計及線路重要度及關聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集篩選方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力技術領域的故障狀態(tài)篩選方法，具體為計及線路重要度及關聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集篩選方法，包括步驟一、確定線路重要度及關聯(lián)度；步驟二、確定線路的概率因子；步驟三、確定線路的重要度因子；步驟四、確定系統(tǒng)一階故障集；步驟五、確定系統(tǒng)n階故障集。本發(fā)明計及線路的關鍵度與可靠度雙重因素的影響，對系統(tǒng)可靠性影響嚴重的故障集進行篩選。本發(fā)明收斂速度快，計算時間短，可以更為真實的反應系統(tǒng)的可靠性水平，是一種很有前景的電力系統(tǒng)可靠性評估的故障狀態(tài)集快速篩選方法。
【專利說明】
計及線路重要度及關聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集篩選方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力技術領域故障狀態(tài)集篩選方法，具體為計及線路重要度及關 聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集篩選方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，元件數(shù)量呈幾何級數(shù)快速增加，電力系統(tǒng)發(fā)生隨機故 障的可能性隨之提高。而隨著電氣化的發(fā)展，電力已經(jīng)關系到國民經(jīng)濟的方方面面，隨機事 件若引起電力系統(tǒng)功能喪失將會帶來巨大的經(jīng)濟和社會損失。真實的評估電力系統(tǒng)的可靠 性水平，并以此為依據(jù)指導電網(wǎng)規(guī)劃和調度是保障系統(tǒng)可靠運行的關鍵。
[0003] 電力系統(tǒng)一般可分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)，由于電網(wǎng)規(guī)模龐大，因此在 可靠性評估時通常分為發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估、輸電系統(tǒng)可靠性評估、配電系統(tǒng)可靠性評估 等?？煽啃栽u估一般包括系統(tǒng)故障狀態(tài)集選擇、故障后果分析及可靠性指標計算。其中在故 障狀態(tài)集選擇時，一般為簡化計算，通常將元件等效為兩狀態(tài)模型，即認為元件只有工作和 停運2個狀態(tài)，假設系統(tǒng)包括η個元件，則可能會有2"種系統(tǒng)運行狀態(tài)，受到計算資源和計算 時間的限制，不可能對所有的故障狀態(tài)進行評估。因此，需要設計合理的算法篩選對系統(tǒng)可 靠性影響大的故障狀態(tài)進行評估，如采用故障重數(shù)限制、截斷概率、故障分類等技術以減少 計算量。但是一般故障狀態(tài)選擇時只考慮故障發(fā)生的概率對可靠性的影響，而實際電力系 統(tǒng)中高概率事件不一定會造成大的影響，某些低概率事件卻有可能會引起大規(guī)模停電，甚 至造成系統(tǒng)崩潰。只考慮故障發(fā)生的概率對電力系統(tǒng)可靠性分析，可能會造成評估結果過 于樂觀。例如電力系統(tǒng)的高壓輸電線路，由于其在系統(tǒng)中的作用非常重要，通常電力企業(yè)會 通過各種措施來提高其可靠性，其停運率一般較低，若單純考慮故障概率可能會忽略該類 輸電線路引起的系統(tǒng)故障狀態(tài)，無法考慮到這部分故障后果對系統(tǒng)可靠性的影響。同樣，若 只考慮事件后果的嚴重程度，有可能會造成評估結果過于悲觀，尤其隨著超高壓特高壓輸 電技術的發(fā)展，遠距離大功率傳輸線路一旦故障會造成巨大的功率不平衡，甚至引起系統(tǒng) 失穩(wěn)，此時若只考慮故障后果而不計及事件發(fā)生的概率進行調度策略安排，又會大大降低 系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。
[0004] 對于輸電系統(tǒng)來說，由于影響因素更多，且線路之間存在復雜的非線性關系，如何 計及線路的影響對系統(tǒng)的可靠性進行合理的評估更加困難，如線路容量、實際潮流、拓撲位 置、潮流分量等。而且一旦系統(tǒng)發(fā)生故障之后，由于電網(wǎng)結構發(fā)生變化，所有線路在新的電 網(wǎng)中的重要程度將與原始電網(wǎng)不同，對于可靠性評估中多重故障的確定方案也會產(chǎn)生影 響，仍采用原始電網(wǎng)中線路的重要程度進行排序確定線路的重要地位，將會失去效果，而每 次電網(wǎng)變化后都重新計算線路的重要程度，又會使得計算時間太長，加大可靠性評估的代 價，甚至使得該方案由于計算資源約束而不可行。為了均衡電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性，需 要設計合理的故障狀態(tài)集篩選方法，以盡可能真實的反應電力系統(tǒng)的可靠性水平。因此，輸 電系統(tǒng)可靠性評估時必須同時兼顧事件發(fā)生的概率，以及線路在電力系統(tǒng)中的地位，綜合 確定輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電力系統(tǒng)可靠性評估方法考慮因素單一而造成評估誤差大 的問題，提供了一種計及線路重要度及關聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集篩選方法。本方法采 用線路重要度確定一階故障，根據(jù)關聯(lián)度確定多階故障，以提高可靠性評估的效率和準確 度。
[0006] 本發(fā)明是采用如下的技術方案實現(xiàn)的:計及線路重要度及關聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障 狀態(tài)集篩選方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一:確定線路重要度及關聯(lián)度：
[0008] (1)確定線路i的絕對潮流因子
……，1，即線路i的絕對 潮流與線路i的傳輸容量上限的比值，其中1為系統(tǒng)線路數(shù)，q為系統(tǒng)機組數(shù)，??為線路i上 的絕對潮流，Pi_為線路i的傳輸容量上限，Pks為發(fā)電機k發(fā)出的有功功率，鬼為發(fā)電機支路 功率分布因子，即由發(fā)電機k發(fā)出注入線路i的有功功率占發(fā)電機k發(fā)出的有功功率的比例；
?
