)指標(biāo)的原則構(gòu)建聚合體，聚合體內(nèi)部包含的任一線路開斷后對(duì)系統(tǒng)過負(fù)荷的影響甚小。

定義線路l的開斷介數(shù)指標(biāo)cl為

式中，g為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合；d為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；gk.ij為發(fā)電-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)ij對(duì)支路k的功率傳輸轉(zhuǎn)移分布因子，zij為電網(wǎng)在發(fā)電節(jié)點(diǎn)i與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j之間的傳輸容量。

采用基于邊介數(shù)的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法，反復(fù)識(shí)別和刪除社團(tuán)間聯(lián)絡(luò)線來分割電網(wǎng)，不斷從網(wǎng)絡(luò)中剔除開斷介數(shù)指標(biāo)大于設(shè)定值的線路，使其成為聚合體之間的聯(lián)絡(luò)線，直至滿足聚合結(jié)束的啟發(fā)原則以完成聚合體的構(gòu)建。

聚合體間聯(lián)絡(luò)線作為預(yù)想事故集。

聚合結(jié)束條件考慮實(shí)際應(yīng)用，聚合結(jié)束的啟發(fā)原則根據(jù)電網(wǎng)不同運(yùn)行狀況和不同分析要求進(jìn)行選擇。

聚合結(jié)束條件根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定聚合體數(shù)目，以此來控制輸出的預(yù)想事故集的大小，減少不必要的校驗(yàn)所帶來的計(jì)算耗時(shí)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)預(yù)想事故自行選擇的過程，提出了反映開斷后引起系統(tǒng)過負(fù)荷可能性大小的線路開斷介數(shù)指標(biāo)，使用此指標(biāo)借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中的gn社團(tuán)發(fā)現(xiàn)算法，建立了滿足內(nèi)部無擠兌、無制約條件的、電力網(wǎng)絡(luò)中的輸電線路的聚合，使得聚合電網(wǎng)內(nèi)部任一線路開斷后均不會(huì)對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行造成大的影響，對(duì)大系統(tǒng)的安全運(yùn)行分析實(shí)現(xiàn)了降維處理，并將聚合電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線輸出作為預(yù)想事故集，為預(yù)想事故自動(dòng)選擇算法提供了一種新的思路。仿真結(jié)果顯示，本發(fā)明所提方法在確保精確性的基礎(chǔ)之上，大大縮減了運(yùn)行時(shí)間，適用于大電網(wǎng)的在線分析。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明的層次聚類樹示意圖；

圖2是本發(fā)明的預(yù)想事故自動(dòng)選擇算法流程圖；

圖3是本發(fā)明的ieee-30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本發(fā)明使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中在當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，需重新計(jì)算導(dǎo)納矩陣，增加重復(fù)的計(jì)算量，難以實(shí)時(shí)的展現(xiàn)預(yù)想事故集的不足，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于聚合理論的預(yù)想事故自動(dòng)選擇新方法。

聚合理論是以追求特定目的，將多個(gè)分散的主動(dòng)體聚集到一起的行為模式。是針對(duì)分布式發(fā)電、大規(guī)?？稍偕茉醇半妱?dòng)汽車等新型主動(dòng)體入網(wǎng)引起的電網(wǎng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)性問題，將電力系統(tǒng)與生態(tài)學(xué)、社會(huì)學(xué)結(jié)合，提出的電力系統(tǒng)新的分析方法。重點(diǎn)研究的是聚合體的特性建模、聚合過程與評(píng)價(jià)體系、聚合體之間的管理框架及相互關(guān)系。電力系統(tǒng)聚合理論是嶄新的全球能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論，適應(yīng)大量多元化、智能化、分布式主動(dòng)體接入能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求。實(shí)際上聚合理論在傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度當(dāng)中有著典型的應(yīng)用：常規(guī)火電機(jī)組能耗匹配、水火電機(jī)組組合實(shí)現(xiàn)最小能耗發(fā)電；通過風(fēng)光儲(chǔ)的聚合為可再生能源發(fā)電引起的波動(dòng)性及穩(wěn)定性問題提供較好的解決方案。

本發(fā)明所提的聚合理論，內(nèi)涵上是在全球能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，基于互聯(lián)網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)的對(duì)電網(wǎng)全景信息的分散式管理方式，在局部自治的基礎(chǔ)之上，通過局部之間相互協(xié)調(diào)以實(shí)現(xiàn)全局統(tǒng)籌。因此聚合理論是將資源互補(bǔ)、時(shí)空關(guān)聯(lián)、分布與集中等決策理念蘊(yùn)含其中，以分解協(xié)調(diào)算法、聚類算法、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等為工具的完整的理論體系。研究表明，電力系統(tǒng)具有小世界網(wǎng)絡(luò)、社團(tuán)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特性，因此聚合對(duì)外的結(jié)構(gòu)表達(dá)，可以使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論等工具，基于某種聚合原則，完成凸顯聚合目的的、結(jié)構(gòu)上的聚合。

聚合是按照某種特定的目的，將系統(tǒng)中的成員以一定形式組合起來，聚在一起的成員稱為聚合體。聚合體相比于個(gè)體有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，并更利于管理調(diào)度。嚴(yán)格的n-1檢驗(yàn)需要對(duì)全部線路進(jìn)行n次斷線分析，計(jì)算工作量很大，實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)中有一些線路在開斷后并不引起系統(tǒng)過負(fù)荷，因此在進(jìn)行預(yù)想事故選擇時(shí)，可從系統(tǒng)潮流與拓?fù)浞植純煞矫娴慕嵌?，?gòu)建評(píng)判指標(biāo)對(duì)輸電線路進(jìn)行辨識(shí)，依據(jù)安全穩(wěn)定分析的原則，對(duì)辨識(shí)出來的在開斷后不引起系統(tǒng)過負(fù)荷的輸電線路進(jìn)行組合，構(gòu)建內(nèi)部無擠兌、無制約的聚合體，內(nèi)部任意線路開斷后均不影響聚合體對(duì)外特性的表達(dá)，可通過分布自治對(duì)各聚合體進(jìn)行協(xié)調(diào)，并且輸出聚合間聯(lián)絡(luò)線作為預(yù)想事故集。與傳統(tǒng)方式相比，由于無需進(jìn)行開斷潮流計(jì)算與行為指標(biāo)的排序，所以在時(shí)間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度上有明顯的優(yōu)越性，可以顯著減少計(jì)算量。此外可根據(jù)電網(wǎng)潮流的變化，動(dòng)態(tài)的形成聚合，滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)安全分析的要求。

聚合體實(shí)際上是依據(jù)評(píng)判指標(biāo)對(duì)輸電線路進(jìn)行辨識(shí)，進(jìn)而對(duì)辨識(shí)結(jié)果建立的輸電線路的集合，建立此集合的原則是集合間線路的評(píng)判指標(biāo)大于集合內(nèi)部線路的評(píng)判指標(biāo)，因此可借助基于邊介數(shù)的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法，不斷將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分割，最終完成聚合。

將聚合用于預(yù)想事故的選擇，首先將電力網(wǎng)絡(luò)抽象成“點(diǎn)”與“線”的集合，即網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)集合n與輸電線路集合b共同組成了電網(wǎng)元素集合ω，表示為

ω＝n∪b

同時(shí)構(gòu)建n階對(duì)稱權(quán)重矩陣a，通過數(shù)量矩陣來描述某線路斷開后對(duì)系統(tǒng)過負(fù)荷影響的大?。?/p>