[0009] (2)確定線路i的權重因子 ，G為與發(fā)電機直連線路集合，Pi 為線路i中的實際有功潮流。即對于普通線路，其權重因子為其線路負載率;發(fā)電機直連線 路，其權重因子為線路負載率與線路傳輸功率占系統(tǒng)發(fā)電總量的比例兩者之和；
[0010] (3)確定線路i的關鍵度因子6 =q\7,.，線路的關鍵度因子越大，說明線路絕對潮流 因子越大或線路權重因子越大，即線路在系統(tǒng)中的重要性越高；
[0011] (4)確定線路之間的關聯(lián)度因 i
且j辛i。任意兩條線路i，j之間的關聯(lián)度因子越大說明二者在傳輸功率方面的作用越接近， 一旦其同時故障，其上承載的功率很可能會由于輸電容量約束而無法傳輸，造成系統(tǒng)切負 荷，降低可靠性；
[0012] 步驟二:確定線路i的概率因子，其中Pdl為線路i的停運概率，Pui為線路 i的運行概率；
[0013] 步驟三:確定線路i的重要度因子％=0#.，即以線路概率因子加權的線路關鍵度 因子，綜合考慮線路關鍵度因子和線路概率因子，概率越大且越重要的線路故障后對系統(tǒng) 的可靠性影響越大；
[0014] 步驟四：確定系統(tǒng)一階故障集:系統(tǒng)單一元件故障稱為一階故障，根據(jù)線路重要度 因子％=θ$從大到小的順序，依次設定線路i故障，作為系統(tǒng)的一階故障狀態(tài)；
[0015] 步驟五:確定系統(tǒng)η階故障集:系統(tǒng)中有η個元件故障的狀態(tài)稱為η階故障，1 <n〈 1。 在一階故障集的基礎上，確定其余線路與故障線路的關聯(lián)度因子，將其余線路按關聯(lián)度因 子排序，得到二階故障集。在二階故障集的基礎上，確定其余線路與兩條故障線路的關聯(lián)度 因子，并選擇其中最大的關聯(lián)度因子與二階狀態(tài)線路的關聯(lián)度因子相乘作為該三階故障的 狀態(tài)的線路的關聯(lián)度因子，將故障狀態(tài)按照關聯(lián)度因子排序，得到三階故障集。依次類推， 在k(k>2)階故障集的基礎上，確定其余線路與k條故障線路的關聯(lián)度因子，并選擇其中最大 的關聯(lián)度因子與第k階狀態(tài)線路的關聯(lián)度因子相乘作為該k+Ι階故障的狀態(tài)的線路的關聯(lián) 度因子，將故障狀態(tài)按照關聯(lián)度因子排序，得到k+Ι階故障集。采用快速排序技術，依次確定 系統(tǒng)的η階故障狀態(tài)，從而確定系統(tǒng)的η階故障集，最終得到一階至η階故障集。
[0016] 本方法計及線路關鍵度和線路概率因素的影響，提出了線路重要度因子，通過對 線路重要度因子的排序，確定電力系統(tǒng)的一階故障集，并在一階故障集的基礎上，根據(jù)線路 關聯(lián)度因子確定系統(tǒng)的η階故障狀態(tài)集。該故障集快速篩選方法選擇對系統(tǒng)可靠性影響較 大的狀態(tài)進行評估，可以更加合理的評估系統(tǒng)的可靠性水平，為電力系統(tǒng)規(guī)劃和調度運行 提供可行建議。
【具體實施方式】
[0017] 計及線路重要度及關聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集篩選方法，包括以下步驟：
[0018] 步驟一:確定線路重要度及關聯(lián)度：
[0019] (1)確定線路i的絕對潮流因虧
1 = 1,2,……，1，其中1為系統(tǒng)線 路數(shù)，q為系統(tǒng)機組數(shù)，為線路i上的絕對潮流，Pimax為線路i的傳輸容量上限，Pks為發(fā)電 機k發(fā)出的有功功率，凡為發(fā)電機支路功率分布因子。
[0020] (2)確定線路i的權重因子
，G為與發(fā)電機直連線路集合，Pi 為線路i中的實際有功潮流。
[0021 ] (3)確定線路i的關鍵度因子=??. s
[0022] (4)確定線路之間的關聯(lián)度因子