矩陣a中的任意元素aij表示以i、j為兩端節(jié)點(diǎn)的輸電線路的開斷介數(shù)。該介數(shù)綜合考慮了電網(wǎng)拓?fù)渑c潮流分布兩方面的因素，與傳統(tǒng)預(yù)想事故分析法的行為指標(biāo)物理意義相近，更精確地反映了輸電線路開斷后引起系統(tǒng)過負(fù)荷可能性的大小。通過該權(quán)重矩陣，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，依照聚合體間聯(lián)絡(luò)線的開斷介數(shù)大于聚合體內(nèi)線路的開斷介數(shù)的原則，應(yīng)用社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法，反復(fù)識(shí)別和刪除社團(tuán)間連接的邊來分割電網(wǎng)，其過程可通過圖1的層次聚類樹示意圖加以說明。

首先將系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)與線路的集合ω視為一個(gè)簇，其次找到開斷介數(shù)最大的邊，將其從網(wǎng)絡(luò)中剔除，初始的簇便分解為兩個(gè)社團(tuán)，社團(tuán)即是輸電線路的聚合體；隨后依據(jù)聚合體構(gòu)建的原則，不斷剔除網(wǎng)絡(luò)中開斷介數(shù)最大的邊，逐漸細(xì)分為越來越小的簇，每個(gè)簇都是一個(gè)聚合體，直至達(dá)到某個(gè)終止條件(即示意圖中虛線位置)，從而把網(wǎng)絡(luò)分解為孤立的聚合體，聚合過程結(jié)束。

對(duì)輸電線路構(gòu)建聚合，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)置聚合結(jié)束的啟發(fā)原則，設(shè)定聚合體數(shù)目為l，則聚合結(jié)束后節(jié)點(diǎn)集合n表示為：

ni(i＝1,2,……,l)表示第i個(gè)線路聚合包含的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。以bst表示輸電線路集合b中兩端節(jié)點(diǎn)號(hào)為s,t的元素，那么構(gòu)建的聚合體bi可表示為

bi＝{bst|s,t∈ni,s≠t}(i＝1,2,……,l)

同時(shí)原權(quán)重矩陣a通過行列交換變?yōu)?/p>

主對(duì)角線上的矩陣ai的階數(shù)與ni包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)目一致，內(nèi)部元素所表現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)屬于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)聚合ni(i＝1,2,……,l)，ai中的元素表示含義為聚合體內(nèi)部線路的開斷介數(shù)。a'中除ai矩陣外的非零元素，其元素下標(biāo)表示聚合之間聯(lián)絡(luò)線的兩端節(jié)點(diǎn)號(hào)。從數(shù)值上看，ai矩陣中元素明顯較小，表明聚合體內(nèi)某一線路開斷后對(duì)系統(tǒng)過負(fù)荷的影響較??；表征聚合體間聯(lián)絡(luò)線開斷后對(duì)系統(tǒng)過負(fù)荷影響的剩余非零元素?cái)?shù)值較大，表明該線路屬于安全分析中的關(guān)鍵線路。

聚合結(jié)束后，最終輸出的預(yù)想事故集合br為：

若以bst表示輸電線路集合b中兩端節(jié)點(diǎn)號(hào)為s,t的元素，那么最終輸出的預(yù)想事故集合br為：

本發(fā)明基于聚合理論研究成果，結(jié)合預(yù)想事故分析的物理意義，提出開斷介數(shù)指標(biāo)并構(gòu)造了新的預(yù)想事故自動(dòng)選擇算法。

傳統(tǒng)分析方法依靠評(píng)判系統(tǒng)事故嚴(yán)重程度的排序指標(biāo)對(duì)故障進(jìn)行排序，常見的綜合反映系統(tǒng)過負(fù)荷情況的行為指標(biāo)pi定義如下：

式中：pl為線路l的有功潮流；為線路l的傳輸容量；αl為支路l中的并聯(lián)線路數(shù)；ωl為線路l的權(quán)系數(shù)，反映該線路故障對(duì)系統(tǒng)的影響；l為網(wǎng)絡(luò)支路數(shù)。由上式可以看出，當(dāng)系統(tǒng)中沒有過負(fù)荷時(shí)，均不大于1，pi指標(biāo)較小。當(dāng)系統(tǒng)中有過負(fù)荷時(shí)，過負(fù)荷線路的大于1，正指數(shù)將使得pi指標(biāo)變得很大。因此該指標(biāo)能大體上反映系統(tǒng)的安全性。但行為指標(biāo)法在不同程度的存在“遮蔽現(xiàn)象”及預(yù)想事故的誤排序現(xiàn)象。雖然一定程度上，可以對(duì)行為指標(biāo)采用較大的指數(shù)來改善“遮蔽現(xiàn)象”，但是這種方法對(duì)于大規(guī)模系統(tǒng)要求更多的計(jì)算時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)耗費(fèi)更多的cpu資源，在篩選時(shí)間上很難達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求。

為對(duì)開斷后可能引起系統(tǒng)過負(fù)荷的線路進(jìn)行辨識(shí)，本發(fā)明結(jié)合預(yù)想事故自動(dòng)選擇的物理意義，考慮到電網(wǎng)拓?fù)渑c潮流分布兩方面的因素，定義線路l的開斷介數(shù)指標(biāo)cl為

式中，g為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合；d為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；gk.ij為發(fā)電-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)ij對(duì)支路k的功率傳輸轉(zhuǎn)移分布因子(powertransmissiondistributionfactors，ptdf)，zij為電網(wǎng)在發(fā)電節(jié)點(diǎn)i與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j之間的傳輸容量。

直流模型下，根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)和節(jié)點(diǎn)電抗矩陣x可得

式中：m、n為支路k兩端節(jié)點(diǎn)編號(hào)；xmi、xni、xnj和xmj均為系統(tǒng)電納矩陣的逆矩陣x中的元素；xmn為支路k的電抗。

pi、pj分別為發(fā)電節(jié)點(diǎn)i和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j的功率；l為輸電線路的集合。

gk.ij反映了線路k對(duì)于發(fā)電-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)(i,j)之間功率傳輸?shù)呢暙I(xiàn)值，其數(shù)值大小僅與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)；(pi,pj)min表示線路受限于發(fā)電節(jié)點(diǎn)功率和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)功率中較小的值；zij可以理解為，僅從發(fā)電節(jié)點(diǎn)i注入有功、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j吸收有功，當(dāng)功率不斷增加直到電網(wǎng)中某條線路最早達(dá)到其當(dāng)前潮流，此時(shí)的注入有功功率即是zij，反映了當(dāng)前潮流分布限制下電網(wǎng)在節(jié)點(diǎn)對(duì)(i,j)之間的傳輸容量，其大小由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與潮流分布共同確定。該指標(biāo)不僅反映了輸電線路在各發(fā)電負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)間功率傳輸中的貢獻(xiàn)度，同時(shí)考慮了不同發(fā)電負(fù)荷節(jié)點(diǎn)輸電容量的限制，與傳統(tǒng)預(yù)想事故分析法的行為指標(biāo)pi物理意義相近，能夠更加科學(xué)合理地辨識(shí)安全分析中的關(guān)鍵線路。

傳統(tǒng)的行為指標(biāo)法中，需要通過開斷潮流計(jì)算的方式，逐條對(duì)輸電線路進(jìn)行搜索并確定其斷開后引起系統(tǒng)過負(fù)荷的可能性大小，進(jìn)而排序得到反映開斷后對(duì)系統(tǒng)過負(fù)荷影響的預(yù)想事故集。如今在全球能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，電網(wǎng)規(guī)模日益增大，傳統(tǒng)行為指標(biāo)排序法搜索時(shí)間過長(zhǎng)的弊端難以適用于電網(wǎng)安全分析實(shí)時(shí)性的要求。