且j乒i。
[0023] 步驟二:確定線路i的概率因子eFiwW，其中Pdl為線路i的停運概率， Pui為線路 i的運行概率。
[0024] 步驟三:確定線路i的重要度因子恥。
[0025] 步驟四：根據(jù)線路重要度因子φ 從大到小的順序，依次設定線路i故障，確定 系統(tǒng)的一階故障狀態(tài)集。
[0026]步驟五:確定系統(tǒng)η階故障集:系統(tǒng)中有η個元件故障的狀態(tài)稱為η階故障，l〈n〈l。 在一階故障集的基礎上，確定其余線路與故障線路的關聯(lián)度因子，將其余線路按關聯(lián)度因 子排序，得到二階故障集。在二階故障集的基礎上，確定其余線路與兩條故障線路的關聯(lián)度 因子，并選擇其中最大的關聯(lián)度因子與二階狀態(tài)線路的關聯(lián)度因子相乘作為該三階故障的 狀態(tài)的線路的關聯(lián)度因子，將故障狀態(tài)按照關聯(lián)度因子排序，得到三階故障集。例如2階故 障包含故障線路（1，2)，則確定3階故障時，選擇線路3與線路1和線路2的關聯(lián)度因子中較大 者，則3階故障（1，2，3)的關聯(lián)度因子Sp u>2*nia.x (； pu p:, 〉u在1^(k>2)階故障集的基礎 上，確定其余線路與k條故障線路的關聯(lián)度因子，并選擇其中最大的關聯(lián)度因子與第k階狀 態(tài)線路的關聯(lián)度因子相乘作為該k+Ι階故障的狀態(tài)的線路的關聯(lián)度因子，將故障狀態(tài)按照 關聯(lián)度因子排序，得到k+Ι階故障集。采用快速排序技術，依次確定系統(tǒng)的η階故障狀態(tài)，從 而確定系統(tǒng)的η階故障集，最終得到一階至η階故障集。
[0027]本發(fā)明的計及線路重要度及關聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集篩選方法，綜合考慮線 路在系統(tǒng)中的作用，以及線路可靠運行的概率，可以兼顧大概率不嚴重事件與小概率嚴重 后果事件，更加全面的評估電力系統(tǒng)的可靠性水平，同時收斂速度快，計算時間比較短，是 很有前景的一種電力系統(tǒng)可靠性評估的故障狀態(tài)集快速篩選方法。
【主權項】
1.計及線路重要度及關聯(lián)度的輸電系統(tǒng)故障狀態(tài)集篩選方法，其特征在于包括以下步 驟： 步驟一:確定線路重要度及關聯(lián)度： (1) 確定線路i的絕對潮流因」--1,2,……，1，其中1為系統(tǒng)線路 數(shù)，q為系統(tǒng)機組數(shù)，為線路i上的絕對潮流，Pimax為線路i的傳輸容量上限，Pks為發(fā)電機k 發(fā)出的有功功率，為發(fā)電機支路功率分布因子；:G (2) 確定線路i的權重因子< ，G為與發(fā)電機直連線路集合，P1為線 iG 路i中的實際有功潮流； (3) 確定線路i的關鍵度因子$ =Φ,Z， (4) 確定線路之間的關聯(lián)度因子 i;步驟二:確定線路i的概率因子S1 = PdVpui:其中Pd1為線路i的停運概率，pul為線路i的 運行概率； 步驟三:確定線路i的重要度因子Φ,. =θ,.^ ; 步驟四：根據(jù)線路重要度因子Φ1: $從大到小的順序，依次設定線路i故障，確定系統(tǒng) 的一階故障狀態(tài)集； 步驟五:在一階故障集的基礎上，確定其余線路與故障線路的關聯(lián)度因子，將其余線路 按關聯(lián)度因子排序，采用改進快速排序技術，依次確定系統(tǒng)的η階故障狀態(tài)，確定系統(tǒng)的η階 故障集，1〈η〈1，最終得到一階至η階故障集。
【文檔編號】H02J3/00GK105896534SQ201610327966
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】賈燕冰, 韓肖清, 何海丹, 王鵬, 王英, 劉睿瓊
【申請人】太原理工大學