本發(fā)明考慮以輸電線路聚合的方式來呈現(xiàn)預(yù)想事故集。提出開斷介數(shù)指標(biāo)cl用以辨識(shí)預(yù)想事故選擇中的關(guān)鍵線路，對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中的輸電線路依照聚合間聯(lián)絡(luò)線的開斷介數(shù)指標(biāo)大于聚合內(nèi)連接的線路開斷介數(shù)指標(biāo)的原則構(gòu)建聚合體，聚合體內(nèi)部包含的任一線路開斷后對(duì)系統(tǒng)過負(fù)荷的影響甚小。為了快速地將辨識(shí)出來的對(duì)系統(tǒng)過負(fù)荷影響較小的輸電線路進(jìn)行聚合，并使聚合電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線為開斷后最易引起系統(tǒng)過負(fù)荷的關(guān)鍵線路集，采用基于邊介數(shù)的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法，反復(fù)識(shí)別和刪除社團(tuán)間聯(lián)絡(luò)線來分割電網(wǎng)，不斷從網(wǎng)絡(luò)中剔除開斷介數(shù)指標(biāo)相對(duì)較大的線路，使其成為聚合體之間的聯(lián)絡(luò)線，直至滿足聚合結(jié)束的啟發(fā)原則以完成聚合體的構(gòu)建。輸出聚合體間聯(lián)絡(luò)線作為預(yù)想事故集。

預(yù)想事故選擇算法流程如圖2所示。聚合前首先需要構(gòu)建電網(wǎng)的簡(jiǎn)化拓?fù)淠Ｐ?，做出如下假設(shè)：

1)本發(fā)明將配電網(wǎng)抽象成聚合后形成的節(jié)點(diǎn)，不改變其外特性的表達(dá)，不考慮發(fā)電廠、變電站的主接線；

2)將節(jié)點(diǎn)分為發(fā)電節(jié)點(diǎn)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，僅計(jì)算發(fā)電節(jié)點(diǎn)與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)間的傳輸容量zij；

3)合并同桿并架的輸電線路，不計(jì)并聯(lián)電容支路，從而消除自環(huán)和多重邊，使拓?fù)涑蔀楹?jiǎn)單圖；

4)將變壓器支路、零支路、小阻抗支路的兩端節(jié)點(diǎn)合并，將整個(gè)系統(tǒng)抽象成“點(diǎn)”與“線”的集合。

傳統(tǒng)預(yù)想事故自動(dòng)選擇的終止判據(jù)，一般有以下兩類：

只分析預(yù)想事故表中的前n種情況。這種判據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是程序運(yùn)行時(shí)間是確定的，如果規(guī)定的n不大，則只需要很少的機(jī)時(shí)，便于實(shí)時(shí)應(yīng)用。其缺點(diǎn)是如果n種情況以后的開斷情況會(huì)引起較嚴(yán)重的越限，則就不能對(duì)他們做進(jìn)一步詳盡的分析，這樣容易遺漏嚴(yán)重的預(yù)想事故。

采用在m個(gè)連續(xù)連續(xù)開斷情況中沒有出現(xiàn)違限作為終止判據(jù)，這種判據(jù)更為靈活，并降低了遺漏嚴(yán)重情況的可能性，其不足之處是擬做進(jìn)一步交流潮流分析的情況隨系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)而變化，計(jì)算的時(shí)間無法預(yù)先確定，使得預(yù)想事故分析不得不考慮到最惡劣的情形。

本算法考慮實(shí)際應(yīng)用，聚合結(jié)束的啟發(fā)原則可以根據(jù)電網(wǎng)不同運(yùn)行狀況、不同分析要求進(jìn)行選擇，亦可以根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定聚合體數(shù)目，以此來控制輸出的預(yù)想事故集的大小，減少不必要的校驗(yàn)所帶來的計(jì)算耗時(shí)。

為證明所提方法的有效性，本發(fā)明采用了ieee-30節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。該系統(tǒng)具有6個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，21個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，41條支路，測(cè)試環(huán)境為：win7家庭普通版64位操作系統(tǒng)，intel(r)酷睿i5-6500處理器，主頻為3.20ghz。測(cè)試軟件為matlabr2016a。

預(yù)想事故自動(dòng)選擇結(jié)果

本發(fā)明傳統(tǒng)算法行為指標(biāo)的計(jì)算，取2n＝2，完全潮流計(jì)算行為指標(biāo)為保證精度，取2n＝12。

本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)算法計(jì)算得到的pi的n個(gè)元素從大到小進(jìn)行排序，取其前k％進(jìn)行故障檢驗(yàn)，k值可根據(jù)對(duì)精度和速度的需求綜合考慮設(shè)定。這里由于篇幅原因，傳統(tǒng)行為指標(biāo)法只列出預(yù)想事故排在前25％的10條線路。本算法留有一定裕度，控制其輸出的預(yù)想事故集數(shù)目為系統(tǒng)總線路的33％。從預(yù)想事故選擇的精度與快速性兩方面將本發(fā)明與傳統(tǒng)算法進(jìn)行比較分析。

首先在精度上，使用傳統(tǒng)分析方法計(jì)算得到的俘獲率為：

而本發(fā)明篩選出來的預(yù)想事故集總的數(shù)目為14條，包含了90％的經(jīng)完全潮流算法得到的預(yù)想事故集，因此精度上得到了保證。其次在分析時(shí)間上，傳統(tǒng)行為指標(biāo)法得到預(yù)想事故集的時(shí)間為1.25s左右，而本算法得到預(yù)想事故集的時(shí)間為0.43s左右，計(jì)算時(shí)間縮短為傳統(tǒng)算法的三分之一，耗時(shí)大大減少。

為進(jìn)一步驗(yàn)證本算法的有效性，對(duì)ieee-118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，該系統(tǒng)包括了54臺(tái)發(fā)電機(jī)，99個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，總共186條支路，算法分析以及有效性評(píng)定等步驟都與ieee-30

節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)算例相同。結(jié)果表明，本算法計(jì)算時(shí)間在電網(wǎng)規(guī)模增大時(shí)有更明顯的優(yōu)越性：使用傳統(tǒng)行為指標(biāo)法得到預(yù)想事故集的時(shí)間為2.75s左右，而本算法單次迭代時(shí)間在0.58s左右，計(jì)算時(shí)間縮短為傳統(tǒng)方法的五分之一，計(jì)算時(shí)間顯著縮短。

本算法根據(jù)開斷后引起系統(tǒng)過負(fù)荷可能性的大小對(duì)輸電線路進(jìn)行聚合，最終以聚合間聯(lián)絡(luò)線的形式輸出預(yù)想事故集，無需通過開斷潮流計(jì)算分析系統(tǒng)所有預(yù)想事故并按嚴(yán)重程度大小排序。因此本算法在時(shí)間復(fù)雜度上小于行為指標(biāo)排序法，在電網(wǎng)規(guī)模增大時(shí)減少了重復(fù)計(jì)算量，使得本算法在電網(wǎng)規(guī)模增大時(shí)，在計(jì)算時(shí)間上的優(yōu)越性更加明顯。此外，對(duì)兩種方法得到的預(yù)想事故集依次進(jìn)行完全n-1校驗(yàn)，以不再出現(xiàn)違限的開斷情況作為終止判據(jù)，結(jié)果表明，本算法需要進(jìn)行完全潮流分析的個(gè)數(shù)要少于傳統(tǒng)算法，應(yīng)用到大規(guī)模電網(wǎng)時(shí)可以顯著節(jié)約人力、物力成本，在保證一定精確性的基礎(chǔ)之上更易于滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析實(shí)時(shí)性的要求。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。